Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Точность многооперационной вытяжки 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

0,7 0,6 0,5

0,3 0,2

1г5М

/\ м \

о 100 200 300 W0 500 600 Т,С

Рис. 3. Зависимость предельного коэффициента обжима труб от температуры деформирования при дифференцированном нагреве в конической матрице (а = 12 )

На рис. 3 представлены значения предельных коэффициентов обжима при различных температурах иагрева матрицы.

При обжиме могут образоваться дефекты в виде кольцевых складок в зоне передачи усилия (перед матрицей) или в виде продольных складок на кромке трубы в зоне деформации. Кольцевые


Рис. 4. Схема штампа для раздачи труб с нагревом:

/ - траверса пресса; 2 - направляющая; 3 - трубчатая заготовка; 4 - охладитель; 5 - пуаисон; 6 - электронагреватель; 7, 9 - теплоизоляция; 8 - опора; 10 - стол пресса

0,3 0,7 0,6 0,5

0,¥

16 т

АМгЗ

зохг

о 100 200 300 too 500 600 Т,С

Рис. 5. Зависимость предельного коэффициента раздачи труб от температуры деформации при дифференцированном нагреве

складки образуются, если напряжение здесь превысит временное сопротивление, а продольные складки наблюдаются, если отношение толщины трубы к диаметру меньше 0,015.

Если обжиму подвергается заготовка, сваренная продольным швом, влияние шва можно компенсировать созданием перепада температур в пределах 50-150°С в окружном направлении. В этом случае осуществляется обжим с дифференцированным нагревом в продольном и поперечном направлениях. Обжим может быть осуществлен в матрицах с различной формой рабочих поверхностей (конус, сфера и т. д.).

Толщина стенки обжатой части трубы изменяется приблизительно так же, как при обжиме без нагрева.

При обжиме с дифференцированным нагревом может быть осуществлен набор материала в обжатой части трубы под нарезание резьбы, сварку и т. д.

Раздача трубчатых заготовок является распространенной технологической операцией. Нагрев заготовки в зоне деформации весьма расширяет возможности процесса. Наиболее рационально заготовку нагревать от пуаисоиа (рис. 4). При этом можио изготовлять сложные детали, которые в обычных условиях получают миогооперационной штамповкой н сваркой. Оптимальные углы конусности пуансонов 12-25 . При углах выше 50° труба начинает выворачиваться наружу.

Формоизменение заготовки ограничивается разрывом металла иа ее кромке. Предельные коэффициенты раздачи Кп зависят от температуры иагрева пуаисоиа (рис. 5).

Скорость перемещения траверсы при раздаче труб иа алюминиевой основе 8-10 см/мии; для титановых сплавов и сталей 3-6 см/мии.

Если для раздачи используются заготовки с продольным сварным швом, то в зоне шва необходимо понизить температуру на 50-100°С. С этой целью в пуансоне вдоль образующей, где будет расположен шов, необходимо просверлить отверстие. Через которое во время деформирования заготовки будет продуваться воздух.

Толщина стеики вблизи кромки заготовки уменьшается приблизительно так же, как при раздаче без иагрева.

Осадка труб необходима для создания местного утолщения под сварку, нарезания резьбы и т. д. На тонкостенных трубах утолщение стеики без иагрева практически невозможно. Свободная осадка с нагревом тоже неприемлема.

Хорошие результаты можио получить при осадке в матрице с дифференцированным нагревом (рис. 6).

Возможности процесса осадки характеризуются отношением толщины S стенки после осадки к исходной толщине S (0). Предельное значение этого отношения зависит от температуры иагрева матрицы (рис. 7).

Длина утолщенной части трубы определяется конструкцией (высотой) матрицы, а длину заготовки, необходимую для образования утолщения, определяют из условия постоянства объема металла:

ndepS(O)


Рис. 6. Схема штампа для осадки труб с нагревом:

/ - траверса пресса; 2 - направляющая; 3 - трубчатая заготовка; 4 - охладитель; 5 - матрица; 6 - индуктор ТВЧ; 7 - опора; 3 - тегглоизоляция; 9 - стол пресса; 10 - упор-выталкиватель

специального охладителя в зоне передачи усилия.

Осадка тонкостенных труб с наружным набором материала требует применения сложной оснастки. Для получения наружных утолщений рекомендуется сначала осуществить набор материала внутрь трубы, после чего

s/s(o)

где Vo - объем утолщенной части трубы; ndcpS (0) - площадь сечеиия исходной трубы.

Значения скоростей ииструмеита прн оптимальных температурах следующие; для алюминиевых н магниевых сплавов 8-12 см/мин; для титановых сплавов и сталей 2-6 см/мии. Осадку труб из титановых сплавов можио осуществлять без применения

Д1ЬТ


от/1

100 200 300 100 700 Т,С

Рис. 7. Зависимость предельного коэффициента набора толщины от температуры деформацией при дифференцированном нагреве матрицы




J . -

Рис. 8. Схема штамповки тонкостенных труб с нагревом:

а - выворачивание трубы внутрь; б - выворачивание трубы наружу; в - образование

фланца на трубе: е - образование дна на трубе; / 3- нагреватель: 4 -теплонзолятор; 5 - прнжнм

заготовка; 2 -матрица (пуансон);

набранный материал с помощью дорна перемещают (раздают) наружу.

