Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Современное состояние теории и технологии пластического деформирования изотропных и анизотропных материалов .. 20
Теоретические и экспериментальные исследования процессов пластического деформирования листовых и трубных заготовок 20
Критерии потери устойчивости 38
Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы пластического деформирования 44
Основные выводы и постановка задач исследований 53
Раздел 2. Устойчивость анизотропных прямоугольных пластинок при пластической деформации 60
2.1. Энергетический метод исследования потери устойчивости.. 60
2.2. Условие пластичности анизотропного материала и ассоциированный закон пластического течения 61
2.3. Схема образования складок в элементе листа 69
2.4. Работа внутренних сил при образовании складок анизотропной пластины 70
2.5. Работа внешних сил на контуре элемента пластинки 78
2.6. Основные результаты и выводы 86
Раздел 3. Потеря устойчивости листового металла при правке растяжением 87
3.1. Основные соотношения 88
3.2. Образование складок
3.2.1. Правка с малыми удлинениями 91
3.2.2. Влияние анизотропии механических свойств на устойчивость полосы при правке с малыми удлинениями 103
3.2.3. Правка с повышенными относительными удлинениями 107
3.2.4. Влияние анизотропии механических свойств на устойчивость полосы при правке с повышенными относительными удлинениями 111
3.3. Основные результаты и выводы 119
Раздел 4 Устойчивость кольцевой анизотропной пластинки при пластической деформации 121
4.1. Образование складок во фланце заготовки 121
4.2. Основные предположения и соотношения 123
4.3. Метод исследования потери устойчивости в виде образования складок тонколистовой заготовки 126
4.4 Потенциальная энергия деформации изгиба и кручения анизотропной кольцевой пластины 127
4.5. Изменение потенциальной энергии деформации срединной плоскости пластины при образовании складок 130
4.6. Изменение полной потенциальной энергии кольцевой пластины при потере устойчивости 132
4.7. Асимметричная потеря устойчивости кольцевой пластины при вытяжке 132
4.8. Потеря устойчивости тонколистовой заготовки при вытяжке 1 4.8.1. Распределение напряжений во фланце заготовки (уравнения и соотношения) 135
4.8.2. Напряженное состояние фланца заготовки 138
4.8.3. Предельные возможности вытяжки осесимметричных деталей 147
4.9. Экспериментальные исследования образования складок
при вытяжке тонкостенных плоских заготовок 151
4.10. Основные результаты и выводы 161
Раздел 5. Условие потери устойчивости в виде образования складок при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала 165
5.1. Основные соотношения теории конических оболочек 166
5.2. Энергетическое условие потери устойчивости конической оболочки 168
5.3. Математическая модель обжима осесимметричных деталей 170
5.4. Влияние технологических параметров на условия устойчивого протекания операции обжима трубной заготовки из анизотропного материала 174
5.5. Влияние анизотропии механических свойств материала заготовки на величину предельного коэффициента обжима 183
5.6. Экспериментальные исследования операции обжима трубных заготовок 186
5.7. Основные результаты и выводы 189
CLASS Раздел 6. Устойчивость тонкостенных трубных заготовок из анизотропных материалов при ротационной вытяжке с утонением стенки CLASS 192
6.1. Математическая модель операции ротационной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала 192
6.2. Условия шейкообразования тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке... 2 6.
