Учебное пособие 800606

Коэффициент вытяжки может быть получен в 2 раза меньше, чем при обычной вытяжке для цилиндрических изделий. Высота изделий сложной формы за 1 переход в 6 – 10 раз больше, чем при холодной вытяжке.

Удельные давления при вытяжке с подогревом цилиндрических деталей можно определить по формуле

упрочнения при вытяжке с подогревом в зависимости от B - относительного сужения при данной температуре.

Удельное давление прижима:

н

Al и Mg сплавов – 0,3 ÷ 0,7 мм2 .

н

Латуни – 0,7 ÷ 1 мм2 .

н

Стали – 1 ÷ 1,5 мм2 .

Радиусы закруглений и зазоры обычные. Смазка – масло ―Вопор‖ с графитом, а также мыло с графитом.

4. Вытяжка полых деталей с местным охлаждением. Применяя глубокое охлаждение пуансона от 160 ÷ 170 0 ,

можно получить наибольшую прочность в опасном сечении (у стали в 1,9 ÷ 2,1 раза, нержавеющие стали в 2,3 при незначительном снижении пластичности) и тем самым на 20 ÷ 30 %

201

повысить степень деформации. Получены коэффициенты вытяжки для стали 10 ÷ 20 - m 0,37 0,39, для нержавейки

1Х18Н9Т - m 0,35 0,37 .

В качестве охладителя используется жидкий кислород или азот. Вытяжка ведется на гидропрессах со скоростью

м

0,15 ÷ 0,2 мин .

5. Многослойная вытяжка Для увеличения производительности применяется вы-

тяжка в 2 - 3 слоя заготовок для изделий криволинейной формы образующей – миски, тазы, крышки. Этот способ облегчает деформацию и предотвращает образование складок.

6. Вытяжка – формовка на падающих молотах, применяется в серийном и мелкосерийном производстве крупных деталей сплошной конфигурации из

Рис. 3.47. Вытяжка-формовка на молоте

3.2.15 Смазка при вытяжке

Применение смазки имеет следующие положительные моменты:

1)уменьшает трение между заготовкой и штампом;

2)облегчает съем изделия и увеличивает его стойкость;

3)охлаждает штамп;

4)улучшает качество изделия.

202

При выборе смазок необходимо исходить из того, чтобы смазка хорошо удерживалась на поверхности, не вызывала коррозии металла и штампа, не влияла на рабочего и была дешевой (графит, мел, тальк, опилки). Бывают смазки с наполнителем и без него. Процент наполнителя зависит от толщины металла ( для толстолистовых сталей 40 %).

Для стали ЦНИИТМИШ рекомендуют смазку 43 % веретенного масла, 8 % рыбьего жира, 15 % графита, 8 % олеиновой кислоты, 5 % серы, 6 % зеленого мыла, 15 % воды.

Для стали ГАЗ исключает графит и применяет смазку 52 – 54 % веретенного масла(―3‖) 20 % мылонафт, 18 – 20 % тальк, 2,5 % гипс, 5,5 % древесная мука.

Для нержавейки 1Х18Н9Т применяют окисленный петролатум (ОП65) хлорвиниловый лак ХВЛ21. Для алюминия и его сплавов – растительное масло, машинное масло, вазелин. Для титана – лак ХВЛ21, а также фосфатное покрытие.

С целью использования полезных сил трения между пуансоном и материалом рекомендуется смазать заготовку только со стороны матрицы.

Удаляется смазка горячим обезжириванием или электролитическим способом в щелочном растворе.

3.2.16 Отжиг, травление и обезжиривание при вытяжке

Для восстановления пластических свойств металла при последующих вытяжных операциях применяют межоперационный отжиг – высоко и низкотемпературный (нагрев выше критической верхней точки).

Высокотемпературный отжиг и нормализация приводят к получению крупнозернистой структуры, а следовательно, и к понижению прочности.

Наилучшие результаты дает низкотемпературный отжиг, при температурах ниже нижней критической точки. Для стали

с S < 2 мм температура отжига 600 6500 . Для нержавеющей стали температура закалки 1150 ÷ 1170 0 и т. д.

203

Отжиг производится в электрических печах обычного или шахтного типа. Лучше безокислительный отжиг в атмосфере водорода, азота, паров воды. Окалина удаляется травлением в кислотах или электролитическим травлением в 5 – процентном растворе серной кислоты. Перед травлением и последующим покрытием детали обезжириваются в бензине или других растворителях.

3.2.17 Проектирование технологического процесса вытяжки

Проектирование технологического процесса вытяжки включает следующие этапы:

1.Определение технологичности заданной детали.

2.Определение размеров заготовки методом зависимости от конфигурации изделия. Методика определения размеров заготовки и формулы приведены в справочнике по холодной штамповке В.П. Романовского.

3.Определение раскроя, размеров ленты, полосы и коэффициента использования материала.

4.Определение количества вытяжных переходов, предельно допустимых коэффициентов вытяжки на каждом из них

ипооперационных размеров полуфабриката.

5.Определение вспомогательных операций и смазки.

6.Выбор типов штампов и совмещение переходов.

7.Определения усилия деформации и подбор оборудо-

вания.

8.Проектирование штампов.

3.3.Обжим

Обжим – операция листовой штамповки, предназначенная для уменьшения поперечных размеров краевой части полой цилиндрической заготовки с помощью матрицы (рис. 3.48). Меридиональные напряжения - сжимающие, так как заготовка

заталкивается в матрицу, а поскольку поперечные размеры

204

кольцевых элементов заготовки уменьшаются, то, следовательно, и тангенциальные напряжения в очаге деформации являются сжимающими.

