Учебник - Технология и автоматизация листовой штамповки (1246233), страница 66
Текст из файла (страница 66)
а 1п — ~ — ч 1 - р — г (1 - 1,6(г), (7.7) *~ р 2г„,~«а(, « где р = р1 — ро Полученная формула отличается от известной формулы для вытяжки без активных сил, увеличивающих трение во фл вице и его знак. Из формулы (7.7) следует, что наибольшее уменьшение растягивающего напряжения происходит в момент охватазаготовкой рабочей кромки матрицы. Величина уменьшения растягивающего напряжения зависит от относительной ширины фланца Я вЂ” р)/«и суммарного коэффициента трения. Из формулы (7.7) также следует, что уменьшение относительной толщи- 351 из рабочих частей которого выполнена из эластичной среды, например полиуретапа.
При использовании стальной матрицы и полиуретанового пуансона — — кольца, одновременно являющегося и прижимом, в результате деформирования пуансона при ис;глючении возможности увеличения его диаметра создаются активные силы трения па поверхности его контакта с заготовкой.
Активные силы трения возникают вследствие смещения значительных объемов эластичнодеформируемого пуансона к центру заготовки (на рис. 7.1, ж показано стрелками). При этом коэффициент трения между эластичньлч пуансоном и заготовкой (р, =- 0,45...0,50 — для различных марок полиуретапа) и стальной заготовкой больше, чем между заготовкой и матрицей (ро = 0,1...0,15 — для стали по стали), и поэтому результирующая сил трения по плоскости фланца будет направлена к центру и становится вхтивной.
Определим величину растягивающих напряжений в опасном сечении. Для этого выделим обычным образом элемент фланца и составим уравнение равновесия, как это было выполнено для вытяжки в жестком инструменте. По плоскости фланца действуют распределенные силы трения, равные р0Иррг/О«, а торец фланца проталкивает сила, обусловленная давлением эластичной среды, которая является краевым силовым фактором.
После преобразования уравнение равновесия принимает вид ны заготовки и увеличение коэффициента трения позволяет увеличить коэффициент вытяжки. Активные силы трения при совместном действии с подпором фланца позволяют существенно увеличить коэффициент вытяжки (так„для алюминиевых сплавов К =- 2,6...2,8). Вытяжка с утоненнем (рис. 7.1, е). Силовую интенсификацию в этом случае осуществляют путем приложения осевого„сжимающего со стороны свободного торца заготовки усилия, которое в зависимости от величины может изменить не только краевые условия, но и схему напряженного состояния у верхней границы очага деформации. При приложении осевого сжимающего напряжения в процессе вытяжки с утоненнем происходит заталкивание заготовки в зазор между матрицей и пуансоном, и поэтому возможны, как и при вытяжке с гидростатическим проталкиванием фланца, два участка очага деформации: 1) участок трехосного напряженного состояния с неодинаковыми сжимающими напряжениями по трем осям, характерный для верхней части очага деформации и 2) участок трехосного напряженного состояния с растягивающими меридиональными и двумя другими сжимающими напряжениями, характерный для нижней части очага деформации.
Граница этих участков проходит там, где меридиональные напряжения равны нулю. При приложении проталкивающих напряжений вместе с уменьшением растягивающих напряжений в опасном участке точность поперечных размеров деталей повышается и, кроме того, возможно значительное увеличение степени деформации. При вытяжке с утонением, особенно анизотропных материалов, в направлении больших напряжений текучести толщина стенки изделия, по экспериментальным данным, больше, а в направлении меньших напряжений текучести толщина стенки изделия меньше вследствие неодинаковой скорости течения в направлении движения пуансона.