2.1. Основные соотношения 200
6.2.2. Критерий положительности добавочных нагрузок 203
6.3. Исследование влияния технологических параметров, анизотропии механических свойств, геометрии ролика на условия устойчивого протекания процесса пластического деформирования 207
6.3.1. Влияние технологических параметров, геометрии ролика на условия устойчивого протекания процесса пластического деформирования 208
6.3.2. Влияние анизотропии механических свойств на условия устойчивого протекания процесса пластического деформирования 211
6.4. Основные результаты и выводы 212
Раздел 7. Использование результатов исследований 215
7.1. Рекомендации по проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения методами глубокой вытяжки 215
7.2. Технологические процессы изготовления деталей ответственного назначения методами глубокой вытяжки 218
7.3. Рекомендации по расчету технологических параметров операций обжима тонкостенных трубных анизотропных заготовок 226
7.4. Технологический процесс изготовления детали «переходник» 228
7.5. Рекомендации по проектирования технологических процессов ротационной вытяжки осесимметричных деталей 230
7.6. Технологический процесс ротационной вытяжки сложно-профильных осесимметричных деталей с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений 235
7.7. Использование результатов исследований в учебном процессе 243
7.8. Основные результаты и выводы 244
Заключение 247
Список используемых источников 2
- Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы пластического деформирования
- Работа внутренних сил при образовании складок анизотропной пластины
- Влияние анизотропии механических свойств на устойчивость полосы при правке с повышенными относительными удлинениями
- Изменение потенциальной энергии деформации срединной плоскости пластины при образовании складок
Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы пластического деформирования
Повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением является одной из наиболее важных задач современного машиностроения. Эти методы получения изделий обеспечивают максимально возможные эксплуатационные характеристики.
Глубокая вытяжка. В различных отраслях промышленности широко используются осесимметричные детали, которые изготавливаются методами обработки металлов давлением. Повышенные требования к размерной точности изделия, качеству поверхности могут быть обусловлены назначением изделия, условиями его работы. Зачастую требуется сформировать заданные механические свойства материала изделия (предел текучести, предел прочности, характеристики пластичности).
Уровень современного производства позволяет изготавливать такие детали путем механической обработки. При этом возникают такие недостатки, как низкая производительность, невысокий коэффициент использования материала, высокая трудоемкость и себестоимость изделия.
Изготовление таких деталей методами обработки металлов давлением реализуется при использовании наиболее распространенных технологических процессов: вытяжка без утонения стенки, вытяжка с утонением стенки, обратное выдавливание и комбинированная вытяжка [17, 60, 61, 86, 93, 120, 160]. При этом на первых операциях обеспечивается основное формоизмене 21 ние заготовки, а на последующих операциях формируются необходимые механических свойств материала изделия.
При использовании технологии обратного выдавливания для изготовления осесимметричных изделий возникают значительные силовые нагрузки, что обусловливает тяжелые условия для рабочего инструмента. Таким образом, приведенные выше факторы значительно затрудняют внедрение этого метода в машиностроительном производстве [60, 61, 87, 88].
Тем не менее, методы глубокой вытяжки в настоящее время являются широко используемыми при изготовлении осесимметричных деталей.
Множество работ отечественных и зарубежных авторов, таких как С.И. Губкина, Е.А. Попова, И.А. Норицына, Л.А. Шофмана, Г. Закса, В. Селин, Ш. Гелеи и других [4, 8, 13, 17, 22, 27, 30, 37, 40, 47, 50, 54, 61, 62, 69, 76, 86, 88, 97, 98, 102, 120, 126, 130, 134, 143, 156, 159, 160, 213, 216, 219, 236, 237, 239, 240], посвящено исследованию процессов глубокой вытяжки, а именно изучению предельных возможностей формоизменения и силовых режимов. Особое внимание здесь уделяется влиянию технологических параметров на предельные возможности формоизменения, силу вытяжки. Теоретические исследования выполнены путем совместного решения приближенных уравнений равновесия и условий пластичности.
Вытяжка без прижима в конических и радиальных матрицах имеет значительные преимущества перед вытяжкой с прижимом. Однако вследствие достижения максимума тангенциальных сжимающих напряжений на кромке заготовки возникает недостаточная устойчивость фланца заготовки против складкообразования. С целью предотвращения такого эффекта используется прижим [97, 98].