Ограничивающим фактором при осадке является потеря устойчивости трубы в заходной части матрицы (образование кольцевых складок).

Выворачивание внутрь нлн наружу, образование дна илн фланца на тонкостенных трубах (рис. 8) возможно только при нагреве заготовки непосредственно в очаге деформации. Эти процессы можно отнести к частным случаям обжима и раздачи.

При свободном выворачивании, когда радиус r кривизны равен (2- 4) S (0), оснастка очень простая (см.


Рис. 9. Схема штампа для вытяжки листовой заготовки с дифференцированным нагревом:

/ - траверса пресса; 2 - пуансонодержа-тель; 3 - пуансон; 4 - трубка: 5 - заготовка; 6,11 - нагревательные коробкн; 7, 10 - электронагреватели; 8 - прижим; S - матрица; 12 -теплонзолятор

рис. 8, а, б). С увеличением радиуса в матрице (пуансоне) необходимо выполнить соответствующую проточку и, кроме того, применять специальные прижимные вкладыши. С помощью этого процесса можно изготовлять двухстенные детали практически любой высоты.

Раздачей трубной заготовки при местном нагреве получают фланцы заданной толщины, имеющие в плане различные контуры - круглые, шестигранные, квадратные и т. п. (см. рис. 8, в).

Образование дна обжимом трубчатой заготовки (рис. 8, г) позволяет заменить многопереходную вытяжку. Особенно это оправдано при получении высоких тонкостенных стаканов., Правда, в центре дна остается отверстие, которое можно закрыть сваркой или разводом утолщенной части дна.

Вытяжка с нагревом рекомендуется для металлов, обладающих малой пластичностью при вытяжке вхолодную, а также для изготовления деталей сложной формы; иногда для уменьшения числа переходов. Наиболее эффективные результаты наблюдаются при вытяжке с дифференцированным нагревом заготовки. Дифференцированный нагрев осуществляют за счет нагрева матрицы и прижима и охлаждения пуансона (рис. 9). В качестве нагревателей используются ТЭНы нлн нихромовые спирали, вмонтированные в матрицу и прижим.

На предельный коэффициент вытяжки, кроме оптимальных темпера-

I. Предельные коэффициенты вытяжки цилиндрических стаканов из магниевых сплавов

Температура

матрицы и

Толщина заготовки, мм

Толщина заготоокн, мм

прижима, °С

2,00

2,33

2.22

2,22

3,22

3,22

2,63

3,22

3,22

2,63

3,03

3,22

3,03

3,22

3,22

2,.33

3,03

3,22

2,33

3,22

3,22

3,03

3.03

3,22

2,33

3,22

3,22

тур, значительное влияние оказывает давление прижима и скорость перемещения пуансона. Для алюминиевых и магниевых сплавов давление (0,3 - 0,6) Ю Па, а скорость 0,0013 - 0,0025 м/с; для сталей и титановых сплавов давление (2-4) 10 Па, скорость 0,0002-0,0005 м/с.

В табл. I даны предельные коэффициенты Кп вытяжки цилиндрических стаканов из магниевых сплавов МА1 и МАЗ за одну операцию. Пуансон охлаждался проточной водой из водопроводной сети.

При оптимально подобранных режимах можно вытянуть за один переход детали из алюминиевых сплавов с Кп = 3,33-3,2; из титановых сплавов с Кп = 3,33-2,88; из стали с /С = 2,88--2,5.

Формоизменение при вытяжке с нагревом ограничивается, как и при обычной вытяжке, разрывом металла на участке контакта с тороидальной кромкой пуансона.

Формовка деталей в состоянии сверхпластичности. Сплавы на основе магния, цинка, алюминия находятся в состоянии сверхпластичности при температуре 200-500 С, а сплавы на основе титана, хрома, никеля, железа при температуре 800-1100 °С.

Формовку при температуре 200- 500 °С осуществляют на оборудовании, применяемом для формовки термопластов, а при температуре 800- 1100 °С - на специальных установках, конструкция которых должна обеспечивать регулирование температуры

в рабочей зоне штампа, прижим заготовки и герметичность полости под матрицей.

Нагрев заготовок до температуры 200-500 °С осуществляют в печах электросопротивления. Для получения более высоких температур применяют индукционный и контактный нагрев.

Формующей средой для сплавов на основе магния, алюминия, цинка может служить сжатый воздух; для титана,- аргон или гелий. Рабочее давление до 6-10 * МПа.

На рис. 10 показана схема штампа для формовки куполообразных деталей.

