Основы технологических процессов обработки металлов давлением: Лабораторный практикум, страница 7

Лабораторная работа включает выявление влияния схемы напряженного состояния на характер проявления пластических свойств и сопротивление деформированию.

Основным показателем, определяющим способность металла к пластической деформации в условиях реальных процессов, является предельно-достижимая степень деформации  .По значению  определяется степень влияния на протекание пластической деформации различных факторов.

В большинстве операций штамповки тонкостенных деталей из листа, труб и профилей ( вытяжка, обтяжка, отбортовка, обжим, раздача, гибка и др.) имеет место, схема напряженного состояния, близкая к плоской. В связи с этим выявление влияния схемы главных напряжений на протекание пластической деформации выполняется в процессах обжима и раздачи труб, характеризующихся различными плоскими схемами главных напряжений (одноименной и разноименной). Предельная, степень деформации в этих процессах определяется минимальным предельным значением коэффициентов обжима:

                                                 (1.1)

и .раздачи:

                                               (1.2)

Где, R_о и R_к -начальный и конечный (после деформации) радиусы трубчатой заготовки.

Влияние схемы главных напряжений на сопротивление металла пластической деформации в обоих рассматриваемых процессах оценивается по величине усилий и напряжений, потребных для заданного формоизменения заготовок.

Краткие теоретические основы

а) Обжим (рис 1.1а)

1.  Обжим представляет собой процесс в ходе которого трубчатая заготовка под воздействием усилия  запрессовывается в матрицу (конической полусферической или другой формы), в результате чего происходит уменьшение ее диаметра. В очаге деформации при

Рис. 1.1   Схемы обжима(а) и раздачи(б) трубчатых заготовок.

1- толкатель; 2- заготовка; 3- матрица; 4- пуансон; 5- нагревательные элементы; 6- плита опорная.

обжиме действуют напряжения меридиональные сжимающие , изменяющиеся по очагу деформации, и окружные сжимающие , постоянные в окружном направлении ввиду осевой симметрии.

Максимальное значение меридиальных напряжений  имеет место в недеформируемой части заготовки ( в зоне передачи усилия). Величина этих напряжений может быть рассчитана по формуле:

                           (1.3)

где:

 - экстраполированный предел текучести на ориентировочной прямой упрочнения, численно равный пределу прочности ;

П – модуль упрочнения;

 - коэффициент обжима;

 - коэффициент трения;

 - половина угла конусности матрицы.

Первый сомножитель правой части уравнения (1.3) учитывает упрочнение материала, второй - влияние трения, третий – величину формоизменения при обжиме.

Усилие деформирования при обжиме  с учетом разложения сил на выходе в конический участок рассчитывается по формуле:

                                                                    (1.4)

Лимитирующим фактором при обжиме является потеря устойчивости (образование кольцевой складки) в зоне передачи усилия. Потеря устойчивости происходит при степенях формоизменения, при которых  становятся равными или большими критических напряжений потери, устойчивости.

б) Раздача

Раздача (рис.1.1б) представляет собой процесс, в котором под воздействием усилия  трубчатая заготовка напрессовывается на пуансон (конической или криволинейной формы), в результате чего происходит увеличение ее исходного диаметра. Меридиональные напряжения  в очаге деформации также, как и при обжиме, являются сжимающими, а окружные  -растягивающими.

Максимальное значение меридиональных напряжений в в зоне передачи усилий при раздаче может быть определено /1/ по формуле:

                              (1.5)

где обозначение те же, что и в уравнении (1.3), а .

Усилие раздачи  определяется по уравнению. (1.4) в которое подставляется значение  подсчитанное по соотношению (1.5).

Лимитирующим фактором при раздаче является разрушение (разрыв) кромки деформируемой, трубной заготовки. Разрушение происходит при таких степенях формоизменения, при которых окружные растягивающие напряжения  становятся равными или большими предела прочности материала кромки заготовки, деформирующейся в условиях линейного растяжения.