Критерии локальной потери устойчивости плоской заготовки из изотропных материалов в процессе пластической деформации предложены в работах [14, 27, 121]. Предложенные выражения достаточно громоздки. На основе теории устойчивости деформируемых систем здесь рассматривается влияние механических свойств исходного материала и его упрочнения на устойчивость формообразования листовой заготовки, напряженно-деформированное состояние и некоторые факторы технологического характера. Рассмотрены вопросы устойчивости деформации при правке тонколистового металла растяжением и устойчивости формы пологих облицовочных панелей, полученных из тонколистового металла вытяжкой или обтяжкой.
В работах [17, 97, 98] экспериментально устанавливаются границы возможного применения первой и последующих операций вытяжки без прижима. Л.А. Шофманом [156] предложен эмпирический критерий, определяющий возможность вытяжки без складкодержателя, который широко используется при разработке технологических процессов в промышленности.
Авторами работ [85, 100] для учета неравномерного изменения толщины фланца заготовки при глубокой вытяжке тонколистового материала предложена новая схема процесса вытяжки в штампе с упругими матрицей и прижимом. Показана возможность устранения интенсивного гофрообразова-ния на фланце заготовки, снижения силы прижима, повышения предельного коэффициента вытяжки, увеличения площади контакта фланца с прижимом.
В работах [83, 84] рассмотрена математическая модель нестационарного процесса осесимметричной вытяжки тонкостенной оболочки вращения с фланцем из плоской заготовки. Авторами учитывается контактное трение и радиусы закругления пуансона и матрицы, изменение толщины стенки принимается согласно теории Мизеса, учитывается упрочнение материала.
Теоретические исследования процессов вытяжки деталей с широким фланцем, вытяжки ступенчатых деталей, вытяжки конических деталей, вытяжки сферических деталей выполнены в работах [76, 97, 98].
Влияние изменения толщины заготовки в процессе вытяжки для изотропного и анизотропного материалов на напряженное и деформированное состояния заготовки показано в работах [16, 30, 153, 159, 160]. Установлено, что при степенях деформации менее 50 % это влияние несущественно (не более 10 %). Более подробные экспериментальные и теоретические исследования силовых параметров и предельных степеней первой и последующих операций вытяжки изотропного материала в конических и радиальных матрицах изложены в работах [69, 97, 98]. Здесь определены условия протекания операции вытяжки, представлены методики учета изменения толщины заготовки в процессе деформирования, упрочнения материала, показано влияние сил трения на поле напряжений.
Целый ряд работ [76, 97, 95, 159] посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса реверсивной вытяжки осесимметрич-ных деталей. Этот процесс отличается высокой производительностью, обеспечивая при этом высокое качество поверхности изделий. Реверсивная вытяжка представляет собой в большинстве случаев соединение двух операций вытяжки, выполняемых за один рабочий ход пресса, причем вторая вытяжка происходит в обратном направлении и сопровождается выворачиванием заготовки. Операция позволяет получить высокую степень деформации. Использование этого способа имеет место: для вытяжки крупных или средних размеров при относительной толщине заготовки (s0 / D0) 100 0,25; для объединения двух операций вытяжки в одну, т.е. для получения первой вытяжки большей глубины, чем это достижимо при нормальной вытяжке; для подготовки к вытяжке ступенчатого полого колпачка и при изготовлении тонкостенных деталей сферической и параболической форм, когда требуется создание большого радиального натяга материала. Деталь высотой h » 0,25d можно получить за одну операцию. Операция реверсивной вытяжки выполняется на тихоходных кривошипных прессах или, для получения первой вытяжки увеличенной высоты, на гидравлических прессах.
Работа внутренних сил при образовании складок анизотропной пластины
Вопросы исследования явления потери устойчивости анизотропных материалов, в виде волнистости, мало изучены. Рассмотрим энергетический метод исследования потери устойчивости. Сущность этого метода заключается в определении изменения полной потенциальной энергии плоской листовой заготовки, которая нагружена силами, лежащими в ее плоскости, после перехода из плоской формы равновесия в криволинейную: DП =DU0 +U1 +U2 , (2.1) где DU0 - изменение потенциальной энергии деформации срединной плоскости листовой заготовки при образовании складок; U1 - потенциальная энергия деформации изгиба и кручения пластины; U2 - изменение потенциала внешних сил, приложенных к пластине.
