Лекция №22

Отбортовка отверстий.

Отбортовка отверстия – операция получения горловин в плоской или пространственной заготовке путем вдавливания в отверстие ма­трицы части заготовки с предварительно пробитым отверстием. В процессе отбортовки очагом деформации является часть заго­товки, противостоящая отверстию матрицы, причем в очаге дефор­мации длина элементов заготовки увеличивается в тангенциальном направлении.

Отбортовкой получают горловины на плоских за­готовках или на заготовках одинарной (цилиндр, конус) и двой­ной (сфера и пр.) кривизны, в которых, как правило, имеется тех­нологическое отверстие, эквидистантное контуру горловины.

В процессе отбортовки одновременно увеличивают технологи­ческое отверстие и изгибают заготовку на рабочей кромке матрицы, а затем спрямляют ее при перемещении относительно рабочей кромки пуансона. Начальная стадия процесса отбортовки пока­зана на (см. рис., а), а конечная на (см. рис., б.)

Зона пластической деформации при отбортовке представляет собой кольцевой участок, ограниченный радиусами r_от и R. Напряженное состояние зоны пластической дефор­мации - плоское, характеризуемое двухосным растяжением в ра­диальном и окружном направлениях. В связи с этим пластичность материала заготовки невысокая, высота горловины, полученная отбортовкой, составляет всего 0,2…0,3 ее диаметра.

Стадии отбортовки: а – начальная; б – конечная

Вдавливание заготовки в от­верстие матрицы (в силу сплош­ности заготовки) с учетом того, что часть заготовки, находя­щаяся на плоскости матрицы (фланец), не должна деформи­роваться, вызывает появление меридиональных растягиваю­щих напряжений. Так как тан­генциальная деформация является деформацией растяжения, то и тангенциальные напряжения также являются растягивающими.

Контактные напряжения являются сравнительно небольшими и не могут оказывать заметного влияния на переход заготовки в пластическое состояние, поэтому с достаточной степенью при­ближения можно считать, что при отбортовке в очаге деформации схема напряженного состояния близка к плоской схеме двух­осного растяжения. В такой схеме крайними главными нормаль­ными напряжениями будут: одно из действующих растягивающих напряжений (максимальное) и перпендикулярное к срединной по­верхности, равное нулю (минимальное). Так как у кромки отвер­стия меридиональное напряжение s_r = 0, то оно должно быть переменным и изменяться от нуля у кромки отверстия до макси­мума на границе очага деформации с недеформируемой частью заготовки. Для соблюдения условия пластичности в любой точке необходимо, чтобы максимальным главным напряжением было тангенциальное напряжение s_q.

При отбортовке в холодном состоянии происходит упрочнение металла и уменьшение толщины заготовки в зоне деформации (уто­нение борта). Эти явления оказывают противоположное влияние на максимальные, радиально направленные растягивающие на­пряжения (s_{r max} - утонение заготовки уменьшает, а упрочнение увеличивает значение s_{r max}. Если считать, что влияние упрочне­ния и утонения на s_{r max} компенсируют друг друга, то в анализе напряженного состояния их можно не принимать во внимание.

= 0

Сила трения не учитывается, т.к. она только в местах контакта заготовки с пуансоном.

Отбортовка применяется:

1. для изготовления кольцевых деталей с фланцем взамен вытяжки с последующей отрезкой дна;

2. для образования уступов в плоских деталях для нарезания резьбы, сварки или сборки;

3. для получения кольцевых деталей в сочетании с вытяжкой.

Коэффициент отбортовки

При отбортовке одним из наиболее существенных вопросов является определение величины допустимого коэффициента отбортовки. Величина допустимого коэффициента отбортовки чаще всего ограничивается возможностью разрушения заготовки с обра­зованием трещины, берущей начало от кромки заготовки у отвер­стия и распространяющейся в меридиональном направлении. Объясняется это и тем, что краевая часть заготовки, деформиру­ющаяся в схеме, близкой к линейному растяжению, получает наи­большую деформацию. Действительно, тангенциальная деформа­ция растяжения может быть найдена из выражения

,

где y - относительная деформация второго рода; D r - изменение радиуса, координирующего рассматриваемый элемент в данный момент деформирования; r - радиус рассматриваемого элемента в данный момент деформирования.

Как видно, величина деформации при постоянном D r увели­чивается с уменьшением радиуса r и, следовательно, достигает максимальной величины вблизи кромки отверстия. К этому сле­дует добавить, что и D r = f (r) увеличивается с уменьшением радиуса (при малых s_r меридиональная деформация отрицательна и абсо­лютная ее величина возрастает с уменьшением s_r). Последнее обстоятельство, в свою очередь, способствует увеличению дефор­мации тангенциального растяжения по мере приближения к кромке отверстия.

Отсюда следует, что когда в кольцевом элементе, граничащем с отверстием, будет исчерпана устойчивая деформация равномер­ного удлинения и начнется сосредоточенная локаль­ная деформа­ция (образование шейки), дальнейшее деформирование приведет к быстрому разрушению этого элемента в образовавшейся шейке с последующим развитием трещины в меридиональном направле­нии.

Коэффициент отбортовки

.

а – отбортовка; б – вытяжка и отбортовка

1 – отверстие получено пробивкой; 2 – отверстие получено сверлением

Усилие отбортовки:

P = 1,5 .

Отбортовка с утонением. Если требуется получить высокую горловину, ее изготовляют в штампе с односторонним зазором между пуансоном и матрицей меньше первоначальной толщины за­готовки (z < S). При этом увеличение высоты горловины проис­ходит вследствие преднамеренного уменьшения толщины борта. Такой способ формоизменения называется отбортовкой с утоне­нием.

Детали, полученные данным способом, имеют высокую точ­ность диаметральных размеров горловины (8—10-й квалитет) и высокую чистоту поверхности (Rа = 3,2…1,6). Кроме того, в ре­зультате холодной пластической деформации твердость горловины увеличивается на 30—40 % по сравнению с твердостью заготовки.

Отбортовку с утонением выполняют конусным пуансоном. Вначале осуществляется отбортовка без утонения, а затем, когда в матрицу войдет цилиндрическая его часть, начинается отбор­товка с утонением.

Степень деформации при отбортовке с утонением характери­зуется двумя показателями — коэффициентом отбортовки без утонения K _от = D/d₀ (d₀ — диаметр технологического отверстия; D — диаметр горловины, полученной без утонения) и коэффи­циентом отбортовки с утонением (или коэффициентом утонения), который представляет собой отношение толщины исходной заготовки к толщине стенки горловины (после утонения).

Дата добавления: 2015-07-24