CC BY
9
УДК 621.983
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-39-41
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ШТАМПУЕМОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
В.А. Тушина
Данная работа посвящена анализу способов оценки штампуемсоти листового металла. Как один из основных рассмотрен способ в условиях двухосного растяжения и представлена методика расчета.
Ключевые слова: расчет, штампуемость, листовой прокат, растяжение, делительная сетка.
Машиностроение не стоит на месте. В нем постоянно идет процесс развития, разработки и использования современных материалов, которые применятся при изготовлении нестандартных по своей форме деталей, таких как кольцевые обечайки, ступенчатые теплообменники или мембраны, имеющие рифлёные поверхности, а также пространственные детали, которые применяются в современном авто, судо и авиастроении. В большинстве случаев все эти детали изготавливаются из листового проката. Современные реалии нередко требуют от промышленности замены «устаревшего» материала на новый - более дешевый, имеющий повышенные эксплуатационные свойства или улучшай товарный вид готового изделия, при этом не повышающий производственные затраты на изготовление. Однако, все эти тенденции зачастую влекут за собой большие расходы, такие как дополнительное время на поиск и подбор необходимого материала, проработка возможности изготовления из него деталей заданного профиля с определенными механическими свойствами, подготовка производства. В следствие вышеизложенного, корректность при оценке выбранных материалов на «штампуе-мость» может существенно снизить затраты как в финансовом, так во временном планах.
К главным проблемам при изготовлении деталей, имеющий в своем сечении рифлёный профиль, можно отнести следующие:
1. трещины, образующиеся на зигах в следствии неблагоприятного сочетания пластических свойств материала, его напряженно-деформированного состояния и геометрии изделия;
2. неравномерность по контуру детали в следствии некорректно подобранного размера исходной заготовки;
3. высокая себестоимость изделия, связанная с ценой на исходный материал.
Стоит отметить, что существующие в настоящее время методы оценки механических свойств материала и способы проведения испытаний недостаточны для комплексного подхода к прогнозированию «качества» готового изделия. Так, например, существующие методы оценки можно разделить на четыре вектора:
1. линейные методы - испытания на растяжение, сжатие и сдвиг - все они не в полной мере отражают фактическое значение напряженно-деформированного состояния при реальной деформации;
2. испытания на «штампуемость», предложенные Эриксеном, Свифтом, Фукуи и др. - все эти методы оценивают ее в частных случаях и не могут выступать, как консолидированный вариант;
3. испытания на твердость, предложенные Бринеллем, Роквеллом, Виккерсом и др. - основываются на точечной оценке деформации и не могут дать полной картины «штампуемости» материала;
4. тензерная оценка «штампуемости» (Томленово А.Д., Смирнов-Аляев Г.А., Колмогоров В.Л., Ренне И.П., Келлер Г.М., Гудвин Г.М.) - в основе лежат линейные
39
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 8
испытания, а критерии пластичности являются главным индикатором при определении ресурса, что не дает достаточной точности расчета и может повлечь за собой дополнительные финансовые потери при освоении производства.
Наиболее продвинутым и эффективным методом оценки «штампуемости» на сегодняшний день является также тензорный подход, описанный в патенте РФ № 2324918, в котором основной упор делается на двуосные испытания и определение интенсивности деформации, в отличие от вышеописанного. Основным направлением его использования можно считать проектирование сложных рельефов в листовых деталях различной толщины, получаемых на максимуме их пластических свойств.
В основе методики расчета технологии производства рельефных заготовок из листового проката лежит определение деформаций и напряжений в критических сечениях при свободной формовке. Для минимизации или исключения потери устойчивости во время формовки необходимо проводить дополнительный расчет предельных степеней деформации, для чего применяют разнообразные виды делительных сеток (например, по Эриксену наибольший эффект получился при использовании прямоугольной и радиальной сетки), подбирая их под геометрию деформируемой фигуры.
Используя локальную интенсивность деформации расчет запаса пластичности можно применить при оценке широкой номенклатуры форм заготовок. Так, если металл в заготовке будет утоняться на одинаковую величину, то определив главные деформации можно будет подсчитать и интенсивность деформаций при любой форме заготовки (рис. 1).
Сравнивая наибольшую интенсивность деформации с предельной можно вычислить коэффициент запаса пластичности
¥ = — <1, где
Гпред
Гмах - максимальная локальная интенсивность деформации; Гпред - предельная интенсивность деформации.
Принимая во внимание неоднородность исходного материала и различность геометрических размеров в пределах допуска вводится коэффициент эквивалентности (Аз), который определяется произведением отношения изменения напряжений и толщин
„ ®Втах ^тах
Кэ =-*-
®Втт ^тт
Таким образом, спрогнозировать нестабильность материала при формовке можно по следующей формуле
Гтах /
/Гпред <1
Кэ "
На основании полученных данных можно принять решение о выборе минимальной толщины используемой заготовки или выбрать материал с худшими пластическими свойствами, а, следовательно, и более низкой ценой.
Применение данной теории позволяет уменьшить время, необходимое на подготовку производства новых изделий, осуществлять входной контроль качества исходного материала, а также находить причины брака на производстве, связанные с некор-
ректно выбранным материалом или режимами деформирования. Коме этого, использование вышеуказанного метода позволит использовать более дешевый прокат или заготовки с меньшей толщиной сечения, что даст экономию на производстве до 15 %.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение.
2. Зюзин В.И., Третьяков А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия.
3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Ма-шингстроение.
4. Евдокимов А.К., Назаров К.А. Способ оценки предельной деформации при локальной листовой штамповке. Патент РФ № 2324918. МПК.
Тушина Вероника Андреевна, студент, murrder71 @,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PREDICTION OF SHEET METAL STAMPING CAPACITY
V.A. Tushina
This work is devoted to the analysis of methods for assessing the formability of sheet metal. The method under biaxial tension conditions is considered as one of the main ones and the calculation method is presented.
Key words: calculation, stamping, sheet metal, stretching, dividing grid.
Tushina Veronika Andreevna, student, murrder71@mail.ru, Russia, Tula State University
УДК 621.983
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-41-44
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАТУНИ ПРИ ОПЕРАЦИИ «ОСАДКА»
В.А. Тушина
Данная работа посвящена анализу характеристик латуни, влияющих на качество операции «осадка».
Ключевые слова: латунь, осадка, микроструктура, трещины.
Одним из возможных способов совершенствования технологического процесса получения латунных полых заготовок с перемычкой внутри может быть использование прутковой заготовки, однако в данном случае встречается ряд проблем.
Одной из основных операций технологического процесса является операция «осадка», за которой следует выдавливание и многооперационная вытяжка. Стоит отметить, что при осадке заготовки, отрезанной от прутка латуни марки Л70, на ее поверхности часто возникают дефекты в виде трещин. Для выявления причин данного дефекта проводят исследования исходного материала с применением комплексного метода, к основным направлениям которого можно отнести изучение микроструктуры металла, выявление в нем внутренних дефектов, определение химического состава и сравнение его с ГОСТ, а также исследование механических свойств.
41