Потенциальной энергией деформации пластины поперечными силами Qxz и Qyz пренебрегаем в силу ее незначительности.
Значительным этапом в развитии теории устойчивости пластин явились работы С.П. Тимошенко. Ряд задач, непосредственно относящихся к устойчивости стенок в металлических конструкциях, удалось успешно рассмотреть, применив энергетический критерий устойчивости [20, 27, 51, 52, 145]. Некоторые задачи подобного рода возникли в практике судостроения и были решены, в частности, И.Г. Бубновым и независимо от него Б.Б. Галер-киным. Теория устойчивости пластин при наличии пластических деформаций разработана А.А. Ильюшиным [52]. В его работах показано, что методами теории упругости можно решать задачи потери устойчивости оболочек при напряжениях, превышающих предел текучести с введением в уравнение теории упругости соответствующих характеристик пластичности материала. 2.2. Условие пластичности анизотропного материала и ассоциированный закон пластического течения
При решении технологических задач по формообразованию листового анизотропного материала обычно исходят из следующих предположений: листовой металл пластически ортотропен; приобретенная анизотропия в процессе пластического формообразования мала по сравнению с начальной анизотропией; материал заготовки несжимаем; упрочнение материала изотропно; эффект Баушингера отсутствует. В главных осях анизотропии имеем условие пластичности Р. Хилла [148] величины сопротивления материала пластическому деформированию при растяжении в главных осях анизотропии; isxy, iSyz, iszx - величины сопротивления материала пластическому деформированию при сдвиге по отношению к главным осям анизотропии.
Для случая начально ортотропного изотропно-упрочняющегося тела Р.Хиллом введены понятия интенсивности напряжений:
Нагрузку, при которой наряду с плоской формой равновесия пластины возникает новая криволинейная форма равновесия, позволяет рассчитать экстремум выражения (2.1). Общим признаком равновесия материальной системы является экстремальность полной потенциальной энергии П системы.
Полная потенциальная энергия П =П0 +DП, где П0 - потенциальная энергия пластины до образования складок (к образованию складок не имеет отношение). состояние (sz = 0,tyz = 0,tzx = 0 ), при этом условие пластичности (2.2) уп Для операций листовой штамповки характерно плоское напряженное z = 0,tyz = 0,tzx рощается:
Следуя работам [20, 27], запишем соотношения (2.8) в более компактном виде, при этом следует учесть, что в случае пренебрежения анизотропей эти соотношения должны переходить в соответствующие зависимости для изотропного тела, принимая коэффициент пропорциональности в виде
Положим, что прямоугольный элемент листа нагружается внешней сжимающей возрастающей нагрузкой, приложенной в его плоскости. До того момента, пока параметр нагрузки w при возрастании остается меньшим по отношению к некоторому критическому значения wk, возможна только одна форма движения (равновесия) элемента – равномерное сжатие с сохранением его исходной формы. При w w происходит бифуркация, т.е. разветвление форм движения, после чего становятся возможными две формы движения – или равномерное сжатие или изгибание (образование складок). Образованию складок способствуют эксцентриситет при приложении сжимающих сил или малое начальное искривление срединной поверхности элемента листовой заготовки. Следует отметить, что в результате элемент не теряет несущей способности и по мере роста нагрузки продолжает постепенно изгибаться. Потеря несущей способности элемента, выраженная в резком увеличении изгиба, наблюдается после достижения параметром нагрузки определенного значения wk wk . Критический параметр w, соответствует началу образования складок. Он определяется касательным модулем. В свою очередь критический параметр нагрузки w соответствует потере несущей способности и определяется приведенным модулем. После начала изгиба с выпуклой стороны возникает упругая разгрузка. Распространение зоны разгрузки по толщине листа возникает с увеличением сжимающей нагрузки. Значению параметра нагрузки близкому w соответствует зона разгрузки по толщине листа около (0,02...0,03)t . По этой причине упругой зоной разгрузки можно пренебречь.
