Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

Скачать файл (18,76Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 142

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Отношение pj]n%	(равное а при Ь — 0) может быть
взято как показатель выдавливания		каждого материа
ла. Это отношение	дает возможность		непосредственно
сравнить давления,	необходимые	для	выдавливания,

даже в тех случаях, когда известны результаты только для одной какой-либо вытяжки. Если получены резуль-

200

•м

160

•ъ

ПО

«3*

№?їгзз,

100

200

300

Твердость

по Виккерсу nvt

кг/мм7

Рис.

55.

Зависимость

давления

выдавливания :—т- от

твердости

J п л

по

Впккерсу [49]:

/ — висмут; 2 — магний;

3—

магний с 1,5% AI; 4—медь;

5 — м а г н и й

M/ZTY; 6 — алюминий с

12%

Si;

7 — м а г н и й AZ91;

в — с т а л ь

Еп58;

9— сталь

Еп8;

10— хром;

/ / — чугун;

12 — спеченный

молибден:

13 — титан

Т/АМ; 14—молибден

дуговой

плавки; 15 — сталь

Tet — Hete;

16 — циркалой; 17 — вольфрам;

18 — высокопрочная

сталь;

19 — титан

T/AS;

20 — сталь

Rex 448 ; 21 — ванадий;

22 — быстрорежущая

сталь;

23—сталь

S/ZNC;

24—нимоппк

80; 25 — катаный молибден;

26 — цирко

ний; 27 — л а т у н ь

60/40; 28 — сталь

E N X E ;

29 — н и о б и й ; 30 — алюминий

A F L S ;

31 — дюралюминий;

32 — магний

ZW3; 33— алюминий

НЕЗО;

Зі — а л ю м и н и й (99,5% А1)

таты для нескольких

разных

вытяжек,

то для оценки

принимают характерное или среднее значение отноше ния pjln А..

Отношение рв /1пЯ непосредственно связано с проч ностными характеристиками выдавливаемых материа лов. На рис. 55 показана зависимость давления вы давливания от твердости по Виккерсу многих мате риалов. Из рисунка видно, что все эти результаты близки к прямой линии, построенной по эмпирической формуле:

р в = In % (0.375ЯК + 4) Т/дюйм*

или
рв = 157,5 In А (0.375ЯУ -\|- 4) кГ.см2,	(60)

где HV — твердость по Виккерсу.

Единственной величиной, которую надо определить, является твердость обрабатываемого материала.

А. УГОЛ КОНУСА МАТРИЦЫ

При гидропрессованни, как и при обычном прессова нии, имеются оптимальные углы конусности матрицы. Этот угол минимизирует необходимое давление выдав ливания. Оптимальный угол определяют с помощью дифференцирования и приравнивания пулю уравнения (57):

да	0.				(61)
да
В результате дифференцирования при наличии тре
ния Кулона		имеем
	V 2		h V		(62)
	V 2		h V	dj	dK
Формула		(62)	справедлива		только тогда, когда оп
ределяемый		оптимальный		угол	конусности а о п т мал. В

-Р-
.	0,3
	ОЛ
	0,1
'	0,05

—not

•J1=0

	го	БО	во		о	го	ьо	so	80
	Половина	угла	при	вершине		конуса,		град.
Рис. 56.	Зависимость давления выдавливания				от	угла	при вершине		конуса
		[III];	/ і п = 0 ;		рп=0:
а — п р и	различных степенях	деформации,		М=0,1;		б — п р и различных			значенн
	ях коэффициента трепня, £ = 4 5 %

тех случаях, когда угол велик и уравнение (62) непри менимо, его можно найти методом подбора по уравне нию (57) путем его минимизации.

Таким образом, для любого сочетания обжатия и тре ния существует оптимальный угол конуса. При этом значении угла необходимое давление минимально, что видно из рис. 56, а, б. Слишком малые углы приводят к увеличению длины контакта между заготовкой и матри цей и к существенно высо ким потерям на трение; при чрезмерно большом угле конуса доминирующим фак тором становится искаже ние (разрывы скоростей).

