--F-

темперётура, деформация, накопленная за период, предшествующий рассматриваемому, и ее градиент, вид напряженного состояния (частицы), а также внешние факторы - воздействие агрессивной среды, радиоактивное облучение и т. д. Мерой давления на частицу со стороны окружающих частиц служит отношение среднего нормального напряжения а -- (Oj + -f аз]/3 к интенсивности напряжения ст. Пластичность материала определяют экспериментально. Серии образцов деформируют до разрушения при различных значениях (Сто/а) (/ =1,2, 3, ...), но для каждой серии это значение должно быть постоянно пое,т. е. (CTq/ct) (к) (Со/о)/ == const, причем деформация образца должна быть близкой к однородной (чтобы исключить влияние ее градиента). В результате для ряда значений (Стц/а) получают ряд значений по которому строят зависимость Bp (стц/ст). График этой зависимости называют диаграммой пластичности или кривой пластичности материала.

В случае, когда рассматриваемая частица тела деформируется при CTj/o -= const, отношение накопленной ею интенсивности деформации к деформации разрушения называют коэффициентом снижения пластичности:

При ij) = 1 частица разрушается Если же (Сто/ст) (е.) уаг, коэффициент снижения пластичности вычисляют по формуле

If = \ de/

где = ер (a/af ь- (е) координата точки иа диаграмме пластичности, представленная в виде функции от е

с помощью подстановки (ст /ст/ ~ = (<Jo/o) (е).

Деформацию вр определяют из урав-

И6НИЯ

rfe/eP = l.

Сверхпластичность - состояние материала, при котором имеет место необычно 6oflbHioe удлинение образца в испытании на одноосное растяжение. В этом состоянии напряжение течении материала сильно зависит от скорости деформации, что приводит к замедлению развития неравномерности растяжения образца >1 запаздыванщо локализации деформации.

Многие металлические сплавы могут находиться в состоянии сверхпластичности в определенных интервалах температур и скоростей деформации. Пластичность материала в состоянии сверх-пластнчности но сравнению с его пластичностью при горячей деформации ие повышается или повышается, но незначительно.

Возникновение волн, выпучин наблюдается на участках заготовки, находящихся под воздействием сжимающих сил и не имеющих двустороннего контакта с жесткими поверхностями инструмента. Во многих случаях такой контакт может быть обеспечен при дополнительном введении в состав инструмента прижимов, держателей, элементов подпора и т. п.

Локализация деформации присуща следующим видам формоизменения; растяжению, гибке с растяжением, вытяжке, обтяжке и местной формовке, раздаче, отбортовке. Ее развитие зависит в основном от видй и разновидностей формоизменения заготовки, уп-рочняемости металла как по деформации, так и по ее скорости, исходных разиотолщинностн листовой заготовки и неоднородности пластических свойств металла, неравномерности распределения деформации, соотношения между главными деформациями н в направлениях растяжения (см. гл. 8).

Штамповочная операция является частью технологического процесса формоизменения заготовки. За каждую операцию осуществляется определенный вид формоизменения с заданным коэффициентом формоизменения.

Штампуемость, т е. обрабатываемость листового материала пластической деформацией в определеииой штамповочной операции, зависит от технологических свойств материала и оценивается рядом показателей, набор которых зависит от масштаба про-

изводства, его технического уровня и конкретных требований к изделию: Оценка штампуемости материала является сравнительной, т. е. выполняется сравнением со штампуемостью другого взятого за эталон листового материала.

Технологические свойства листового материала включают в себя часть механических, физических свойств и данные о составе материала как вещества, отдельные показатели его микро- и макроструктур, точности изготовления как тела, микрогеометрии поверхности, ее физико-химического состояния, степень однородности (равномерности распределения) этих свойств и показателей по телу (по координатам) и их стабильность по времени.

Показателями штампуемости являются коэффициент наибольшего формоизменения, качество обработки, экоиомичиость использования материала, стойкость инструмента, стоимость инструмента и его обслуживания, силовые, энергетические и другие материальные затраты, условия труда.

Определение операций по ГОСТ 18970-84. I. Отрезка - полное отделение части заготовки по незамкнутому контуру.

2. Разрезка - разделение заготовки иа части по незамкнутому контуру.

3. Вырубка - полное отделение за готовки или изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру.

4. Пробивка - образование в заготовке отверстия или паза путем сдвига с удалением части материала в отход.

5. Обрезка - удаление излишков металла путем сдвига.

6. Чистовая вырубка - вырубка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала.

7. Чистовая пробивка - пробивка в условиях всестороннего неравномерного сжатия в зоне разделения материала.

8. Проколка - образование в заготовке отверстия без удаления мате-ряала в отход.

8. Высечка - полное отделение заготовки нлн изделия от исходной заготовки по замкнутому контуру путем внедрения инструмента.