Будем считать, что происходит пластическое образование складок элемента листовой заготовки.
Работа внутренних сил при образовании складок анизотропной пластины Предположим, что перед потерей устойчивости в элементе возникает однородное плоское пластическое напряженное состояние (sx,sy,txy ), при этом выполняется условие простого нагружения. Будем считать, что изгиб, сопровождающий образование складок, незначителен, следовательно, возникновения зоны разгрузки не происходит. В результате при образовании складок нагружение остается близким к простому и всюду в элементе справедливы зависимости x = (psx;y = tySy;yXy = (psXy, (2.38)
В процессе образования складок деформации получают бесконечно малые приращения dex,dey,dgxy . Предположение о том, что образование складок сопровождается бесконечно малым изгибом без возникновения разгрузки, позволяет считать нейтральную поверхность элемента совпадающей с его срединной поверхностью. При этом в первом приближении изменением первой квадратной формы срединной поверхности при образовании складок можно пренебречь.
Рассмотрена прямоугольная пластина, у которой толщина постоянна (t ) и мала по сравнению с размерами сторон а и b. Отнесем ее к координатной системе главных осей анизотропии xyz . Оси x и y расположены в срединной плоскости пластины и направлены соответственно вдоль сторон a и b, ось z направлена по нормали к срединной плоскости. Пластина нагружена по краям внешними силами, равномерно распределенными по толщине и отнесенными к единице длины соответствующего края пластины. В сечениях пластины, параллельных плоскости xz и yz имеют место нормальные sy,sz и касательные tyx,txy напряжения.
Влияние анизотропии механических свойств на устойчивость полосы при правке с повышенными относительными удлинениями
Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показывает, что увеличение показателя упрочнения п от 0,1 до 0,5 приводит к уменьшению относительной критической толщины полосы Q на 20 % при разных геометрических размерах полосы. При увеличении отношения L0 / B0 от 3 до 6 критическая толщина полосы їкр уменьшается в 2,3 раза. Увеличение относительного удлинения полосы Ър от 0,02 до 0,1 приводит к повышению tKp в 3,5 раза. 1. Разработаны математические модели операций правки тонкой полосы из анизотропных материалов с малыми (8„ 0,01) и большими (Ър 0,01) удлинениями, которые с использованием предложенного условия устойчивости (раздел 2) позволяют оценить условия устойчивого протекания исследуемых операций пластического деформирования без образования складок. 2. Получены зависимости критической толщины полосы из анизотропных материалов от силовых режимов, технологических параметров и механических свойств используемых материалов процесса правки растяжением с малыми (5 0,01) и большими (5 0,01) удлинениями. 3. Выявлены закономерности изменения критической толщины полосы при образовании складок на участке длинной тонкой полосы из анизотропного материала с прямолинейными боковыми кромками, которая подвергается правке растяжением при малом и большом относительных удлинениях. 4. Установлено, что при правке полосы из анизотропного материала с малыми относительными удлинениями с увеличением относительной длины полосы, уменьшением относительной величины продольной нагрузки, увеличением отношения напряжений в плоскости полосы, уменьшением показателя упрочнения и увеличением относительного параметра кривой упрочнения относительная критическая толщина полосы убывает. 5. Показано влияние анизотропии механических свойств материала на критическую толщину тонкой полосы, которая является показателем устойчивости полосы при технологической операции правки растяжением. 6. Установлено, что при правке с большими относительными удлинениями изменение отношения длины полосы к ее ширине от 3 до 6 приводит к уменьшению значения критической толщины полосы на 60 %, а при увеличении показателя упрочнения n от 0,1 до 0,5 происходит уменьшение относительной критической толщины полосы на 20 %. Изменение относительного удлинения от 0,02 до 0,05 значение критической толщины полосы увеличивается в 2,3 раза, а при увеличении до 0,1 - в 4 раза при фиксированном значении отношения длины полосы к ее ширине. 7. Определены рациональные величины коэффициентов анизотропии исходного материала, при которых значения относительной критической толщины анизотропной полосы при правке растяжением с малыми и большими удлинениями принимают максимальные значения.