значительно меньше предела текучести для тонкостенной оболочки. Внутренняя поверхность свободна от напряжений. Следовательно, схема в очаге деформации близка к схеме плоского напряженного состояния.

Напряжение 0 на краевой части заготовки и достигает max на входе в матрицу. Уравнение пластичности по

гипотезе максимальных касательных напряжений для обжима:

S .

Формоизменение заготовки при обжиме ограничивается возможностью потери устойчивости, а не ее разрушения. Одним из видов потери устойчивости является образование кольцевой волны в цилиндрической недеформируемой части заготовки под действием меридиональных напряжений max , соз-

205

личину усилия и величину допустимого формоизменения заготовки, определяемого коэффициентом обжима

kОБ . D3 .

d0

Другим видом потери устойчивости заготовки при обжиме является образование продольных складок в очаге деформации под действием напряжений . Вопрос мало исследо-

ван. Возможно лишь отметить, что вероятность образования складок продольных при обжиме возрастает с уменьшением

относительной толщины заготовки S0 , с увеличением разно-

D3

стенности исходной заготовки и от конфигурации матрицы (в конической матрице вероятность больше, чем при обжиме в матрице с криволинейной образующей). Вероятность образования продольных складок увеличивается с уменьшением коэффициента трения, т.к. облегчается тангенциальное смещение элементов заготовки относительно матрицы.

Различают обжим:

1)по конусу без выхода в цилиндр и выходом в цилиндр;

2)по криволинейной образующей с выходом и без выхо-

да в цилиндр.

Очаг деформации при обжиме без выхода в цилиндр разделяется на 2 участка – конический, деформирующийся при наличии сил трения на наружной поверхности и участок свободного изгиба, соединяющий конический участок с недеформируемой частью заготовки.

Уравнение равновесия для конического участка без учета изменения толщины определяется как:

206

После интегрирования и определения произвольной постоян-

для участка свободного изгиба на границе с недеформируемой частью заготовки.

Напряжение в стенках заготовки в результате подстановки граничных условий и упрощения

207

Значительное влияние на величину max в процессе об-

жима оказывает увеличение толщины стенки и упрочнение металла, которые увеличивают усилие деформирования и напряжения max . Максимальной деформацией при обжиме являет-

ся деформация сжатия, что дает возможность использовать кривые упрочнения второго рода, которое при линейной аппроксимации запишется

S T .O. П(1 R3 ) ,

подставив данное уравнение в уравнение пластичности и решив его совместно с уравнением равновесия, получим в

контактном участке

Влияние упрочнения учитывается множителем, равным отношению среднего арифметического значения напряжения текучести в очаге (полусумме максимального и минимального значений напряжения текучести в очаге) к значению напряжения текучести исходной заготовки. Аналогично можно учесть множителем, равным отношению среднеарифметической толщины к исходной, и влияние изменения толщины.

В результате с учетом влияния формоизменения, трения, изменения толщины, изгиба и спрямления на входе в матрицу и упрочнения максимальное радиальное напряжение определится по формуле

208

Оптимальное значение αопт можно определить, приравняв

Например, при μ = 0,05 ÷ 0,5 угол α = 17 ÷ 250. Оптимальный угол увеличивается с увеличением μ.

Из формулы (3.82) видно, что напряжение увеличивается с увеличением интенсивности упрочнения. Другими словами, допустимое изменение диаметра заготовки для обжима уменьшается с увеличением интенсивности упрочнения. Но, так как интенсивность упрочнения по мере деформирования уменьшается, то допустимый коэффициент обжима для упрочненных заготовок будет больше, чем для отожженных. Однако нельзя делать вывод, что для обжима целесообразно применение максимально упрочненных заготовок, так как с увеличением упрочнения растет склонность к образованию в краевой части продольных складок и трещин. Неравномерность механических свойств уменьшает допустимое формоизменение при использовании вытянутых неотожженных заготовок, когда напряжение в очаге деформации будет больше, чем в недеформируемой части заготовки, т.к. верхняя часть вытянутых заготовок более упрочнена. Допустимое формоизменение будет больше, если вытянутые заготовки отожжены в краевой части.

Процесс обжима по контуру с выходом в цилиндрический участок имеет свои особенности деформирования. Для образования цилиндрического участка детали элементы заготовок должны изменить форму срединной поверхности с конической на цилиндрическую. Это осуществляется поочередным изгибом и спрямлением под действием изгибающих моментов.

Образование цилиндрической части начнется, когда радиус кривизны срединной поверхности элементов изменится

209

от радиуса свободного изгиба до бесконечности. Это изменение возможно, если тангенциальные напряжения станут растягивающими, и когда длина участка с растягивающими тангенциальными напряжениями станет равной длине, создающей момент достаточный для спрямления.

Радиус свободного изгиба можно определить по формуле

где dм - диаметр отверстия матрицы.

При обжиме в матрице с малым радиусом скругления кромки между конической и цилиндрической частями появляется искривление краевой части заготовки и образование зазора между пояском матрицы и наружной поверхностью цилиндрической части детали. Для получения гладкой цилиндрической части с наружным диаметром, равным диаметру цилиндрического пояска матрицы, необходимо, чтобы радиус скругления рабочей кромки матрицы был не менее радиуса свободного изгиба краевой части – в этом случае элементы заготовки не будут терять контакта с матрицей.

Напряжение при обжиме с выходом в цилиндрическую часть увеличивается за счет изгиба и спрямления, которое может быть учтено, как и ранее, приращением :

210