Воронцов Теория штамповки выдавливанием (1245676), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

Затем по формуле (5.31) определяем зу,=0,362 — 0,17=0,192, после чего по формуле (5.30) находим наибольшую высоту утяжины Ь = — 0,154 (6=2,6%). Пример 2. А. М. Дмитриевым и А. Л. Воронцовым был получен стакан из фосфатированной и омыленной заготовки из стали 10 при относительных параметрах 3=1,4, з=-1, Н=0,14 Рис.

5.6. Утяжина и трещинообразоваиие на стакане из стали 20 (рис. 5.7). При этом установлено, что максимальнаа высота уткжины Ь =0,2. 'Рребуется рассчитать соответствующую высоту и сравнить полученное значение с экспериментальным. 265 Решение. С учйтом небольшой величины рабочего хода в соответствии с рекомендациями раздела 3.2 принимаем р=рс=,0,1. По формуле (5.29) находим толщину дна, при которой начинает образовываться утя- ,0 жина: Ь„=6,348.

Затем по формуле (5.31) определяем зг,= 0,348 — 0„14 = =0,208, после чего по формуле (5.30) находим наиболыпую высоту утяжины Ь =-6,217. Таким образом, расхождение 8=7,8% 5.4. МАКРОСТРУКТУРА ВЫДАВЛЕННОГО ИЗДЕЛИЯ Направление волокон структуры является важной характеристикой эксплуатационных свойств получаемого изделия, особенно при работе последнего в условиях циклических или динамических нагрузок Форма волокон оказывает значительное влияние на усталостную прочность, износостойкость, коррозионную стойкость и ударную вязкость [1281.

Например, для сталей ударная вязкость образцов с перпендикулярным к направлению удара расположением волокон может быть в 2,б — 4 раза выше, чем у образцов с параллельным удару расположением волокон [1021. Для алюминиевых сплавов это соотношение может вырасти до 6 раз [1021. Это объясняется соответствующей ориентацией хрупких интерметаллических соединений, которые облегчают зарождение и распространение трещин. Известно, что из-за того, что при обработке резанием волокна перерезаются, повышается чувствительность детали к концентрации напряжений и снижаются показатели прочностных свойств [1281.

Поэтому при штамповке следует стремиться к тому, чтобы направление волокон соответствовало форме получаемой детали. Как правило, полную эквидистантность волокон и поверхности изделия обеспечить не удабтся. В свзэи с этим является важным определение показателей ис- 2бб кривления волокнистой структуры. Для того чтобы выяснить, какие именно показатели явлн~огся важными при выдавливании цилиндрических стаканов, рассмотрим общую схему перемещения металла в процессе выдавливания, показанную на рис. 5.8. в г Рис.

5.8. Общая схема перемещения металла при выдавливании В процессе рабочего хода пуансон вытесняет металл расположенной под ним пентральной зоны заготовки (условно заштрихованной более частой штриховкой, чем периферийная в~на) в направлении матрицы с последующим перемещением и образующуюся стенку стакана.

В начальный момент выдаваивания границе центральной зоны соответствует вертикальное волокно, расположенное под кромкой торца пуансона ~показано сплошной линией на рис. 5.8а). Так как точка Б этого волокна сразу же выходит из очага пластической деформации и жесткую образующуюся стенку, то ее радиальное положение остается неизменным. Поскольку точка А, расположенная на нижней границе очага пластической деформации, принад- 267 лежит одновременно и недеформируемой жесткой области, то ее радиальное положение в начальный момент деформации также остается неизменным (рис.

5.8а). Следовательно, выдавливаемый из под торца пуансона металл будет вызывать прогиб граничного волокна, придавая ему форму, приблизительно показанную на рис. 5.8а, пунктирной линией. По мере перемещения пуансона и соответствующего опускания очага пластической деформации точка А попадает внутрь очага и начинает двигаться в радиальном направлении (рис.

5.86). Очевидно, что металл центральной зоны будет в процессе выдавливания располагаться в пределах искривленного граничного волокна, вытесняя в образующуюся стенку стакана соответствующую часть металла периферийной зоны. Так как все точки рассматриваемого волокна, расположенные в начальный момент выдавливания выше точки А (рис.

5.8а), удалены от верхней границы очага деформации на разные расстояния, то они пройдут до выхода в стенку стакана разный путь. Но в тот момент, когда точка А достигнет верхней границы (рис. 5.8в), вышедшая на нижнюю границу точка В будет удалена от верхней границы на то же самое расстояние, как и точка А в момент начала выдавливания (рис. 5.8а). Таким образом, все точки рассматриваемого волокна, расположенные ниже точки А, будут проходить до выхода в стенку стакана один и тот же путь, приобретая в момент выхода ту же радиальную координату, что и точка А.

Это означает, что начиная с момента выхода точки А на верхнюю границу очага деформации (рис. 5.8в), наибольшая радиальная координата граничного волокна перестанет изменяться. Поэтому при дальнейшем выдавливании (рис. 5.8г) граничное волокно на участке АВ станет экидистантным образующей стенки стакана. Соответствующую зквидистантность приобретут и все волокна структуры, расположенные между граничным волокном и стенкой матрицы. Между тем полный выход в стенку стакана волокон, расположенных вблизи оси симметрии, при реальном выдавливании принципиально невозможен.

