Исследование процесса много переходной вытяжки по характеру напряженного состояния материала заготовки

Секция «Перспективные материалы и технологии»

Установлено, что величина предельной деформации при первой вытяжке в значительной мере зависит от анизотропии металла. Каждой степени деформации соответствует определенная величина напряжения, возникающего в опасном сечении, ограничивающего возможность вытяжки и приводящего к образованию трещин и отрыву дна.

Условие прочности опасного сечения определяется зависимостью:

Смах < ^^

Ср = Св (1 + 5в),

где смах - наибольшие растягивающие напряжения в опасном сечении; ср - истинное сопротивление разрыву.

Технологические расчеты переходов для данной детали проводились по методике, соответствующей вытяжке цилиндрических деталей с фланцем. Чтобы не было утонения стенки, нарушения эксплуатационных свойств сепаратора, из [1] следует, что число операций определяется коэффициентами вытяжки: т1 = 0,7, т2 = 0,8. Однако для более точного представления характера изменения толщины заготовки необходимо выполнить уточненный расчет по следующей схеме.

Чтобы определить максимальную величину утонения следует предположить, что наибольшее напряжение и наибольшее утонение находятся в зоне границы радиусной и цилиндрической части. Это объясняется тем, что в этой зоне действуют наибольшие растягивающие напряжения от сопротивления участка фланца заготовки и радиусного участка.

На радиусной части заготовки напряжения уменьшаются за счет активных сил трения на пуансоне и напряжений от изгиба.

Считают, что схема напряженного состояния - линейная.

Используем уравнение кривой упрочнения степенного вида:

ст, = А  в",

A = -

(1 -у р)-у Р

n = 5р, 5Р =

У р

1— У р

Для линейной схемы напряженного состояния интенсивность напряжений равна стр

о = стр и e = es ^

Ор max = A - еП

1

n

1 " р max I

es = —

A

Smin =  exP

A

S + S

о _ max min ^ о

Scp = ^ S

Из условия постоянства объема У3 = Уд , не учитывая величину упругой деформации  Хз =  Sд , где Хд - толщина детали по средней поверхности (Хд = Хз), получаем условие равенства площадей при

Д з

вытяжке:

F = F .

д з

Следовательно, полученные равенства площадей детали и заготовки могут быть положены в основу определения деформаций при вытяжке любого элемента.

где ст,, в" - интенсивности напряжений и деформаций; А , " - константы механических свойств

© Егорова Н. А., Тлустенко С. Ф., 2011

ст

В

О I n

max

УДК 629.015

Н. А. Егорова Научный руководитель - С. Ф. Тлустенко Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет), Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МНОГО ПЕРЕХОДНОЙ ВЫТЯЖКИ ПО ХАРАКТЕРУ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА ЗАГОТОВКИ

Проведены исследования по оценке влияния характера напряженно деформированного состояния (НДС) на качество готовых изделий по геометрическим параметрам при вытяжке.

Решение задачи связано с предварительным анализом производственных условий операций вытяжки и развитием теории вытяжки и напряженно-деформированного состояния при получении различных изделий из листовых заготовок. Для после-

дующего выявления зависимости утонения материала заготовки в опасном сечении от условий технологического процесса и количества переходов вытяжки были построены модели процессов и расчетные схемы.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рассмотрим наиболее полную схему вытяжки с прижимом круглой плоской заготовки (рис. 1).

2

ГД

\з_ г у.

усилия за счет изменения угла, обеспечивающего вертикальную проекцию усилия на свободном участке. Рост усилия происходит не только за счет упрочнения, но и за счет изменения угла.

рв =рд аоЕ

Рис. 1. Схема вытяжки с прижимом круглой плоской заготовки:

1 - пуансон; 2 - прижим; 3 - матрица; 4 - заготовка

Процесс вытяжки можно условно разделить на 5 участков деформирования [1] а-Ь - участок фланца заготовки; Ь-с - участок радиусного перехода матрицы; с^ - участок свободного деформирования; ^е -участок радиусного перехода пуансона; е-Г - участок плоского дна.

Каждый участок имеет свои схемы напряженно-деформированного состояния. Растягивающее напряжение принимает наибольшего значения на участке ^е. Этот участок является наиболее опасным по уровню напряжений. На участках ^е и е-Г наблюдаются небольшие пластические деформации.

Деформация по толщине вдоль образующей заготовки разноименная. На кромке детали она получает наибольшее положительное значение из-за сокращения размеров фланца, а в зоне радиусного перехода пуансона ^е - наибольшее отрицательное значение.

Участок фланца заготовки а-Ь испытывает плоское напряженное состояние, так как напряжение сжатия, вызванное давлением прижимного кольца штампа, мало по сравнению с напряжением текучести. Следовательно, при вытяжке с прижимом допускается, что схема напряженного состояния плоская.

Сам процесс вытяжки условно можно разбить на 3 стадии (рис. 2).

Первая стадия характерна ростом усилия и тем, что пластическая деформация охватывает только часть заготовки, а именно свободную часть - участок а-Ь. Центральная и периферийная часть деформируются упруго. Переход их в пластическое состояние сдерживает сила трения. По мере опускания пуансона происходит утонение, и упрочнение свободной части. Она становится способной передавать усилие на соседние элементы и переводить их в пластическое состояние. Кроме того, на этой стадии происходит рост

А

Б

С

Рис. 2. Стадии вытяжки

Наконец, наступает момент, когда вся заготовка охвачена зоной пластической деформации. На участке к-Ь происходит рост усилия только за счет упрочнения фланца заготовки, не смотря на то, что размеры фланца уменьшаются. Однако наступает момент, когда фланец упрочняется, а его размеры малы и сопротивление его уменьшается. В этот момент наступает максимум усилия. Как правило, для глубокой вытяжки происходит полностью обхват заготовкой пуансона в радиусной части и матрицы в радиусной части.

Последняя стадия характеризуется тем, что очаг пластической деформации имеет место на фланце и радиусе закругления. При этом сила падает, так как уменьшается сопротивление фланца. Сечение имеет меньше напряжение, и эта часть переходит в упругую область.

Таким образом, установлено, что для небольших коэффициентов вытяжки возможно наличие упругих зон деформаций в области дна, а получение реальных значений напряжений позволяет более точно регулировать режимы процесса вытяжки.

Библиографическая ссылка

1. Романовский В. В., Справочник по холодной штамповке : учеб. пособие для вузов / Л. : Машиностроение, 1979.

© Егорова Н. А., Тлустенко С. Ф., 2011

р

4