Учебно-технологический практикум по дисциплине "Обработка металлов давлением", страница 5

На рис.2.3 показаны характерные участки боковой поверхности детали и заготовки после вырубки.

Рис.2.3   Характерные участки боковой поверхности детали и заготовки после вырубки

Участок 1 - скругление поверхности, образовавшееся на начальной стадии вырубки, когда напряжения в материале еще не достигли предельного значения и материал деформируется пластически, без разрушения.

Участок 2 - блестящий поясок. На этом участке напряжения превышают предел прочности материала и образуется блестящий поясок в результате перерезания волокон материала при внедрении пуансона в заготовку на глубину h.

Участок 3 - поверхность скалывания. Эта зона образуется в результате развития трещин со скоростью, превышающей скорость движения пуансона, в результате чего происходит резкий срыв нагрузки.

Зазор Z между пуансоном и матрицей существенно влияет на точность размеров вырубаемой детали, качество ее боковой поверхности и стойкость инструмента.

На рис.2.4 показано развитие трещин скалывания при различных зазорах Z.

Рис.2.4 Развитие трещин скалывания при вырубке

Оптимальным считается минимальный зазор, обеспечивающий совпадение трещин скалывания (рис.2.4, а).

Его величина приближенно может быть определена по формуле:

(2.1)

где β - угол наклона трещины к оси инструмента,

h- глубина внедрения режущей кромки пуансона до появления трещин, S- толщина заготовки.

Среднее значение угла (3 находится в пределах 40 - 60 , меньшие значения принимаются для более твердых материалов. Глубина внедрения h колеблется в пределах:

(2.2)

где меньшие значения принимаются для более прочных и твердых материалов и возрастают для более пластичных.

Из сказанного следует, что минимальная величина зазора, обеспечивающая совпадение трещин скалывания уменьшается с повышением пластичности металла, т.е. для мягких металлов (медь, алюминий и др.) необходимо устанавливать меньшие зазоры, чем для твердых (сталь).

Уменьшение зазора по сравнению с оптимальным приводит к тому, что трещины скалывания не встречаются и боковая поверхность получается рваной, с дополнительными поясками разрушения (рис.2.4, б).

При зазоре Z, большем оптимального, трещины встречаются, однако при этом боковая поверхность скалывания не является единой, а состоит из двух пересекающихся поверхностей скола (рис.2.4, в).

Максимальная сила вырубки определяется по формуле:

(2.3)

Или                               

,  (2.4)