Файл: Валиев, С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 0

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

В случае комбинированной вытяжки

из полой

заготовки

с неутоненными стенками лимитирующим

условием

будет то,

что степень утонения края заготовки больше, чем предельная степень утонения стенки, т. е.

ms.

< ms.

,

л

iK

 

-'тред

где

 

у'т,,

 

st

/По.

=

'

— .

Г р а ф и к усилие—путь такой

в ы т я ж к и (рис. 33, кривая 1)

характеризуется значительным подъемом на та к называемой

стационарной стадии, та к как в

зоне / /

деформируется все бо­

лее утолщенная и упрочненная

стенка.

К а к видно, критическим

моментом является конечный этап вытяжки, когда в очаг де­ формации попадает утолщенный и упрочненный в зоне / край. Следствием этого может быть характерный отрыв верхней части стенки заготовки.

Р а с т я г и в а ю щ е е н а п р я ж е н и е в конце

зоны /

(рис. 33, а) [9]

o-pi = p\aS l

2Я„

 

(59)

 

 

 

Р а д и у с свободного (бесконтактного)

изгиба

стенки заготов­

ки в зоне / очага пластической деформации определим из усло­

вия минимума

работы

деформации

на участке I а:

 

da

0,575

In

1

-sin''

= 0;

 

 

 

 

R,P

 

 

 

 

 

 

0,76

 

 

(60)

 

 

 

sin a

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я

в ы р а ж е н и е (60) в

формулу (59), после

преобра­

зований (os, «

os.«

o-j ; P i « P 2 = l , l )

получаем

 

 

1

+

ln-

 

+ 0,66 sin a

• (59')

<Tpi = I,1CTSI

 

 

 

 

 

П р и м е н я я метод баланса работ и учитывая, что на верхней границе зоны / / имеется противонатяжение, вычисляемое по формуле (59), дл я н а п р я ж е н и я в выходном сечении (в начале утонения) получаем формулу, аналогичную формуле (32):

tfpii

= fzii =

1,15cr

 

i

Им

1 —

J Pi

 

 

Им + Пп

sl

1 + sin a

1,15a,,,

 

2 sin a X

 

 

 

 

X

In

1

 

 

 

 

+

sin

a

(32')

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

m , , ^ - i -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

Д л я конечного этапа в ы т я ж к и при о-р, = 0;

или

 

 

 

 

 

 

! де

m d = tndt

tnd„ . . . mda,

используем

формулу (33):

 

 

 

2 ц м — (цп + Ы 1 п

—

In- m s/i + sin

а

 

 

1 -\

2 sin а

*Л.

3. ВЫТЯЖКА

ИЗ ПОЛОН

ЗАГОТОВКИ С

УТОНЕННЫМИ

 

СТЕНКАМИ

 

 

 

 

 

В

отличие

от в ы т я ж к и

из заготовки с

неутоненными

стен­

ками условие, лимитирующее комбинированный процесс, в этом случае будет (см. рис. 34)

где т$л — коэффициент утонения донного участка, переходящего

в стенку («донного

б а р ь е р а » ) .

Традиционный

метод комбинированной в ы т я ж к и . Рассмот ­

рим традиционную комбинированную вытяжку, когда на после­ дующем переходе производится и д е ф о р м а ц и я по периметру, и

утонение стенки в одной

матрице, т. е. ms. — —— <

1.

П р и

обычно

рекомендуемых коэффициентах утонения mSl =

= 0,6;

m s . = 0 , 6

ч - 0 , 7 и

коэффициентах в ы т я ж к и

т11=0,7^-0,8

коэффициент утонения донного участка в критический момент (например, дл я второго перехода) с учетом взаимной компен­ сации произвольного утонения и утолщения к р а я дна

. •:.

m s

. = - ^ « - 5 -

= 0 , 3 6 - ^ 0 , 4 2 .

 

...

2 д

s„

s0

 

 

 

 

Такие значения коэффициента н а к л а д ы в а ю т некоторые огра­

ничения на

возможности

интенсификации,

т. е. приходится

уменьшать

общую

степень

утонения.