При наличии торцевого заталкивающего напряжения в зоне пластического деформирования повышают гидростатнческое давление, что способствует более равномерному распределению скоростей течения металла через рабочий зазор инструмента, уменьшению меридиональных растягивающих напряжений на выходе из очага деформации и повышению точности поперечных размеров не только перпендикулярно оси, но, что особенно важно, и достижению высокой точности деталей по высоте при исключении значительного числа операций обрезки по высоте и достижении высокого значения коэфФициента использования материала. При вытяжке с утонением и проталкиванием деталей средних размеров из стали 1Окп, латуни Л62, меди М1 и алюминиевого сплава АМц-М получили разнотолщинность деталей в пределах 0,02 мм в Рис.
ъх зависимость нвпРЯженив поотвикиввниЯ от б )я степени утонения д!5„и коэФфициента трения И яр я О,б сечении, перпендикулярном оси, а по высоте— несколько больше 0,04 мм. дб Повышение степени деформации в этом процессе можно объяснить уменьшением растягивающих напряжений в опасном сечении де. Дг О,г ЦЗ а,бг,/го формированной части заготовки; на верхней границе очага деформации вместо нулевых действуют сжимающие напряжения, равные опв --.
(7/)г, (7. 8) где Д вЂ” усилие проталкивания; Š— площадь поперечного сечения заготовки. Усилие проталкивания, очевидно, ие должно превышать критическое усилие потери продольной устойчивости недеформированной части заготовки. На рис. 7.2 показана зависимость напряжения проталкивания от степени утонення н коэффициента трения. Результаты расчетов, подтвержденные экспериментальными исследованиями, показывают, что вытяжка с утонением при наличии проталкивания позволяет значительно увеличить степень утонения за один переход и изготовлять особо тонкостенные детали не только из обычно деформируемых, но труднодеформируемых сплавов.
7.2. Термическая интенсификация г о =о,,— Р (7.9) где а,. — напряжение текучести на входе в матрицу (при р = 1). Термическая интенсификация позволяет создать такое неоднородное температурное пале, которое обеспечивает изменение напряжения текучести в зависимости от координаты. Это позволяет существенно уменьшить напряжения в опасном сечении заготовки. Наибольшему Формоизменению в каждой из операций листовой штамповки соответствует определенное оптимальное изменение напряжения текучести по очагу деформации.
Прн вытяжке цилиндрических деталей (рис 7.3, а) [18] из круговых заготовок оптимальным будет гиперболический закон изменения напряжения текучести по радиусу: 352 353 !1!1316!(()))1л В д 3 з о а у аеа е б) л с г (дДЯД и) о, ЩДЩ) ЙЙЙ хт'о = -оа — -, с(р Р ха З Р (7. 10) (7. 11) о' =о,„1-— (7.12) 355 354 Рис. ЪЗ. Схемы термической иитеисификмпти при аытаике (и), обжиме (б) и раздаче (а): ! — пуаисои; 7 — прижим; з — злектроиатреаатели; 4 — матрица; 1 — окладитель; б — толкатель Решая совместно уравнение равновесия (рсзо„Ыр + о, — ое = 0), условие пластичности (о, — оа = о,) и принятую зависимость для о„ получим дифференциальйое уравнение интегрирование которого при граничном условии о =- 0 на внешнем контуре заготовки (р = Я) позволяет получить Наибольшее напряжение возникает на входе в матрицу (р = г): Из формулы (7.12) следует, что при принятой зависимости напряжения текучести от координаты (7.9) предельный коэффициент аытяжки, определяемый из условия ор = о„, равен К вЂ” - Яlг = », ~ с теоретически можно при отсутствии влияния других параметров ~юлучвть стакан бесконечной длины.
Однако влияние трения н изгиба ограничивает коэффициент вытяжки: учет влияния трения и изгиба со спрямлением по ранее описанной методике приводит к следующей Формуле наибольшего радиального напряжения при отсутствии упрочнения: о " = о,„! — — - ь "~ ° 1 (1 ь 1,6р). (7.13) Я лЯхо,„2г„+ х,) Эта формула подтверждает невозможность достижения бесконечного коэффициента вытяжки. Практический опьгг это доказывает: прн вытяжке с подогревом в заводскик условиях цилиндрических деталей из алтоминневых сплавов получают коэффициент вытяжки К = 2,7...3, у деталей нз магниевых сплавов К =- 4, Особенно эффективен этот способ при вытяжке коробчатых деталсй.
