Предельный коэффициент вытяжки плоских листовых изделий Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ

УДК 621.983; 539.374

ПРЕДЕЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ВЫТЯЖКИ ПЛОСКИХ

ЛИСТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

М.В. Грязев, С.Н. Ларин, А. А. Пасынков

С помощью полученных соотношений для оценки напряженно-деформированного состояния на первой операции вытяжки установлены зависимости, позволяющие оценить изменение предельных коэффициентов вытяжки в зависимости от относительного радиуса закругления матрицы.

Ключевые слова: вытяжка, коэффициент вытяжки, напряжения, матрица, предельные возможности вытяжки.

Критические параметры процесса вытяжки лимитируются максимальным значением осевого напряжения оГ вых на выходе из очага деформации, которая не должна быть больше значения сопротивления материала пластическому деформированию с учетом упрочнения

ог вых — оэ,

разрешаемой степенью использования ресурса пластичности [1 - 4] и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки [1 - 4].

Критические параметры вытяжки находились за все время деформирования и определялись из расчетов по уравнениям [1 - 7].

Критические параметры вытяжки оценивались в зависимости от относительного радиуса закругления рабочей кромки матрицы Гм=1...5, коэффициента трения т = 0,05...0,2; величины давления прижима q для стали 08 кп, сплава АМц и латуни Л63. Расчеты призводились при следующих исходных данных: ¿0 = 1,5мм; Л = 36,4 мм; Ям = 20 мм ; т = 0,1; q = 1 МПа.

На рис. 1 - 3 даны зависимости изменения критических коэффициентов вытяжки в зависимости от относительной величины радиуса закругления рабочей кромки матрицы Гм для перечисленных ранее материалов в момент, когда сила процесса максимальна,, т.е совпадения центров закруглений пуансона и матрицы.

Коэффициенты зависимости щПр = 0 ехр

г \

и -О

О

V

ч У

Материал О и

Сталь 08 кп 1,791 -0,946

Латунь Л63 4,640 -0,769

Алюминиевый сплав АМц 2,148 -1,230

На представленных ниже рисунках кривая 1 относится к обозначению предельного коэффициента вытяжки, найденного по максимальной величине растягивающего напряжения; кривые 2, 3 и 4 относятся к обозначению ограничений по допустимой степени использования ресурса пластичности материала (при % = 0,25, % = 0,65 и % = 1,0 соответственно); кривая 5 относится к обозначению критерия локальной потери устойчивости. Можно сделать выводы о том, что кривые 3 - 5 характеризуют возможности деформирования заготовки в зависимости от технических требований на изделие, а кривые 1 и 2 показывают возможность разрушения заготовки по максимальной величине растягивающего напряжения или по степени использования ресурса пластичности.

Рис. 1. Графические зависимости изменения ш^Пр от гм

для стали 08 кп

Выявлено, что с уменьшением относительного значения радиуса скругления рабочей кромки матрицы м величина предельного коэффициента вытяжки т^Пр снижается.

Установлено, что с уменьшением относительного давления прижима ^ = q|О02 критический коэффициент вытяжки ш^Пр тоже снижается.

Увеличение величины трения т приводит к росту критического значения коэффициента т^Пр при тех же условиях деформирования.

Рис. 2. Графические зависимости изменения ш^Пр от м для алюминиевого сплава АМц

Рис. 3. Графические зависимости изменения ш^Пр от гм

для латуни Л63

Критические режимы вытяжки зависят от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических режимов, геометрии инструмента, величины трения, а также технических условий эксплуатации изготавливаемых деталей и могут лимитироваться степенью использования ресурса пластичности или максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации. Например, кри-

222

тические режимы вытяжки листовых заготовок из алюминиевого сплава АМц и латуни Л63 лимитируются как величиной максимального осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, так и допустимой величиной накопленных микроповреждений, а для стали 08 кп - ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации и критерием локальной потери устойчивости заготовки (рис. 1 - 3).

Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-48-710014 и гранта администрации Тульской области ДС/82.

Список литературы

1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с.

4. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.

4. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.

5. Borrego M., Morales-Palma D., Martínez-Donaire A.J., Centeno G., Vallellano C. Experimental study of hole-flanging by single-stage incremental sheet forming // Journal of Ma-terials Processing Technology, 2016 Vol. 237. P. 320-330.

6. Hela Soussi Narjes Masmoudi Abdelkader Krichen Analysis of geometrical parame-ters and occurrence of defects in the hole-flanging process on thin sheet metal // Journal of Mate-rials Processing Technology, 2016. Vol. 234. P. 228-242.

7. Lei Chen Huiqin, Chen Qiaoyi, Wang Zhihua Li Studies on wrinkling and control meth-od in rubber forming using aluminium sheet shrink flanging process // Materials & Design (1980-2015). Vol. 65. P. 505-510.

8. Purwo Kadarno, Ken-ichiro, Mori Yohei Abe, Tatsuro Abe Flanging Using Step Die for Improving Fatigue Strength of Punched High Strength Steel Sheet // Procedia Engineering, 2014. Vol. 81. P. 1133-1138.

Грязев Михаил Васильевич, д-р техн. наук, профессор, ректор, mpf-tulaaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, mpf-tulaaramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tulaa ramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

223

LIMIT FREQUENCY EXTENSION COEFFICIENT OF PLANE SHEET PRODUCTS M. V. Gryazev, S.N. Larin, A.A. Pasynkov

Using the previously obtained relationships for estimating the stress-strain state, the first stretching operation establishes the dependencies allowing estimating the change in the limiting drawing coefficients depending on the relative radius of the rounding of the matrix.

Key words: exhaust, exhaust coefficient, stresses, matrix, ultimate drawing capabilities.

Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, rector, mpf-tulaa ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.983; 539.374

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРА КАЧЕСТВА ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ СВОБОДНОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В КВАДРАТНУЮ МАТРИЦУ

С.Н. Ларин, В.И. Платонов, Г. А. Нуждин

Установлены зависимости изменения относительных величин критической толщины заготовки в вершине заготовки и в точках защемления, высоты заготовки в момент разрушения заготовки, предельного времени деформирования от параметров закона нагружения.

Ключевые слова: пневмоформовка, напряжения, деформации, кратковременная ползучесть, квадратная матрица, повреждаемость.

Рассмотрим формоизменение листа толщиной Hq в матрице квадратной формы со сторонами размером 2a с реализацией режима кратковременной ползучести под давлением p , которое изменяется от времени t

np

в следующем виде: p = pq + apt F , где ap и Up - параметры закона

нагружения. Материал проявляет анизотропные свойства. Заготовка вырезалась так, что одна сторона ее совпадает с направлением оси y (перпендикулярно направлению прокатки x) [1-10]. Заготовка закреплена по внешнему контуру. При моделировании предполагаем, что напряженное состояние заготовки плоское (s z = 0). Изделие при формоизменении приобретает профиль в виде сферы. При деформировании считаем, что вдоль осей симметрии профиль представляет собой окружность.

224