Авторами работ [20, 27] показано, что зависимости, связанные с потерей устойчивости в виде складок для прямоугольной пластины, могут быть использованы для круглой пластины путем перехода к цилиндрической системе координат.
Ниже приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований операции вытяжки листовых заготовок из анизотропных материалов, в результате которых выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на условия устойчивого протекания этих процессов [32, 33, 68, 113, 115, 145, 157, 163, 166-168, 179, 180, 184, 186, 194, 195, 197].
Cжато-растянутые участки листовой заготовки в процессе ее пластического формообразования могут потерять устойчивость вследствие образования складок. Сжато-растянутые участки заготовки при вытяжке деталей сложной формы располагаются вдоль криволинейных участков рабочего контура матрицы: во фланце 2 (рис. 4.1), и на участке, не соприкасающемся со штампом, участке 4, который находится между кромками матрицы 1 и пуансоном 3. Возникновение волнистости влечет за собой нарушение нормального протекания процесса формообразования, приводит к образованию складок. Результатом является появление брака изделия.
Известен ряд приемов для предотвращения образования складок при вытяжке: складко держатели; перетяжные ребра и пороги, а также применяют и другие меры конструктивного и технологического характера.
Рассмотрим устойчивость криволинейного плоского участка фланца при вытяжке без перетяжных ребер. На этом участке фланца возникают окружные сжимающие ад и радиальные растягивающие аr напряжения.
Образование складок во фланце возможно на определенной стадии процесса вытяжки под влиянием окружных напряжений.
Основные предположения: листовой материал пластически ортотропен; приобретенная анизотропия в процессе пластического формообразования мала по сравнению с начальной; материал заготовки несжимаем; упрочнение материала изотропно; эффект Баушингера отсутствует. Напряженное состояние принимаем плоским.
Используем цилиндрическую систему координат, основная плоскость которой совпадает со срединной плоскостью пластинки (рис. 4.3). Длину радиус-вектора обозначим г, полярный угол -ср. Рассмотрим некоторые зависимости теории круглых пластин, относящиеся к малым прогибам, для несимметричной изогнутой поверхности при потере устойчивости. Применим все известные соотношения теории прямоугольных пластинок, перейдя к новой системе координат. Формулы перехода можно получить, совместив ось х прямоугольной системы координат с радиус-вектором г.
Следуя работам [27, 148, 153, 160], запишем уравнение теории течения в главных осях анизотропии (x,y,z), устанавливающих связи между приращениями деформации и напряжениями в следующем виде:
Изменение потенциальной энергии деформации срединной плоскости пластины при образовании складок
Используя соотношения, приведенные выше, выполнена оценка влияния коэффициентов анизотропии механических свойств на величину предельного коэффициента обжима К %. Зависимости изменения значений К % от коэффициента нормальной анизотропии R, а также коэффициентов цилиндрической анизотропии механических свойств Rp и RQ соответственно
Зависимость изменения Kоп бр от R Следует отметить, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии R наблюдается небольшой рост предельного коэффициента обжи 184 ма КЦ. Предельный коэффициент обжима КЦ возрастает с увеличением коэффициентов цилиндрической анизотропии Rp и уменьшением RQ (рис. 5.14). Меньшему значению коэффициента цилиндрической анизотропии Rp соответствует меньшее значение предельного коэффициента обжима К при одинаковом значении коэффициента цилиндрической анизотропии Щ (рис. 5.14, б).
