Воронцов Теория штамповки выдавливанием (1245676), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Поэтому, аналогично масштабному фактору, учет скорости деформации путем простого умножения на поправочный коэффициент нельзя признать ни надежным, ни научно обоснованным. В связи с этим представляется сомнительной и рекомендация использовать зависимости напряжения текучести от скорости деформации, предложенные П. Людвиком или А. Рейто [1241, поскольку их простота не обеспечивает необходимую надежность и точность расчетных результатов. Эти зависимости обладают и недостатками, подробно рассмотренными в разделе 3.1,поскольку математически тождественны выражениям, традиционно рекомендуемым для аппроксимации кривыхдеформационного упрочнения.
На наш взгляд корректный учет влияние скоростных параметров осуществляется следующим образом. При чисто скоростном упрочнении (так называемое вязкопластическое течение, прн котором а, =Я~л) ) следует по формулам, приведенным в разделах, посвящйнных конкретным процессам выдавливания, найти значение средней скорости деформации Ц, после чего выбрать соответствующую температуре выдавливания кривую скоростного упрочнения (рис. 3.8) и по ней определить напряжение текучести (а,1 или, скажем, о.г). При смешанном скоростном и деформацнонном упрочнении (этот случай, при котором о, =Ясг, е;), вообще не рассматривается в учебнике [1241) следует сначала найти скорость деформации с, н накопленную деформацию е;, затем для данной скорости деформации и соответствующей температуры (см., например, рис.
4.2) выбрать кривую деформационного упрочнения, по которой для данного значения е; определить конкретное напряжение текучести а,. При расчетах удельной силы выдавливания в условиях холодной деформации, характеризуемой, как указано выше, 98 чисто деформационным упрочнением а, = Яе;), возможны три подхода.
1) Рассчитьвать и строить диаграмму изменения удельной силы по ходу выдавливания, считая, что упрочнение происходит при комнатной температуре, а температурный эффект полностью отсутствует (сплошная кривая на рнс. 3.9). В этом случае расчеты гарантируют нахождение максимального значения удельной силы деформирования и, соответственно, выбор потребной силы кузнечно-прессового оборудования и оценку прочности штампового инструмента с определенным запасом. 2) Определять силовые параметры процесса в предположении, что будет подобрана такая скорость деформировання, при которой удельная сила вьщавливання будет оставаться постоянной (пунктирная кривая на рнс. 3.9) или несколько снижаться (штрих-пунктнрпая кривая на рис. 3.9). Конечно, хотелось бы определять эту скорость расчетным путем, однако мы, к сожалению, вынуждены рекомендовать находить ее жспернментально. Дело в том, что, как указано выше, физическая суть такого расчета сводится к определению скорости деформировапня, при которой из очага пластической деформации не успеет произойти рассеивание тепла температурного >ффекта, необходимого для компенсации упрочнения.
Для тгого, с учетом того, что ожидаемый теоретический результат должен быль пригодным для практического использования, необходимо возможно более точное решение классического уравнения теплопроводности. Однако для решения задач обработки давлением это уравнение, ввиду его сложности, сразу жс упрощают 112Ц, принимая допущение, что теплообмен на контактных поверхностях происходит за счет конвекции, а затем еще дополнительно сводят объемное уравнение теплопроводности к одномерному (если при анализе свободной осадки заготовки еще можно принять, что теплоотдача происходит лишь в бойки, а боковая поверхность заготовки теплопспроницаема, то такое допущение совершенно непригодно ллн процессов выдавливания, так как очевидно, что матрица отнимет у заготовки количество тепла, вполне соизмеримое с пуансоном и выталкивателем). Но и сделанных упрощений даже в случае анализа простейшей операции осадки цилиндрической заготовки оказывается недостаточно, в связи с чем дополнительно принимают допущения, что температура контактной поверхности инструмента в ходе деформирования постоянна, что коэффициенты теплообмена малы, а скорость осадки высока и, соответственно, процесс проходит в адиабатических условиях, исключают в уже упрощенном уравнении член, учитывающий передачу теплоты теплопроводностью, после чего находят решение, в котором искомая нами скорость деформировання не содержится вовсе [12Ц.
Кроме того, при таком количестве. сильных допущений практическая ценность любого решения представляется весьма сомнительной, в связи с чем нами и высказана рекомендация при решении данного вопроса опираться на эксперимент. Итак, в предположении, что оптимальная скорость будет найдена, в качестве постоянной (или наибольшей) удельной силы холодного вы;.
