Основы технологических процессов обработки металлов давлением: Лабораторный практикум, страница 3

Оценка деформирующих усилий

В результате решения исходной системы уравнений применительно к каждой из конкретных пластических задач определяется напряженно-деформированное состояние. Оценка одного из важнейших технологических параметров — деформирующего усилия — выполняется по известному полю напряжений, образующемуся под его воздействием в заготовке.

Деформирующее усилие в зависимости от вида операции листовой штамповки может воздействовать как непосредственно на очаг деформации заготовки (в операциях гибки, малковки, формовки и отбортовки в штампах), так и через зону передачи усилия (в операциях подсечки, гибки с растяжением, продольной и поперечной обтяжки, вытяжки в штампах, обжима и раздачи труб). В обоих случаях с учетом допущения о равномерности распределения нормальных напряжений по толщине заготовки величину деформирующего усилия рассчитывают (кроме операции гибки) по формуле

                                                                                   где s_max – максимальные напряжения, действующие в направлении деформирующей силы; F_n – площадь поперечного сечения детали в направлении, перпендикулярном деформирующей силе.

В операции гибки листов, труб и профилей усилие деформирования определяется из условия равенства моментов внутренних и внешних сил.

Действительную величину расчетного значения деформирующего усилия (работы, мощности) можно получить только в тех случаях, когда поле напряжений удовлетворяет уравнениям равновесия, условию пластичности, а также статическим (в напряжениях) и кинематическим (в перемещениях или их скоростях) граничным условиям. В тех случаях, когда удовлетворяются только статические граничные условия, можно получить лишь приближенную нижнюю оценку деформирующего усилия, которая дает значения, меньшие действительных. Если же удовлетворяются только кинематические граничные условия, то также получается приближенная, но верхняя оценка деформирующего усилия, которая дает значения, большие действительных.

Таким образом, методы анализа, в которых используется деформационная теория пластичности, обеспечивают получение только нижней оценки, а методы, основанные на теории пластического течения, — верхней. В связи с этим к методам нижней оценки относятся: инженерный метод, метод линий скольжения, метод баланса работ, а также вариационный метод, основанный на принципе минимума дополнительной потенциальной энергии (принцип Кастильяно). К методам верхней оценки относятся: приближенный энергетический метод, вариационный метод, основанный на принципе минимума полной энергии (принцип Лагранжа), и метод конечных элементов. Рассмотрим более подробно основные методы решения задач пластичного формообразования с учетом их интенсификации.

1.4. Сущность методов интенсификации

Силовая интенсификация

Сущность способа силовой интенсификации заключается в обеспечении увеличения степени деформации за одну операцию посредством изменения напряженного состояния заготовки в благоприятную сторону для формоизменения. Напряженное состояние при этом достигается путем дополнительного силового воздействия, прикладываемого к заготовке рабочими органами оборудования, специальными конструктивными элементами оснастки или благодаря применению некоторых технологических средств.

Наиболее эффективна силовая интенсификация при осуществлении процессов листовой штамповки тонкостенных деталей переменного сечения. В этих процессах набор материала в местах утолщений происходит при нагружении очага деформации дополнительными сжимающими напряжениями, что повышает пластичность и, следовательно, предельную степень деформации.

Как показала практика, наиболее эффективно использование силовой интенсификации в сочетании с термической. Конкретные конструкторско-технологические решения, основанные на принципе силовой интенсификации, будут рассмотрены в лабораторных работах.

Термическая интенсификация