10. Просечка - образование отверстия в заготовке путем внедрения ииструмеита с удалением части материала в отход.

П. Зачистка - удаление технологических припусков с помощью штампа с образованием стружки дли повышения точности размеров н уменьшения шероховатости поверхности штампованной заготовки.

12 Гибка - образование или изменение углов между частями заготовки илн придание ей криволинейной формы.

13. Вытяжка - образование полой заготовки или изделия из плоской или полой исходной листовой заготовки.

14. Вытяжка с утонением - вытяжка полой заготовки с обусловленным уменьшением толщины стенок исходной полой заготовки без изменения ее внутреннего диаметра.

15. Вытяжка ротационная - вытяжка при относительном вращении ииструмеита и заготовки.

16. Комбинированная вытяжка - вытяжка плоской или полой заготовки с обусловленным уменьшением толщины стенок и с изменением диаметра полой заготовки.

17. Обтяжка - образование заготовки заданной формы приложением растягивающих усилий к ее краям.

18. Формовка - образование рельефа в листовой заготовке за счет местных растяжений без обусловленного изменения толщины материала.

19. Отбортовка - образование борта по внутреннему и (или) наружному контуру заготовки.

20. Обжим - уменьшение размеров поперечного сечения части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему ее периметру.

21. Раздача - увеличение размеров поперечного сечеиия части полой заготовки путем одновременного воздействия инструмента по всему периметру.

22. Скручивание - поворот части заготовки вокруг продольной оси.

23. Правка - устранение искажений формы заготовки (детали) пластическим деформированием.

24. Калибровка - повышение точности размеров штампованной заго-

товки и уменьшение шероховатости ее поверхности.

Для отделения (разделения) материала в операциях 1-7 применяют формоизменение сдвигом. Восьмую операцию осуществляют локализованным изгибом и растяжением материала на вершине конического пуансона. Появившееся здесь точечное разрушение материала распространяется затем по исходящим от вершины трещинам. Операцин I-7 можно также осуществить локализованным изгибом и растяжением материала до его разрыва около острой рабочей кромки пуансона или матрицы. Чистовые вырубку и пробивку осуществляют путем сдвигового формоизменения; при этом обеспечивается поверхность разделения первого вида, т. е. без признаков разрушения материала в прнпо-нерхностном слое. Операции высечки и просечки осуществляют вдавливанием в разделяемый материал инден-тора (ножа).

Операция, в которой пластическое формоизменение используется для получения неразборного соединения двух и более заготовок или деталей, называется штампо-сборочной.

Операция, используемая для получения заготовки, называется заготовительной.

Технологический процесс листовой штамповки чаще всего начинается с операцин раскроя материала.

Раскрой материала ~ разделение материала на части (или отделение от него частей) определенной, необходимой для получения детали формы. Отделенные части могут являться заготовками для дальнейшей обработки или же готовыми деталями. Операций раскроя может быть несколько. Например, раскрой листа на полосы, затем раскрой полосы на заготовки.

Раскрой материала, в результате которого одновременно получают заготовки (детали) разной заданной формы, называют групповым.

Операция раскроя является заготовительной, если результатом являются заготовки.

Вместе с частями определенной требуемой формы при раскрое материала обычно отделяются другие части, непригодные для получения соответ-

ствующей детали н представляющие собой отход раскроя. Он является деловым отходом, если затем используется как материал для получения другой заготовки или детали.

Проектирование (разработка) раскроя заключается в выборе оптимального положения заготовок (деталей) в исходном материале. При этом параметрами оптимизации могут быть плотность размещения заготовок в исходном материале, материальные затраты на осуществление разделения и др.

Мерой плотности размещения (заполнения) служит коэффициент использования материала - отношение объема заготовок к объему раскраиваемого материала.

В технологический процесс штамповки обычно входят вспомогательные операции: смазывание; нанесение покрытий, удерживающих смазочный материал; зачистка заусенцев различными способами; обезжиривание; промывка и др.

при необходимости вводят операции термообработки - отжиг начальный и межоперационный, закалку, отпуск и др., а также отделочные, . декоративные и антикоррозионные операцин обработки поверхности и операции нанесения покрытий.

Комплект инструмента, состоящий нз пуансона, матрицы [Гвспомогатель-ных деталей, предназначенный для одной операцин, входит в штамп и располагается в нем в определенной позиции. В штампе может быть один или несколько таких комплектов; они могут располагаться как в разных, так и в одной позиции. Штамп состоит из двух основных частей, движущихся при его работе друг относительно друга. Детали, входящие в комплект, располагаются и в той, и в другой его частях. За один ход штампа части сходятся, сближаются и расходятся в исходное относительное положение; при этом на каждой позиции выполняется столько операций, сколько комплектов инструмента в ней расположено. Операции выполняются обычно в период сближения частей штампа и рабочих элементов штампа пуансона и матрицы. Формоизменение заготовки на позиции выполняется за рабочий ход пуансона (относительно матрицы),

занимающий часть хода штампа. Операции выполняются последовательно, если заготовка переносится с позиции на позицию после выполнения каждой операции, и совмещенно, если заготовка остается на одной позиции. За каждый ход штампа выполняются операции на всех позициях.