Экспериментально установлено. что в этом случае технологические возможности не зависят от радиуса закругления коробчатой детали в плане г„и при вьпяжке квадратных и прямоугольньпс деталей из алюьппшевого сплава Д1бМ можно получить за одну операцию соотношение высоты Н к ширине детали В: Н~В = 1,5...1,9 при г„= =-. 0,05..0,50 В. Кроме нагрева, механические свойства можно изменить путем глубокого охлаждения.
Например, у коррозионно-стойкой стали аустеннгного класса при охлаждении до — 190 аС увеличивают прочность в 2.. 2,5 раза. Вытяжка с охлаждением цилиндрических стаканов из стали 1218Н9Т позволила увеличить коэффициент вытяжки с 1,7...2, получаемый без глубокого охлаждения, до 2,8. Особенно эффективно влияние локального нагрева в очаге деформации при операции обжима (рис. 7.3, б). Локальный нагрев позволяет полностью закрыть образующееся при обжиме отверстие, т.е. получить коэффициент обжима, равный бесконечности. Толпнгна стенки в этих случаях значительно увеличивается. Однако даже прн уменьшении г до нуля толщина не стремится к бесконечности.
Объясняется это тем, что при большом коэффициенте обжима (и соответственно утолщении) имеет место объемное напряженное состояние. Учесть это можно так. При обжиме в конической матрице для краеха, ха,сазе вой части заготовки о = О, о„ = --* .— * , примем среднее по толщине напряжение оа перпеццнкулярное серединной поверхности, 2(г — эсоза) ( 4г — лсоза о (7.14) 35б 357 »з з»,ссз» равным а, = — =.
*, тогда с учетом уравнения связи между г. напряжением и деформациями при ор .= 0 и уравнения постоянства объема получим Иэ этой формулы следует, что приращение деформации изменения толщины обратно по знаку приращению тангенциальной деформации и, следовательно, положительно (толщина увеличивается); по мере уменьшения радиуса края обжимаемой заготовки интенсивность изменения толщины уменьшается н при г =- усоза толщина не должна изменяться. Следовательно, при уменьшении г до нуля толщина не стремится к бесконечности, как этого следует ожидать по формуле (7.14) для линейной схемы напряженного состояния, а получает ограниченное изменение. Обжим с нагревом позволяет получить следующие показатели: полное смыкание кромок с созданием требуемой герметичности; кроме толстостенных, возможен обжим тонкостенных труб и оболочек с у,уР « 0,02 с применением подпора для предупреждения потери устойчивости.
Так достигнуто обжатие в сферической матрице оболочек до полного смыкания (с относительной толщиной 1,5 %), а в конической матрице получены коэффициенты обжима К., = 2,5; 2; 1,25 при соответственно относительной толщине 1,5; 1 и 0,5 %. Раздачу с термической интенсификацией (рис. 7.3, в) выполняют на коническом пуансоне (угол при вершине конуса и --- 30...60') и получают значение коэффициента раздачи для алюминиевых сплавов К, — ЕП1, = 1,8...2,!. При этом длина деформируемого участка уменьшается примерно на 1/3, а в зоне у начального диаметра заготовки происходит увеличение толщины. Причем с увеличением угла конусности пуансона длина деформируемого участка уменьшается, а толщина становится болыпе. Одновременное применение при раздаче термической и силовой интенсификации позволяет увеличить толщину стенки на 30..40 % по сравнению с исходной; коэффициент раздачи прн этом можно довести до К, = 2,5...3. Осадка труб и кромок листов с локальным нагревом (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
