Читайте также:
|
|
Раздача полых заготовок
Раздача – увеличение размеров поперечного сечения части полой заготовки. В результате раздачи происходит уменьшение толщины стенки и длины образующей заготовки в зоне пластической деформации, которая охватывает участок с увеличенными, поперечными размерами. В процессе раздачи в очаге деформации возникают окружные растягивающие и радиальные сжимающие напряжения.
В массовом и крупносерийном производстве раздачу выполняют в специальных штампах, рабочий орган которых — жесткий цельный пуансон с постепенно увеличивающимися размерами поперечного сечения. Внедряясь в пустотелую заготовку в виде отрезка трубы или стакана, полученного вытяжкой, или сваркой кольцевой обечайки, пуансон пластически деформирует ее.
а – напряжения и деформации; б – поле напряжений в очаге деформаций
Раздачу применяют для получения различных деталей и полуфабрикатов, имеющих переменное поперечное сечение. Применяя раздачу и обжим, можно получить из кольцевых сварных цилиндрических обечаек-заготовок полуфабрикаты сепараторов конических подшипников, колес сельскохозяйственных машин, различного рода корпусные заготовки и пр.
При раздаче зона пластической деформации охватывает участок заготовки с переменным поперечным сечением, цилиндрическая ее часть деформируется упруго. Наружная часть заготовки не нагружена внешними силами, а удельное усилие, передаваемое пуансоном, при малой относительной толщине стенки мало по сравнению с напряжением текучести. Поэтому можно считать, что напряженное состояние при раздаче, как и при обжиме, плоское, характеризуемое сжатием в осевом и окружном направлениях нормальными напряжениями sr и sq. Деформированное состояние при раздаче неоднородно по очагу деформации. Так же, как и при обжиме, деформированное состояние изменяется в зависимости от соотношения нормальных напряжений sr и sq. В точках, где напряжения sr и sq равны между собой по абсолютному значению, толщина заготовки в процессе деформирования не изменяется, деформированное состояние плоское. В остальных участках заготовки деформированное состояние объемное, причем там, где | sr | > | sq | - происходит утолщение стенки, а на участке, где | sr | < | sq | - утонение. Зона утолщения стенки мала по сравнению с зоной утонения. Поэтому с некоторым приближением можно считать, что в очаге деформации при раздаче стенка заготовки только утоняется.
Уравнение равновесия при раздаче коническим пуансоном
.
m - коэффициент трения.
Условие пластичности .
Меридиональные напряжения в очаге деформаций
Предельный коэффициент раздачи. Критическая степень деформации при раздаче регламентируется одним из двух видов потери устойчивости, а именно – складкообразованием у основания заготовки или появлением шейки в одном или одновременно нескольких участках кромки деформированной части заготовки, приводящей к разрушению – трещине. Появление того или иного вида дефектов зависит от характеристик механических свойств материала заготовки, ее относительной толщины S/D, угла наклона образующей пуансона a, условий контактного трения и условий закрепления заготовки в штампе.
Виды локальной потери устойчивости:
а – складкообразование; б – утонение и разрыв
Определение критической степени деформации в момент появления шейки на кромке заготовки осложняется тем, что окружная деформация при раздаче коническим пуансоном неравномерна вдоль образующей деформированного участка заготовки: периферийный слой, находящийся на кромке, деформируется больше, чем слои, удаленные от кромки, в результате чего последние сдерживают разрушение периферийного слоя, увеличивая его относительное удлинение. В связи с этим относительное удлинение краевого участка заготовки всегда больше относительного удлинения стандартного образца при растяжении.
Коэффициент раздачи (d – диаметр заготовки; D – максимальный диаметр изделия):
m = d / D = 0,7…0,85.
Оптимальный угол конусности пуансона, при котором допустима наибольшая деформация
a опт = 15…25°.
Длина заготовки для раздачи конусным пуансоном
h 0 – длина недеформируемой часть заготовки.
Усилие раздачи
Р раз = 1,1×p× S ×sв(D – d).
Формовка.
Эта операция, позволяющая получать местные выступы и впадины преимущественно за счет растяжения металла.
Формовка характеризуется двухосным растяжением и уменьшением толщины заготовки в зоне пластической деформации. Местные рельефы в листовых заготовках и местные кольцевые выступы в сварных обечайках и трубчатых заготовках получают формовкой жестким инструментом в штампе или эластичной и жидкостной средой в разъемной матрице.
Схемы формовки
а – пуансоном; б – с предварительным набором металла во фланец; в – формовка ребер жесткости
Кроме местных углублений и выпукло-вогнутых рельефов формовкой получают ребра жесткости. Рационально выполненные ребра жесткости позволяют существенно повысить жесткость плоских и неглубоких штампованных деталей, в результате чего появляется возможность уменьшения толщины заготовки и, следовательно, уменьшения ее массы.
При формовке размеры и форма внешнего контура листовой заготовки (как и высота кольцевой или трубчатой заготовки) изменяются незначительно. Поэтому, применяя формовку взамен вытяжки при изготовлении неглубоких деталей с фланцем, можно получить экономию металла вследствие уменьшения поперечных размеров заготовки. При этом повышение прочности (и несущей способности) деталей, полученных формовкой в результате деформационного упрочнения, превалирует над уменьшением прочности вследствие утонения заготовки в зоне деформации.
Место расположения очага деформации и его форма при формовке существенно зависят от формы пуансона. Если формовку проводят полусферическим пуансоном, то зона пластической деформации состоит из двух участков: контактирующего с пуансоном (I) и свободного участка (II), на котором отсутствуют внешние нагрузки (см. рис.).
Решение задачи о распределении напряжений и деформаций в зависимости от относительных размеров инструмента в реальных условиях деформирования (с учетом контактного трения, упрочнения, и неравномерной толщины заготовки в зоне деформации) довольно сложно, так как требуется решить систему уравнений с десятью неизвестными для участка I и одиннадцатью неизвестными для участка II очага деформации.
Экспериментально установлено, что предельная относительная высота местного углубления, равная отношению его высоты к диаметру, увеличивается с увеличением толщины заготовки и радиуса скругления торцовой части пуансона. Наибольшая высота углубления достигается при формовке полусферическим пуансоном. При формовке листовой латуни Л63 толщиной 1 мм она достигает половины диаметра пуансона.
При формовке полусферических углублений возможно появление трещин на некотором удалении от полюса полусферы. Это объясняется тем, что в полюсе и его окрестности заготовка плотно прилегает к пуансону и контактные силы трения, возникающие при скольжении заготовки (ори ее утонении) относительно пуансона, сдерживают деформацию в полюсе более интенсивно, чем на периферийных участках.
Допустимая деформация растяжения
% ≤ 0,75
– относительное удлинение при растяжении.
Допустимая глубина при формовке зависит от отношения S / d
;
Формовку можно вести за несколько переходов
Формовка используется для получения ребер жесткости.
а – формовка ребра жесткости; б – разрушение заготовки при формовке
Степень деформации можно увеличить, используя технологические обкладки, которые увеличивают толщину и снижают степень локализации очага деформации за счет сил трения между заготовкой и обкладками.
Формовка в обкладках тонких заготовок (S = 0,05…0,15) мм
Дата добавления: 2015-07-24; просмотров: 100 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Лекция №23 | | | Лекция №25 |