Г р а ф и к

усилие — путь

такой в ы т я ж к и (см. рис. 33, б,

кривые

2 и

3)

характеризуется

пиком усилия при комбинированной в ы т я ж к е донного участка.

После прохождения донного участка через

вытяжной

зазор

(см. рис. 34, б) усилие снижается

в большей

или меньшей

мере

в зависимости от коэффициентов

деформации

и наличия проме-

72

жуточной термообработки . П р и отсутствии

промежуточного

отжига усилие снова нарастает

(см. рис. 33, б,

к р и в а я

2).

В критический момент (в н а ч а л е

утонения)

может

произой­

ти отрыв дна при неправильном

расчете коэффициента утонения.

Растягиваю1цее напряжени е в выходном сечении в этот

момент

можно определить по формуле

(32)

при подстановке

ms. «

Противонатяжение от зоны /, вычисляемое по формуле (59), здесь будет меньше, чем в случае комбинированной вытяжки из неутоненной заготовки, т а к как учитывается сопротивление изгибу утоненной стенки.

Д л я

установившейся стадии (деформирование стенки

в

вы­

т я ж н о м

зазоре)

н а п р я ж е н и е

вычисляется

по

той

ж е формуле

(32) при

п о д с т а н о в к е , =

— - — l / m d , (случай,

к о г д а - ^ — < 1 )•

Очевидно, растягивающее напряжение, а вместе с

ним

и

уси­

лие вытяжки отожженной заготовки на установившейся

стадии

меньше, чем при прохождении донного участка,

т а к

как

меньше

степень

утонения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае выполнения такой операции без промежуточного

отжига

усилие

на

конечном

этапе

в ы т я ж к и

может

превышать

усилие преодоления «донного барьера», т а к как

здесь

дейст­

вуют два фактора: упрочнение и утолщение

(см. рис. 33,

кри­

вая 2) и возможен отрыв верхней части стенки.

 

 

 

 

Новый

метод

комбинированной

вытяжки *.

С

учетом

того,

что лимитирующим фактором на последующем переходе яв­ ляется коэффициент утонения донного участка, следует произ­ водить расчет последующего перехода по допустимому коэффи­ циенту утонения этого участка, а требуемое утонение стенки выполнять на нижней матрице.

Сущность метода состоит в следующем:

1. Заготовку — стакан получают комбинированной вытяжкой через одну или две матрицы за один или несколько переходов. Основным условием достижения заметного эффект а при этом

методе является соотношение —— =^0,7ч-0,75 (где sC T и 5Д —

толщина стенки и дна соответственно). Заготовка может быть получена т а к ж е выдавливанием, раскаткой с утонением.

2. Последующую в ы т я ж к у производят после отжига или без

него (в зависимости от степени

упрочнения), но без утонения

стенки. Последнее означает, что

вытяжной зазор на этом пере­

ходе больше толщины

стенки

заготовки — стакана

или равен ей.

Н о это ж е означает,

что в

начальный момент

последующего

1 С. А. Валиев. Способ получения полых изделий. Авторское свидетель­ ство № 241385, кл. 7 с, 15, МПК В21, 1969.

73

 

5)

 

 

г) _

 

 

 

Рис. 35.

Последовательность

нового метода

комбинированной

вытяжки:

 

 

 

 

 

 

а — заготовка; б — образование

и

преодоление

«донного

барьера»;

в — начало деформации в нижней

матрице; г — типовой

график уси­

лие—путь

процесса

вытяжки через две матрицы: / — усилие иа верхней

матрице;

2— усилие

одновременной

деформации стенки

в

верхней и

нижней матрицах; 3 — усилие протяжки стенки в нижней матрице

перехода происходит комбинированный

процесс

с утонением

дна («донного

барьера») заготовки до толщины стенки.

Н а

рис. 35, а,

б показаны заготовка

и начало

деформации

ее донного участка по новому методу

с

зазором

sa>z>scr.