Дана оценка влиянию коэффициентов анизотропии механических свойств на величину предельного коэффициента обжима Коп бр. На рис. 5.15 представлены графические зависимости изменения Кпбр от цилиндрической анизотропии механических свойств Rp и RQ. Расчеты выполнены при С = 470Їїа ;п = 0,14;г0=50мм, s0 =1мм; JLI = 0,05; а = 20. Как видно из представленных графиков, что с увеличением коэффициентов цилиндрической анизотропии Rp и уменьшением Щ предельный коэффициент обжима КЇ? возрастает (рис. 5.15).
Увеличение предельного коэффициента обжима Kоп бр приводит к повышению коэффициента цилиндрической анизотропии Rp, причем коэффициенту цилиндрической анизотропии RQ = 0,2 при изменении Rp = 0,2...2 соответствует наибольший предельный коэффициент обжима Кпбр (рис. 5.15, а). Предельный коэффициент обжима Кпорб уменьшается с увеличением коэффициента цилиндрической анизотропии Щ. Меньшему значению коэффициента цилиндрической анизотропии Rp соответствует меньшее значение предельного коэффициента обжима Коп бр при одинаковых значениях коэффициента цилиндрической анизотропии Щ (рис. 5.15, б).
В штампе на испытательной машине ГМС-50 с записью диаграмм «сила - перемещение» выполнены экспериментальные исследования процесса обжима трубных заготовок. Материал исследования - латунь Л63. Исследования проводились при разных значениях коэффициентов раздачи Кр = rк I FQ или обжима Kоб = г0/гк в штампе коническим пуансоном или конической матрицей. В качестве инструмента для операции обжима использовалась коническая матрица с углом конусности а = 20.
На рис. 5.16 приведена схема штампа для обжима трубных заготовок. Матрица 2, закрепленная на верхней плите 1, является рабочим органом открытого штампа. Фиксатором 3, установленным на нижней плите 4, осуществляется фиксация заготовки. Выталкиватель 5 после обжима удаляет заготовку из матрицы.
Формоизменение заготовки при обжиме в матрице с углом конусности а = 20 В результате экспериментальных исследований операции обжима трубных заготовок была зафиксирована потеря устойчивости заготовки в виде поперечных (кольцевых) складок на участке сопряжения конической и ци 188 линдрической частей трубной заготовки или опорной ее поверхности (рис. 5.18, а), а также поперечных складок (рис. 5.18, б).
Образование складок в цилиндрической части заготовки (а) и поперечных складок (б) при обжиме трубных заготовок
На графике изменения относительной силы операций обжима Р =P/(27ir0s0G02Q) в зависимости от коэффициента обжима Коб представлены результаты проведенных экспериментальных исследований (рис. 5.20 5.19).
Значками обозначены величины относительной силы Рэкс = рэкс /(2лг0 0,2е) процесса деформирования трубной заготовки; сплошная линия (кривая 1) отражает результаты теоретических исследований силовых режимов процессов; пунктирная линия (кривая 2) - результаты экспериментальных исследований. При расчетах силовых режимов коэффициент трения на контактной поверхности матрицы JLL = 0,1. В результате анализа графических зависимостей установлено, что с увеличением коэффициента обжима Коб происходит линейное увеличение относительной величины силы Р исследуемого процесса деформирования. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции обжима трубных заготовок указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10… 15 %).
Показано, что большие значения предельного коэффициента обжима достигаются за счет меньших значений показателя деформационного упрочнения п. Показано, что увеличение относительной высоты цилиндрической части заготовки от 10 до 30 приводит к росту предельных коэффициентов обжима до 30 %. С увеличением коэффициента трения предельный коэффициент обжима незначительно уменьшается (линейно). Установлено, что с увеличением числа продольных складок от 1 до 9 значение предельного коэффициента обжима для трубной заготовки из стали 08кп уменьшается на 63 %.