Приведем соответст- 268 вующее качественное доказательство. В силу симметрии волокно, расположенное на оси симметрии, не может быть выдавлено ни в левую, ни в правую часть стенки стакана, то есть оно останется на оси симметрии при любой, сколь угодно большой, величине рабочего хода (наглядно это хорошо видно на деформированных делительных сетках выдавленных стаканов, показанных на рис. 4.25). '!'аким образом, чем ближе расположены волокна к центральному волокну, тем большая величина рабочего хода требуется лля их выдавливания в соответствующую часть стенки.

Ниже конкретным расчетом будет показано, что даже при отсутствии застойной зоны под торцом пуансона (при ее наличии вообще большинство волокон центральной зоны не сможет выйти в стенку стакана) величина рабочего хода, требующаяся для выхода в стенку стакана значительной части волокон, расположенных в зоне оси симметрии, намного превышает реально достигаемую в процессе выдавливания. В приведенных рассуждениях мы, по существу, вновь затронули рассмотренный в разделе 4.5 вопрос о невозможности стационарной стадии вьщавливания стаканов, но уже применительно к изменениям структуры выдавливаемой заготовки. Так как о существовании стационарной стадии выдавливания стаканов говорится даже в таких авторитетных работах, как [91, 105, 126, 1321, то дополнительно приведдм и следующее наглядное опровержение. Если бы процесс выдавливания, начиная с некоторого момента, стал стационарным, то это означало бы не только прекращение роста накопленной деформации, но также и то, что с этого момента структура выдавливаемой части изделия также перестала бы изменяться.

Допустим, что для исследованияя изменения структуры по ходу выдавливания на исходную заготовку нанесены горизонтальные линии (рис. 5.9, слева). Очевидно, что в момент наступления стационарной стадии соответствующая линия АБ должна полностью выйти в образовавшуюся стенку стакана, заняв условное положение А'Б' (рис.

5.9, справа). Если точка А' не выйдет в стенку, а останет- 269 ся на оси симметрии в очаге деформации, то при продолжении выдавливания эта точка будет опускаться вниз, в то время как точка Б' вместе со стенкой стакана будет подниматься вверх. Это будет означать продолжение растягивания и изменения формы линии А'Б' по ходу выдавливания, то есть дальнейшее продолжение роста деформации и изменения структуры„что противоречит принятому условию стационарности. Помимо этого для выполнения данного условия все линии, расположенные ниже линии АБ, должны полностью повторять ее путь и занимать в стенке стакана эквидистантное положение (рис. 5.9, справа). Рис 5.У.

Схема к обоснованию Рис 5.10. Расположение верх- невозможности стационарной ннх концов волокон централь- стадии вьщавлнвання ной зоны в стенке стакана Ясно, что эти необходимые условия стационарности требуют разрыва по ходу вьщавлнвания горизонтальных линий на осн симметрии для перемещения в левую и правую части стенки стакана, то есть нарушения оплошности, не наблюдаемого в действительности.

Таким образом, сопоставление рис. 5.9 с реальным искажением горизонтальных линий координатной сетки на рис. 4.25, 4.2б полностью опровергает 270 возможность стационарной стадии прн выдавливании стака~~он. Теперь рассмотрим, как будут располагаться в выдавленной стенке стакана вертикальные волокна, первоначально расположенные в центральной области под торцом пуансона (рис. 5.10, слева).

Как указано вьпле, в момент начала вьщавяилания верхняя точка Б граничного волокна сразу же выйдет из очага пластической деформации в жесткую образующуюся стенку, и ее радиальное положение останется неизменным. В результате граничное волокно примет вид, показанный на рис. 5,86, и повторенный справа на рис. 5.10. Из-за радиального перемещения в процессе выдавливания верхняя точка следующего волокна в определенный момент также достигнет кромки пуансона и выйдет в стенку стакана, располагаясь на сй внутренней поверхности.

Постепенно на внутреннюю поверхность стенки стакана будут выходить и верхние точки осальных волокон. В итоге получится характерный вид волокон, показанный в правой части рис. 5.10 н соответствующий свободному течению под торцом пуансона. При затрудненном гсченни или наличии застойной зоны волокна приобретают сщс более сложную форму, подробно рассматриваемую далее.

Следовательно, внутри области, ограниченной граничным волокном (рис. 5.8г), участки волокон, расположенные в непосредственной близости от внутренней поверхности ~ тснки стакана, всегда будут иметь криволинейную форму, то есть никогда не будут параллельны этой поверхности. Таким образом, встречающееся в некоторых публикациях утверждение (основанное на расчетах методом конечных элементов), что волокна, расположенные в непосредственной близости от внутренней поверхности стенки стакана, параллельны этой поверхности, является ошибочным.

Характеристики

Список файлов книги