Технологичность изделии. В целях обеспечения высокого качества изделия, его служебных характеристик (технических требований к изделию) и минимальной себестоимости при разработке конструкции изделия, выборе геометрических соотношений формы, вида и механических характеристик исходного материала необходимо учитывать следующие факторы: технологические возможности и особенности штамповочных операций в предлагаемых вариантах технологического процесса; уровень технической оснащенности н состояния машин штамповочного и инструментального подразделений; возможности выбора материалов для штампов. Понятие стехнологич-ность изделия включает в себя сравнительную (качественную) оценку полноты этого учета.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШТАМПУЕМОСТИ

Упрочнение и пластичность листового металла. Экспериментальные зависимости интенсивности напряжений а от интенсивности деформаций е получают по результатам испытаний образцов на растяжение, сжатие или кручение. В расчетах обычно используют аналитические аппроксимации этих зависимостей.

Степенная аппроксимации

а = А (to + г) ; (4)

при eg = о

а = Де . (5)

Линейная аппроксимация

а = Ото + Пе,

Среднее значение п для феррнт-ных коррозионно-стойких сталей можно рассчитать по уравнению [37]

п= 1,199-0,0б2(%С)-

- 0,016 (% Мп) + 0,014 (% Si) + + 0,0005 (% Сг) - 0,021 (% Мо) +

+ 0,0067 (% Nb) + 1,12 (% Сг -

- 0,097)2 - 0,033 (% Nb - 0,5)- + + 0,089 (% С - 0.097) (% Сг ~

- 17,05).

Для сталей

Ото = 15 + 0,9ов;

для медн и ее сплавов

Ото = 2,25 -г- 1,38ав;

для алюминия и его сплавов

ато= 1,325ав - 2.

При горячем деформировании интенсивность напряжений зависит в основном от интенсивности скоростей деформации г. Эту зависимость принято аппроксимировать следующей формулой:

где п и П - константы (табл. I и 2);

материала

где Он - интенсивность напряжений при скорости деформации г = ён, при постоянной температуре m = const (табл. 3-5).

Для большинства металлов показатель т связан с относительной температурой в = Т1Тпл-

т = тф,

где Т и Тпл - температура испытания и температура плавления по Кельвину.

Коэффициент те зависит от химического состава сплава: для сталей углеродистых, хромоникелевых и легированных перлитного класса ои составляет 0,0444; марганцовистых, хромоваиадиевых и хромомолибде-иовых - 0,0455; хромистых и сталей с переходной структурой - 0,0435; хромоинкель-молибдеиовых и

1. Механические свойства некоторых листовых материалов

Материал

Предварительная обработка

Техническое железо Сталь:

08кп

10Г2

12Х18Н9Т

10Х17Н13М2Т Медь М2 Латунь Л63 Алюминиевые сплавы:

АМг2М

АМгб Титан ОТ4 Цинк Ц1 Никель Олово

Отжиг

Горячая прокатка То же

Отжиг

Горячая прокатка Закалка в воде То же Отжиг

Отжиг в вакууме Отжиг в кипящей воде Отжиг

2. Значения коэффициента П

хромо-никель-ванадиевых - 0,0485; никелевых и стабильных аустенитных - 0,045; нестабильных аустенитных - 0,0465; ферритных и полуферрит-ных - 0,043; карбидного класса - 0,0475.

На рнс. 2 представлены кривые пластичности Sp (oq/oY некоторых листовых материалов, их можно аппроксимировать зависимостью вида

р-2ер.рехр[--2,1б(о /а)], (8)

где Гр. р - деформация при разрушении образца в испытании на одноосное растяжение.

-56 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 - 4 -о,г Збо /£

Рис. 2. Диаграмма пластичности листовых материалов (штрихами показаны границы доверительного интервала для стали 10, вероятность 0,9)

3. Значения о (МПа) при ё = 5 10 с и е л; 0,2

Сталь

60С2

25СГ

ЗОХГС

12Х18Н9Т

300,

112 124 98 136 144 150 149 139 126 140 189 140 170 262

80 82 68 86 93 93 92 86 83 87 120 93 108 166

Температура, °С

52 47 56 61 58 58 57,5 54,5 58 77 62 69 108

1000

32,5

35,5

36,5

35,5

49,6

40,5

1100

22,6

22,8

21,5

23,2

23,2

31,5

1200

15,8

14,6

15,9

15,2

4. Значения Од (МПа) и m при = 1 С