Штамповка металла в состоянии сверхпластичности.

Сверхпластичность - способность поликристалли­ческих (ультрамелкозернистых) материалов равномерно пластически деформироваться перед наступлением разрушения до очень больших степеней (относительное удлинение δ > 200%). Это явление наблю-дается при отно­сительно высоких (но строго определенных) температурах, малых скоро-стях деформации и сопровождается малыми значениями напряжений течения (2...8 МПа).

Из сказанного можно сделать вывод о том, что знание температурно-скоростных усло-вий при которых конкретный материал проявляет эффект сверхпластичности является очень важным для построения оптимального технологического процесса его обработки.
Эта задача решается путем проведения экспериментальных исследований механических свойств материалов.

Повышенная текучесть и малые удельные усилия при штамповке сверх­пластичных материалов способствуют более качественному воспроизве­дению формы ручья штампа, повышению точности размеров и чистоты поверхности поковок, что очень важно при изготовлении этим способом художественных изделий.

Наиболее перспективными из развивающихся в настоящее время нетрадиционных процессов обработки давлением сверхпластических материалов являются сверхпластиче-ская (газостатическая) формовка листовых заготовок (СПФ), термпоупругая штамповка тонкостенных оболочек с оребрением и объемная штамповка изделий сложной формы многоканальным выдавливанием в закрытые полости (так называемое твердофазное литье).

Сверхпластическая формовка (СПФ) листовых заготовок осуществляется за счет приложения давления сжатого газа в полость матрицы (негативная схема а) или для обтя-жки выпуклой формы пуансона листовой заготовкой под действием сжатого газа (позити-вная схема б), а в некоторых случаях при использовании для чистовой формовки жесткого пуансона в сочетании с одной из этих схем (негативная схема в) (рис. 18). Во всех вариантах листовая заготовка первоначально располагается в верхней части матрицы, опираясь на ее борта. После приложения давления (показано стрелками) она прижимается или к внутренней поверхности матрицы (а) или внешней поверхности пуансона (б, в).

Рис. 13. Сверхпластическая формовка листовой заготовки по различным схемам.

а – негативная схема; б – позитивная схема; в – негативная схема с использованием пуансона.

Эти процессы начинают все шире использоваться при производстве, например, аэ-рокосмической техники, железнодорожного и автомобильного транспорта, строительной индустрии, а также в производстве декоративно-художественных изделий. При сравните-льно малой энергоемкости эти процессы позволяют в несколько раз снижать трудоемкость изготовления полых изделий сложной формы, сокращать число технологических перехо-дов до одного-двух, устранять ручную жестяную и слесарную обработку, сварку, клепку, чеканку и другие операции, требующие высококвалифицированного ручного труда.

При изготовлении декоративно-художественных изделий из листовых материалов технология заключается в следующем. Если при реализации схемы а) или б) на поверхно-сть матрицы или пуансона нанести гравировкой какой-либо художественный узор с выпу-клостями и впадинами, то на листовой заготовке он отпечатается за счет его заполнения листовым материалом в состоянии сверхпластичности. Отметим, что при реализации схе-мы а) впадины на матрице отобразятся выпуклостями на изделии, а выпуклости впадина- ми. Именно поэтому схема а) называется негативной (как негативный снимок на фотопле-нке и позитивный отпечаток на фотобумаге). При реализации же схемы б) выпуклости и впадины на пуансоне отображаются в такие же выпуклости и впадины соответственно на изделии. Поэтому схема б) называется позитивной. Естественно выгравированный узор будет повторен многократно при штамповке на всех заготовках. То есть речь идет о доста-точно больших количествах однотипных изделий, а не одиночных экземплярах. Конечно можно по матрице или пуансону изготовить и небольшую серию изделий, но себестоимо-сть их будет достаточно высока из-за большой стоимости оснастки.

Контрольные вопросы для самопроверки.

1.Какие виды штамповки Вы знаете?

2.В чем основное различие между объемной и листовой штамповкой?

3.Какой основной инструмент для процессов объемной штамповки?

4. В чем основное различие между открытыми штампами и закрытыми штампами?

5. Зачем нужна облойная канавка в открытых штампах?

6.Для каких деталей чаще используются закрытые штампы?

7.Что такое многоручьевой штамп и зачем он нужен?

8.Какой инструмент используется для открытой и закрытой высадки?

9.Какие два типа операций используются при листовой штамповке и в чем их отличие?

10.В чем разница в операциях вырубка и пробивка, какой инструмент используется?

11.Какие формообразующие операции листовой штамповки Вы знаете и какие два основных вида инструмента в них используется?

12.На какой процесс похожа штамповка металла в жидком состоянии? Какое оборудова-ние и инструмент при этом используется?

13. Какое оборудование и инструмент используется для сверхпластической формовки?

Дата добавления: 2015-08-17