При разработке технологии формовки деталей из листа в состоянии сверхпластичности необходимо определить технологические параметры процесса: температуру нагрева штампа, давление газа и усилие прижима заготовки.

Температуру нагрева штампа выбирают с учетом максимального проявления сверх пластичности материалов


Рис. 10. Схема штампа для формовки полусфер из титановых сплавов в состоянии сверхпластичиости:

/ - матрица; 2 - заготовка; 3 - задвижка; 4 - крышка



ШТАМПОВКА С МЕСТНЫМ НАГРЕВОМ

S s

Рис. II. Схема штампа для рельефной формовки листовых заготовок с нагревом:

/ - пуансои; 2 - заготовка; 3 - матрица; 4 - электронагревательная коробка; 5 - электронагреватель; 6 - теплоизоляция


Рис. 12. Схема штампа для отбортовки отверстий в листовых заготовках:

I - пуансои; 2 - нагреватель; 3 - заготовка; 4 - матрица

заготовки, которые находятся в интервале от (0,4-г-1,0)

Давление q газа, необходимое для формовки оболочки глубиной Лв со сферической поверхностью радиуса R,

определяют по формуле (38), гл. 8, а оболочки с плоским дном по формуле (40), гл. 8.

Прижим обеспечивает герметичность внутренней полости штампа в процессе формовки и удерживает фланец от смещения в матрицу. Усилие прижима

Рпр = kqF,

где q - давление газа; F - площаДь поверхиости прижима, расположенной внутри внешнего контура фланца; kg = = 1,1-г-1,15 - коэффициент запаса.

Рельефную формовку (рис. И) применяют для увеличения жесткости деталей и получения конструкционных углублений. Деформация при формовке происходит за счет местного растяжения материала в очаге деформаций. Подробно этот процесс изложен в гл. 8.

Отбортовку отверстий чаще всего применяют при изготовлении деталей с большим фланцем и для увеличения жесткости конструкции.

Чтобы получить борт иа малопластичных материалах, необходимо проводить штамповку с нагревом. Нагревательный элемент размещают в пуансоне, в результате чего максимальная температура получается иа кромке отверстия. Наиболее рекомендуемыми являются полусферические пуансоны (рис. 12).

Глава

ШТАМПОВКА

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

1. ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Листовые неметаллические материалы по своим свойствам и поведению в процессе деформирования в различных условиях существеиио отличаются от металлов. Это объясняется как особенностью их структуры (неоднородность, анизотропность, слоистость и напряженность в исходном состоянии), так и специфическими особенностями разрушения этих материалов.

Знание особенностей строения и деформирования неметаллических материалов необходимо при изучении особенностей поведения этих материалов при их деформировании в условиях различных технологических процессов листовой штамповки (вырубки - пробивки, вытяжки, формовки, гибки и др.).

Неметаллические материалы по особенностям своего поведения под нагрузкой можно условно разделить на две группы.

1. Хрупкие листовые неметаллические материалы. К ним относятся слоистые и волокнистые пластики, анизотропные стеклопластики, слюда и материалы на ее основе, эбонит и др.

У таких материалов предел упругости В большой мере определяется условиями нагружения. Кривые растяжения таких материалов представляют собой прямую линию, деформация б= 0,8-=-1,2 %. Четко выраженного предела упругости такие мате-/ риалы не имеют.

Ряд термопластичных материалов (органическое стекло, листовой полистирол и др.) в условиях простого нагружения также претерпевают хрупкое разрушение при обычной или по-иижеиной температуре, несмотря на то, что относительное удлинение в этом случае составляет 5-8 % .

Текстолиты и стеклотекстолиты подчиняются закону Гука при напряжениях, равных 20-40 % от разрушающих; гетииаксы при 60-80 % от этих же напряжений.

2. Пластичные (упруговязкие) листовые пластмассы; к ним относятся листовые термопластики, материалы иа основе бумаги (фибра, картон, летероид) в условиях повышенной влажности, материалы иа основе каучука и резины (электроиит, паронит) и др. Кривые растяжения для таких материалов в условиях кратковременного простого нагружения имеют вначале линейный характер, который за пределом упругости переходит в нелинейный, заканчивающийся точкой разрушения. Остаточная деформация (удлинение б) для таких материалов имеет значительную величину (рис. 1).

Следует иметь в виду, что хрупкость и пластичность штампуемого материала не являются физическими постоянными, так как поведение материала в процессе деформирования существенно зависит от условий деформирования, под которыми в теории обработки металлов давлением понимается механическая схема деформации, температура, величина и скорость деформации.

Термопластические материалы, а также материалы на их основе в зависимости от температуры могут находиться в трех состояниях; упруго-эластичном, термоэластичном и термопластичном (рис. 2).

Механические характеристики таких материалов в значительной мере зависят от температуры (рис. 3). Графики (см. рис. 3) необходимы для выбора температурного режима в зависимости от заданных деформаций.

Для неметаллических материалов характерной является также зависимость механических характеристик от времени нагружения при различных видах иагружеиия, что обусловли-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка