Воронцов Теория штамповки выдавливанием (1245676), страница 47
Текст из файла (страница 47)
В переходе 0 под «№» понимается номер эпюры на рис. 4.16, выбираемый с учетом пояснений, приведенных в и. 7 метода 4.6.1. Если под торцом пуансона с самого начала выдавливания будет свободное течение, то №=1, если застойная зона, то №=2, если затрудненное течение, то №=3. В переходе 10 ЭВМ выводит на экран средние значения относительного гидростатического давления в опасных точках А и Б. Пользователь должен по этим значениям на основе диаграммы пластичности определить величины деформаций разрушения ерш и ерь и ввести их в ЭВМ в переходах 11 и 12, 321 интенси трещин Рис.
5.35. Трещинообразование на поверхности полости стакана из стали 20 с А=1,5 322 — 0,5 0 0,5 а 323 Лрллрер 5.5.1. На рис. 5.6 и 5.25 приведены фотограер фин, показывающие интенсивное трещинообразо ванне на внутренней поверхности стенки полученных холодным выдавливанием стаканов из 0 стали 20. Для выдавливания использовались фосфатированные и омыленные заготовРис. 5.26. Диаграмма пластич- ки, Относительный радиус ности стали 20 при температуре матрицы Я=1,5.
Рабочий ход, 20'С при котором появилась первая трещина„в первом случае составил яр,=2,08, а во втором— лр,=2,2. Требуется определить ход разрушения и сравнить полученное значение с экспериментальными. Решение. Принимаем п=р~=0,1 и, в соответствии с рекомендациями п. 7 метода 4.6.1, ведем расчет накопленной деформации в опасной точке Б по формулам для случая затрудненного течения под торцом пуансона.
Используя выражение (4.145), находим начальную высоту очага пластической деформации А=0,537. Далее по формулам (5.65), (5.66) находим величины относительного гидростатического давления в опасных точках: оА= — 0,408, аь = — 0,631. По диаграмме пластичности (рис. 5.26) для соответствующих величин гидростатического давления находим величины предельных накопленных деформаций, то есть деформаций, при которых начинается разрушение: срА=1,7, ерь=2,15. В соответствии с табл. 3.2 коэффициент упрочнения /с~=0,999.
С учетом этого, задаваясь величиной рабочего хода я, сначала по формуле (4.181) определяем расчетную высоту Ь„, а затем последовательно находим пометоду 4.6.1 ц~, н„х„, е,д, еж, еь. Расчет ведем до тех пор, пока не найдем ход яр, при котором либо емгврА, либо е;ь=ерь. В данном случае с помощью вышеприведенной программы для ЭВМ (№=3) при ходе яр=-2,148 получено: 7р„=0,990, Чг=0,8, в=2,171, я„ =0,727, е;д=0,679 (так как при е=з„е,д<ерд, а при дальнейшем ходе пуансона е;л остается постоянной, то делаем вывод, что разрушения на наружной поверхности стенки стакана не произойдет), ек=2,102„ел=2,150=ерь.
Таким образом, при рабочем ходе пуансона к?2,15 начнется интенсивное трещинообразование на внутренней поверхности стенки стакана. Следовательно, при получении изделия с большей глубиной полости, чем соответствующая данному рабочему ходу, необходимо после первого перехода произвести отжиг полученного полуфабриката. Расхождение с экспериментальными данными в первом случае составляет 8=3,2%, а во втором — 6=2,4М.
Полученные в данном примере результаты также хорошо согласуются с экспериментальными данными работы 1961, в которой на основе исследования трещинообразования для аналогичных стаканов из малоуглеродистых сталей предложено ограничить рабочий ход пуансона до величины его диаметра, то есть до е=2. Пример 5.5.2. При холодном свободном вьщавливании стакана из стали 20, аналогичном предыдущему примеру, но при относительном радиусе матрицы Я=-1,33, А.
М. Дмитриевым и А. Л. Воронцовым получено, что ход разрушения, также наблюдавшегося на внутренней поверхности стенки (рис. 5.27), составил зр,=1,26. Требуется произвести соответствующий расчет и сравнить полученное значение с экспериментальным. Ре~иеиие. Принимаем р=р1=0,1, я,=0,999, и, в соответствии с рекомендациями п. 7 метода 4.6.1, ведем расчет накопленной деформации в опасной точке Б по формулам для случая свободного течения под торцом пуансона.
С помощью вышеприведенной программы для ЭВМ (№=1) получено: Ь=0,427, од= — 0,444, оь = — 0,598, ерд=1,8, ерв=2, ер=1,097, Ь,=0,740, ~у=1,301, в=1,483, е, =0,474, е;д=0,962 1так как при з=з„е;л серд, то делаем вывод, что разрушения на наружной поверхности стенки стакана не произойдет), е;к=1,483, е;в=2,0~яра. Таким образом, расхождение 8=14,9'.4. 324 Рис. Х27. Трещинообразованне на поверхности полости стакана из стали 20 с ~1,33 Проанализируем полученный результат. В соответствии с разделом 3.4 температурный эффект деформации при выдавливании более тонкостенного стакана с Я=1,33 будет больше, чем при выдавливании стакана с Я=1,5. Поэтому большее расхождение в данном примере, по-видимому, объясняется эффектом залечивання дефектов при повышенных температурах 1931.
Это согласуется н с работой [21, где на основе экспериментов сделан вывод, что так как локальный разогрев способствует залечнванню образующихся микро- 325 трещин, то при выдавливании стаканов из сталей опасность образования трещин на боковой поверхности полости меньше, чем при выдавливании высокопрочных алюминиевых сплавов. Пример 5.5.3. Требуется выполнить прогнозирование разрушения и проанализировать полученный результат прн холодном свободном выдавливании фосфатированной и омыленной заготовки из стали 20 в матрице с относительным радиусом Я=1,1. Решение.
Принимаем 1~=1х1=4),1, А =0,999, и, в соответствии с рекомендациями п. 7 метода 4.6.1, ведем расчет накопленной деформации в опасной точке Б по формулам для случая свободного течения под торцом пуансона. С помощью вышеприведенной программы для ЭВМ (№=1) получено: й=0,227, ох= — 0,601, оь=-0,653, ерл=2, ерв=225 лр=0,097, й;-0,267, у=4,762„п=0,363, в~=0,098, е;А=1,998, еж=0,363, е,в=2,252=ера. Таким образом, в соответствии с расчбтом разрушение должно начаться на внутренней стенке стакана. Однако ввиду того, что при ходе разрушения накопленная деформация ега также практически равна предельной, появление трещин на наружной поверхности стенки стакана является равновероятным.
Именно такое появление трещин, сначала на внутренней поверхности, а следом — на наружной, наблюдалось в экспериментах по выдавливанию тонкостенных стаканов из алюминиевого сплава АД1, описанных в работе 11051. Сравнивая этот результат с примерами 5.5.1 и 5.5.2, можно сделать вывод, что при уменыаепии толщины стенки выдавливаемого стакана вероятность появления трещин на наружной поверхности стенки возрастает.
Это объясняется тем, что у стаканов с относительно большой толщиной стенки накопленная деформация на ее наружной поверхности к моменту наступления стационарной стадии получает сравнительно небольшую величину, значительно меньше предельной, и при дальнейшем ходе уже не растет, в то время как у тонкостенных стаканов возможно исчерпание ресурса пластичности на наружной поверхности еще до наступления ста- 326 0 — 1 ционарной стадии.
На внутренней же поверхности стенки стационарной стадии быть не может, поэтому рано или поздно там начнется разрушение. Конкретный результат, где раньше появятся трещины, внутри или снаружи, зависит от вида диаграммы пластичности выдавливаемого материала. Следует отметить, что значительно менее трудоемко выполнять не расчйты по определению хода разрушения, а проверочные расчеты по прогнозированию разрушения при заданной величине рабочего хода. В этом случае использование метода последовательных приближений не требуется.
Пример 5.5.4. Требуется еа определить, появятся ли трещины при холодном свободном Выдавливании смазанной животным жиром заготовки из алюминиевого сплава АВ при Я=2 и а=2,8. Решение. Принимаем 1 р=р1=0,1 и, в соответствии с рекомендациями п. 7 метода 4.6.1, ведЬм расч6т накоплен- -0,5 0 0,5 а ной деформации в опасной точке Б по формулам для слуРис. 5.28. Диаграмма пластичности алюминиевого сплава АВ под торцом пуансона. Испри температуре 20'С пользуя выражение (4.145), находим начальную высоту очага пластической деформации Ь=0,802. С учетом того, что согласно табл. 3.2 коэффициент упрочнения Ф„=0,956, по формуле (4.146) находим текущее значение высоты очага пластической деформации 6„=1,473.
Далее по методу 4.6.1 находим коэффициент обжатия ~р=0,333 и вычисляем вспомогательную величину и=1,901. Затем определяем рабочий ход, при котором поле деформаций в области, примыкающей к стенке матрицы, становится стационарным: з =1,271. Так как з > з„, то принимаем я~=О. Далее по формуле (4.152) нахо- 327 дим с~А=0,332, по формуле (4.155) определяем еас=1,907, после чего по формуле (4.157) вычисляем ев=1,167. Затем по формулам (5.65), (5.66) находим величины относительного гидростатического давления в опасных точках: сгА= — 0,378, ав = -0,759. По диаграмме пластичности на рис. 5.28 (соответствует рнс.
21, с. 53 работы [931) находим величины предельных накопленных деформаций: ерв=2,8, е в=4,0. Так как с А<арА, а еа<ерв, то делаем вывод, что разрушения ни по наружной, ни по внутренней поверхности стенки стакана не произойдет. Фотография стакана из алюминиевого сплава АВ, выдавленного прн указанных в условии параметрах, приведена слева на рис. 5.29 и подтверждает полное отсутствие каких- либо трещин. Рыс. 5.29. Рост интенсивности трещннообрвзовання с увеличением выпуююстн торца пуансона Отметим, что в работе «105] на с. 56 предложен иной критерий разрушения — градиент вихря вектора скорости течения.
Так как вблизи кромки пуансона с плоским торцом градиент вихря вектора скорости — наибольший, то в данной работе сделан вывод, что «применение пуансонов с конусным торцом позволяет избежать появления трещин. В этом случае градиент вихря вектора скорости частиц уменьшается». Нами были выполнены эксперименты по холодному выдавливанию смазанных животным жиром заготовок нз алюминиевого 328 сплава АВ (рис. 529), которые дали прямо противоположный этому выводу результат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