Такой

з а з о р ^

4

> ^ п о з в о л я е т

производить д е ф о р м а ц и ю тол­

стого

донного

участка заготовки

в пределах

«мягких»

коэффи­

циентов утонения, в результате чего этот участок переходит в стенку изделия, имея толщину, примерно равную толщине стен­

ки

заготовки. Пр и этом в месте

перехода стенки заготовки в

дно

м о ж е т получиться больший

или меньший уступ А , не пре­

дусмотренный чертежом изделия, поэтому целесообразнее всего

эту операдию

выполнять

в

ш т а м п е с

д в у м я

матрицами

(рис. 35, в) .

 

 

 

 

 

 

 

Н а нижней

матрице в этом

случае

можно осуществлять

про­

т я ж к у с обычными коэффициентами

ms = 0,554-0,75

или

лишь

калибровку стенки с ms=0,94-0,85,

утоняя

нижний участок

стенки до толщины верхней

части.

 

 

 

 

Итак, на верхней матрице последующего перехода по опи­ сываемому методу комбинированный процесс осуществляется

главным образом в пределах дна заготовки, стенка

заготовки

перетягивается без утонения, а на нижней матрице

происходит

«чистая» п р о т я ж к а (или калибровка) всей стенки

полуфабри ­

ката .

 

74

В некоторых случаях вытяжной зазор на верхней матрице м о ж е т быть равным толщине донного участка заготовки. При

этом

получается

значительный

 

внутренний

уступ,

который

иногда

необходим

по чертежу

в

ряде

конструкций

сосудов.

В этом

случае операция

осуществляется

без нижней

матрицы,

но уступ желательно калибровать

ступенчатым

пуансоном.

Однако чаще всего требуется,

чтобы толщина

стенки

изделия

была равномерной. В этом случае минимальный

коэффициент

утонения донного участка в верхней

матрице необходимо сохра­

нять

в

пределах

допустимых

для

вытягиваемого материала

значений (с некоторым запасом прочности).

 

 

 

Ввиду того, что основное усилие на операции

соответствует

деформации на верхней

матрице

толстого дна

диаметром dt -_i

(его можно рассматривать как плоский диск), а предварительно утоненная стенка оказывает сопротивление меньшее, чем неутонеиная, на величину, пропорциональную ее утонению, сте­ пень в ы т я ж к и ^Ка. = m i j здесь может быть увеличена, как

показали исследования, примерно на 25—35%. Если дно вытя­ гивается по комбинированной схеме до толщины стенки, то ко­ эффициент вытяжки на верхней матрице этого перехода при описываемом методе может быть т ^ . =0,5-г-0,65 вместо общепри­ нятых значений md =0,754-0,85. Таким образом, описываемый метод дает возможность осуществлять большую деформацию по диаметру на последующем переходе.

Противонатяжение от деформации утоненной стенки умень­

шается

с к а ж д ы м

последующим переходом, так как увеличи­

вается

разница в

толщине дна и стенки; поэтому основной эф ­

фект — большая деформация по диаметру — на третьем переходе достигается легче, чем на втором; на четвертом легче, чем на

третьем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М а к с и м а л ь н о е растягивающее напряжение

здесь т а к ж е

 

опре­

деляется по

обобщенной

формуле

(32). Пр и

 

установившейся

стадии это

напряжение

 

определяется

по

формуле

(59'), как

при

вытяжке .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и р а в н и в а я максимальное растягивающее напряжение в

стенке к максимальному сопротивлению деформированию

и ре­

ш а я

полученное

уравнение относительно

tnSj,

можно

найти

в ы р а ж е н и е дл я определения предельного коэффициента

утоне­

ния в критический момент на последующем

переходе, анало­

гичное формуле

(46):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

/

Г

Г о /

° . 8

7

Л~~

~Л

\

\

 

 

/

 

21

 

• — — а ,

— s i n а

sin а

 

т ,

= - е х р U - 1 /

 

Л » - - А ± = * Е

 

11

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(46')

75

Смотрите также файлы