В работе [111]	сделано
предположение,	что	при
гндропрессовании,	как	и

при	обычном прессовании,	Рис. 57. Соотношение		м е ж д у углом
		конусности	матрицы а,	критическим
возможно образование мер
		углом ° - к р .	углом мертвой зоны		и
твой	зоны. В соответствии с	оптимальным углом		конуса & о	п т
рис.	57, металл, прилегаю

щий к матрице, прилипает к пей и становится неподвиж ным. Поверхность сдвига принимает вид конуса с поло виной угла при вершине, и мертвая зона действует как некая матрица, направляющая металл. Коническая фор ма, приписываемая поверхности мертвой зоны, принима ется для упрощения; согласно экспериментальным дан ным, эта поверхность более сложна. Предпочтителен докритический угол конуса матрицы. Он должен прибли жаться к оптимальному углу, минимизирующему необ ходимое давление.

Матрицы со сверхкритическими углами конуса при меняют лишь в отдельных случаях: во-первых, при очень малых обжатиях, когда критический угол кону са также очень мал, соответствующая готовая матрица отсутствует, а ее изготовление было бы неэкономичным, и, во-вторых, когда длина образующей конуса, соответ ствующая требуемому углу, становится чрезмерно боль шой.

Другой фактор, определяющий величину угла,— форма изделия, когда заготовка подвергается выдавли ванию не на всю длину.

Во всех этих случаях возможно образование	мерт
вой зоны.
Необходимо отметить, что в сверхкрнтнческой	облас

ти чистота обработки конического участка матрицы уже не имеет существенного значения. Более того, можно

ожидать, что износ этого участка			снизится.
При очень	больших углах	и	малых обжатиях мат
рица работает	как режущий	инструмент.
5. ХАРАКТЕР ТРЕНИЯ ПРИ		ГИДРОПРЕССОВЛНИИ

Внешнее трение твердых тел характеризуется про цессами, происходящими в весьма тонком поверхност


ном слое.	Поэтому			в зависимости		от характера поверх
ностного	слоя		при	гпдропрессовании			различают:
а) сухое		трение, когда поверхности						трущихся тел
(заготовка		и	матрица) покрыты			твердыми			пленками;
				б) граничное трение, ког
				да	трущиеся			поверхности
				покрыты			пленкой		жидкости
				толщиной			~0,1		мкм;	жид
				кость в этом слое имеет
				свойства, отличные от						объ
				емных,			поэтому		обычные
				уравнения гидродинамики в
				этом	случае			неприменимы;

рис. 58. Схема к расчету толщины смазочного слоя [113]

в) жидкостное трение, когда поверхности разделе ны таким слоем смазки, что неровности между ними от стоят одна от другой на расстоянии более 0,1 мкм,

причем смазка подчиняется уравнениям гидродинамики. Для анализа процесса гидростатического прессования

используем гидродинамическую теорию смазки [112, 113]

Приняты следующие допущения.

1.Инструмент абсолютно жесткий.

2.Материал идеально пластичный.

3.Деформированное состояние однородное.

4.Толщина смазочной пленки пренебрежительно ма ла по отношению к диаметру заготовки.

5.Справедливо уравнение Рейнольдса для устано вившегося течения.

6.Процесс изотермичен.

7.Смазка — ньютонова жидкость с коэффициентом

вязкости		і ] , который		зависит от давления			р по	закону
=	чо е, р ,	где т ] 0 — коэффициент				вязкости	при	атмо
сферном		давлении;		q — коэффициент, учитывающий
влияние давления			иа вязкость.
	В указанных работах анализируются три зоны: зона
входа, зона деформации, зона выхода (рис. 58).
	Уравнение Рейпольдса для зоны входа имеет следу
ющий вид:
	^	= - 6 0 з ( й - А а ) ,						• (63)
	1] ах
где	h — текущая толщина				пленки;
	hx—толщина		пленки		на входе	в очаг	деформации;
	v3 — скорость		металла		на входе в очаг		деформации.

Решив это уравнение при соответствующих гранич ных условиях (h = hi, р=рв), нетрудно получить форму лу для определения толщины пленки на входе в очаг деформации: