CC BY
103
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 13, №4(3), 2011
УДК 621.2.082.18
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ПРИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКЕ
© 2011 Гизатуллин Р.И.
Уфимский Государственный авиационный технический университет,
ООО «Хозрасчетный творческий центр уфимского авиационного института», г. Уфа
Поступила в редакцию 10.11.2011
Введение
Существующие методы оценки сил трения в процессах ОМД сводятся, в основном, к оценке их через силы деформирования или величину деформации заготовки при использовании различных способов подготовки поверхности [1,2].
Такие способы оценки сил трения, во-первых, вносят значительную погрешность в технологические расчеты, во-вторых, не позволяют количественно охарактеризовать действие того или иного смазочного материала в конкретной схеме деформирования.
В процессах листовой штамповки (вытяжки) силы трения, возникающие под прижимом деформируемой заготовки, значительно влияют на глубину вытяжки, энергосиловые параметры процесса и качество получаемых изделий [1-3].
Целью настоящей работы являлось определение напряжения и коэффициента трения в зоне прижима при вытяжке листовых заготовок из сталей и сплавов.
Описание методики. Оборудование
В ХТЦ УАИ для определения эффективности ТСМ при листовой штамповке применяется методика протягивания полосы с изгибом (рис.1.).
Рис. 1. Схема испытания на протягивание полосы с изгибом. 1 - пуансон, 2 - кольцо прижимное,
3 - заготовка, 4 - матрица.
На ее базе был разработан способ определения напряжения трения для различных ТСМ при листовой штамповке.
В процессе испытания используют заготовки двух типов: короткие (такой длины, чтобы в
процессе испытания края заготовки втягивались в зону прижима, и площадь заготовки под прижимом уменьшалась) и длинные (такой длины, чтобы края заготовки не втягивались в зону прижима до конца испытания).
При деформировании длинной полосы регистрируют график зависимости «сила деформирования,-- перемещение пуансона» Рд=/(Ип).
Затем, производят вытяжку короткой полосы при тех же условиях, но с меньшей на 15...25% силой прижима. Регистрируют график Рд=/(Ип). Пример графиков представлен на рис. 2.
_ — - 2Е2 f: г*—— 1
h,
Рис. 2. Графики продавливания с изгибом длинной (1) и короткой (2) полосы.
При вытяжке короткой полосы, площадь заготовки под прижимом постоянно уменьшается, а значит, нормальное давление на нее растет. Для определения момента, когда нормальное давление прижима на короткую заготовку станет равно нормальному давлению прижима на длинную, строят расчетный график изменения давления на короткую заготовку в зависимости от изменения площади заготовки под прижимом. По этому графику определяют величину хода пуансона, при которой давления на обе заготовки под прижимом станут одинаковыми.
По графикам Рд=/(Нп) (рис.2) оценивают
величину Рд для короткой и длинной заготовок при соответствующем ходе пуансона. После этого определяют площадь участка короткой заготовки под прижимом 8кор при этой же величине хода пуансона.
Напряжение трения, на «потерянной» площади (см. рис. 3) определяют по формуле:
_ Рддлин ~ РДкор
Ттр= “ ’
Sпотер
где РДдлин - сила деформирования длинной заготовки;
Рдкор - сила деформирования короткой заготовки. Определяют коэффициент трения для данных
Т
условий штамповки по формуле: f=------, где
Р норм
рнорм - нормальное давление на участок короткой заготовки под прижимом (определяется расчетно).
1004
Механика и машиностроение
Рис. 3. Схема для определения «потерянной» площади.
Испытательная установка, на которой реализуется предлагаемый способ, представляет собой машину для испытаний листового материала на выдавливание ИА 5073-100, в которую вместо механического манометра установлен датчик избыточного давления МИДА ДИ-13П-01 с измерительным диапазоном от 0 до 6 МПа, позволяющий регистрировать давление вытяжки в процессе испытания (рис.4).
Рис.4. Испытательный комплекс для исследования штамповочных свойств смазочных материалов.
Для измерения глубины вытяжки на машину установлен датчик перемещения с измерительным диапазоном от 0 до 25 мм. Датчик давления подключен к измерителю-регулятору
микропроцессорному ТРМ 101Р, позволяющему принимать сигнал с датчика давления, передавать его на компьютер и графически исследовать процесс вытяжки.
В исследованиях использовались образцы из сталей 08Ю, 08кп, 08пс производства ОАО "НЛМК" (Липецк), "ММК" (Магнитогорск). Материал пуансонов, матриц и прижимных колец - сталь Р6М5 с твердостью 57 HRC и шероховатостью поверхности матриц и прижимных колец Яа=1мкм.
Такая оценка сил и коэффициентов трения при листовой штамповке (вытяжке) позволяет количественно оценивать действие смазочных
материалов, а получаемые зависимости напряжения трения от нормального давления при различных скоростях, температурах и пути скольжения дают более полную информацию об эффективности действия различных ТСМ.
Результаты
В качестве примера в табл. 1 приведены значения напряжений трения и коэффициенты трения, полученные при испытаниях без смазки и с ТСМ «Росойл-555М», «Росойл-222». Размер заготовок составил: 125х10х1 мм (длинная), 85х10х1 мм (короткая). Материал заготовок - сталь 08пс, сила прижима - 2,0 кН (нормальное давление рнорм = 5,1МПа).
Таблица 1.
ТСМ ттр, МПа f
Без смазки 9,01 0,16
«Росойл-555М» 4,44 0,08
«Росойл-222» 2,23 0,04
Выводы
1. Предложен и опробован способ экспериментального определения напряжения трения и коэффициента трения под прижимом при продавливании полосы с изгибом.
2. Произведена оценка параметров трения при условиях, близких к листовой штамповке с применением технологических смазочных материалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белосевич В.К., Бухбиндер И.А., Аверкиев А.Ю., Рудасев В.Б., Дробинский М.Л., Якубовский О.Н., Апостолов Л.А. Холодная листовая штамповка низколегированных сталей.// - 135с.
2. Трение и смазки при обработке металлов давлением. А.П. Грудев, Ю.В. Зильберг, В.Т. Тилик. Справ. Изд.-М.: Металлургия, 1982, с.312.
3. Михаленко Ф. П., Борисов А.А., Храмов Н.М.. Методика сравнительной оценки эффективности технологических смазочных материалов для глубокой вытяжки. // Кузнечно-штамповочное производство, 1997г., №5, с 28-30.
4. Шолом В.Ю., Пузырьков Д.Ф., Абрамов А.Н. Методика сравнительной оценки эффективность технологических смазочных материалов для листовой штамповки// Кузнечно-штамповочное производство, 1999 г., № 5. С. 12-15.
A PROCEDURE OF RECEIVING FRICTION STRENGTH & FRICTION COEFFICIENT FOR SHEET-METAL FORMING
© 2011 Gizatullin R.I.
Ufa State Aviation Technical University,
Open Company «Self-Supporting Creative Center of the Ufa Aviation Institute», Ufa
1005
