4.3.3 Специальные операции штамповки
Вытяжка без утонения стенки (рис. 4.22) - эта операция превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки. При определенных размерах плоская часть (фланец) заготовки может потерять устойчивость под действием сжимающих напряжений, что приведет к образованию складок.
1 – заготовка; 2 – изделие; 3 – прижим; 4 – пуансон; 5 - матрица
Рис. 4.22. Схема вытяжки
Складки могут появиться, если D – d > (18 … 20) S
Вытяжка с утонением стенки - эта операция увеличивает длину полой заготовки в основном за счет уменьшения толщины стенок исходной заготовки.
Отбортовка (4.23) – это получение бортов (горловин) путем выдавливания центральной части заготовки с предварительно пробитым отверстием в матрице.
1 – матрица; 2 – заготовка; 3 – пуансон.
Рис. 4.23. Получение бортов (горловин).
Обжим – это уменьшение диаметра краевой части полой заготовки при заталивании ее в сужающуюся часть матрицы (рис. 4.24).
Рис. 4.24. Обжим
Формовка - операция, при которой изменяется форма заготовки в результате растяжения отдельных ее участков (рис. 4.25). Толщина заготовки в этих участках уменьшается. Формовкой получают местные выступы на заготовке, ребра жесткости и т.д. Деформирование осуществляется металлическими пуансонами и матрицами, а в отдельных случаях одним из инструментов является резиновая подушка.
1 – резиновая подушка; 2 - резина
Рис. 4.25. Схема формовки ребер жесткости (а) и сосуда переменного сечения (б)
4.3.4 Вальцовка обечаек
Процесс вальцовки является одним из основных при изготовлении обечаек химической аппаратуры и заключается в последовательной деформации заготовки по всей ее длине. В процессе деформации напряжения в части волокон заготовки достигают значений предела текучести для данного материала.
В процессе вальцовки можно выделить две стадии - гибку и собственно вальцовку, представляющую по сути дела перемещение процесса гибки по периметру вальцуемой заготовки.
Рассматривая процесс гибки заготовки, на диаграмме (рис. 4. 26) можно выделить два участка: участок упругой деформации (линия ОА) и участок пластической деформации (линия АВ). Распределение напряжений по сечению заготовки показано на рис. 4.27. Очевидно, что необратимые пластические деформации в заготовке достигаются только на 2-м участке (рис. 4.27, б, в). При этом по мере уменьшения радиуса гибки усилия гибки (на среднем валке) будут возрастать за счет вовлечения все большего слоя металла в процесс пластической деформации (рис. 4.27, в).
Рис. 4.26. Диаграмма нагружения при гибке
Рисунок 4.27 - Эпюры изгибающих моментов: (а - на участке I; б, в - на участке II по диаграмме рис. 4.1).
Для обеспечения движения листа ему необходимо сообщить , равную работе деформации металла, величина которой может быть вычислена по формуле:
,
где Мкр – крутящий момент на боковых валках,
ω - угловая скорость лвижения вальцуемой заготовки.
При этом максимальный крутящий момент на ведущих валках, при котором не происходит проскальзывания, определится из условия сцепления валков с листом:
,
где Dб- диаметр бокового валка;
f - коэффициент трения сцепления листа с валком;
N - сила нормального давления ведущих валков на лист.
Очевидно, что для нормального протягивания заготовки без проскальзывания необходимо, чтобы выполнялось условие:
,
Для трехвалковой листогибочной машины сила нормального давления N ограничена и определяется упругими свойствами металла (точка А на рис. 4.22), это приводит, как правило, к необходимости осуществлять вальцовку обечаек за несколько переходов, по этой же причине нельзя вальцевать пластичные металлы.
Усилие одноугловой гибки может выть приближенно определено по формуле
Р = 0,7 В S2 σв / (r +S)
где В -ширина заготовки;
r - радиус гибки.