давливания следует принять силу начала выдавливания, метод определения которой подробно изложен в соответствующих разделах. 3) Так как в зависимости от механических свойств выдавливаемого материала температурный эффект может и не давать существенного изменения силовой диаграммы деформирования, то целесообразно делать оценку максимально возможного влияния температурного эффекта на силовые параметры выдавливания, что позволит прогнозировать возможность и целесообразность нахождения упомянутой в п..2) скорости. Получим соответствующие расчетные соотношения, например, для выдавливания цилиндрических стаканов. Примем допущение, что вся работа деформирования полностью переходит в тепловую энергию, сосредотачиваемую в очаге пластической деформации высотой Ь„.
Такое допущение вносит значительное упрощение в решение поставленной задачи, избавляя от необходимости принятия большого количества описанных в и. 2) допущений известных реше- Рз = сто', где Р -- полная сила выдавливания, с — удельная теплоемкость, а т — масса выдавливаемого материала, расположенно1о в рассматриваемой зоне тепловыделения. 1!оскольку локальный температурный эффект, как известно, сосредоточен в зоне, примыкающей к пуансону, то при определении массы используем натуральное значение радиуса калибрующего пояска пуансона, умножив на него и все остальные геометрические параметры, поскольку в нашей книге они даны в относительных величинах.
В результате написанное вьппе уравнение конкретизируется следующим образом: пгзд,зг = спг~л,грЖ', где р — плотность выдавливаемого материала. С учетом этого локальное повышение температуры будет равно: ~~о У Я 8 срЬ (3.14) Умножив полученное значение на объем зоны, расположенной под торцом пуансона, и поделив результат на объем нссй пластической области, включающей также материал, расположенный в зоне, примыкающей к матрице, найдем 101 Пвй, фактически переводящих нас от одного уровня незнания к другому.
Еще более важно то, что это допущение позволяет оделись оценку максимально возможного влияния температурного эффекта. Для получения наиболее простых расчйтных формул (решить задачу можно и без данного допущения) Примем также, что удельная сила выдавливания на рассчитываемом отрезке рабочего хода постоянна и определяется значением д„, соответствующим конкретной величине рабочего хо11а з . С учетом сказанного для определения повышения температуры Ж' можно написать известное физическое уравнение среднее повышение температуры: /1/о Ж' ж йг г'ж= 20'С + Лго (3.16) Для примера выполним оценку температурного эффекта для исследованного нами процесса выдавливания стаканов из стали 10 коническими пуансонами 1рис.
3.9). Расчетные параметры выдавливания возьмем из примера 6.4.2: Я=1,5, ~=1,018, Ау=1,085, е,=0,583, о;=589 МПа, ~=3,523, дт=2075 МПа; р=7850 кг/м~, с0,45 кДж/(кт К) 11301. 2075 10 — р .1,018 м -551К= 551'С. 045'10~ '7850 з '1'085 .К Здесь нужно предостеречь от следующей возможной ошибки.
В размерность удельной тсплосмкости в системе СИ предпочтительно входят градусы Кельвина, и может показаться правильным перевести полученный результат в градусы Цельсия путем вычитания 273'. На самом деле, поскольку результатом вычисления является не полная температура, а ей приращение, то есть разница конечной и начальной температур, то известная разница двух шкал сократится, и, следова- 102 Из последнего выражения видно, что для наиболее употребительного диапазона холодного выдавливания стальных изделий с Я=1,3-1,7 локальный разогрев в 1,7-2,9 раза превышает среднее увеличение температуры, что полностью совпадает с экспериментальными результатами работы [2], полученными для таких изделий.
Полное значение средней температуры определяется путем сложения найденного приращения со стандартной комнатной температурой 20'С: ')яльпо, Результат можно сразу же записать в 'С. В работе ~115] для выдавливания той же стали при 7! — 1,42 экспериментально установлено локальное повышение '(импсратуры Л(' =590'С, что отличается от расчЕтного на ! !айдем теперь среднее значение повышения температу- рм; Л('ср=551'С/1,5 =245'С, () учЕтом которого средняя температура (,р=265 С, что отличается от экспериментального значения 280'С, установленно! и для той же стали в работе [21, на 5,7%. В соответствии со арслпими опытными даз)ными, приведенными в этой работе, )юкальное повьппенне температуры равно 585'С и отличается от найденного нами на 6,2%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
