щими силами, деформирование трубчатой заготовки на рогообразном сердечнике и др.

Ко второму классу относятся также процессы, в которых материальная частица претерпевает деформации, характерные для нескольких операций, но осуществляемых при нагружении единственным видом внешней нагрузки. Например, ис1фивление заготовки и изменение ее толщины при гибке перерезывающей силой, изменение 1фивизны и искажение формы поперечного сечения при изгибе профилей и оребренных панелей и т.п.

На рис. 9.48 показаны некоторые схемы дополнительного нагружения в процессах второго класса.

Дополнительное нагружение заготовки позволяет существенно расширить возможности листовой штамповки.

(oho) miff

о so00 10000 15000 2OOOO2S000

Усилие противодаб/тенияу Н

Рнс. 9.49. Зависимость окружной деформации

от усилия противодавления

На рис. 9.49 показана зависимость относительной 01фужной деформации от усилия противодавления при отбортовке 1фуглых отверстий в готовках из алюминиевого сплава Д16АМ с отношением толщины к диаметру исходного отверстия 0,02. С увеличением усилия, действующего в осевом или радиальном направлениях, деформация возрастает почти в 3 раза по сравнению с деформацией при отбортовке по традиционной схеме.

Радиальное сжатие положительно влияет на возможности процесса изгиба. При небольшом утонении заготовки, не превышающем 10%, возможно уменьшить минимальный радиус изгиба в 1,6 - 2 раза для заготовок из 0Т4 и примерно в 2 - 3 раза для заготовок из Д16АТ (рис. 9.50). На рисунке yj,or дано в виде отношения радиального усилия к размеру заготовки в направлении оси изгиба к напряжению текучести.

Радиальное сжатие несколько повышает точность получаемых деталей за счет уменьшения пружинения после снятия нагрузки. В указанном на рис. 9.50 диапазоне нагрузок угол пружинения уменьшился для заготовок из Д16АТ с 13 до 8 для заготовок из 0Т4 с 17 до 10

10 20 30 SO 60 а,**

Рнс. 9.50. Зависимость вльного радиуса изгиба от угла а:

для образцов из сплава Д16АТ толщиной 2,5 мм: -/nor=0;-/ or=0-W27;J>-7 ,=10;

для образцов из сплава OT4 толщиной 2,0 мм: 5- 7 =0,0485; 5-7 =0

Радиальное сжатие может быть создано не только с помощью специальных устройств, но и при одновременном изгибе пакета из нескольких заготовок. При изгибе пяти заготовок одновременно минимальный радиус для заготовок из сплава ОТ4 толш;иной 2,0 мм уменьшается с четырех толщин до 1,3.

При одновременном сжатии заготовки в радиальном и тангенциальном направлениях возможно изготовление гнутых деталей с сечением, аналогичным сечению прессованного профиля, т.е. с острым наружным углом и утолщением в зоне сгиба.

Радиальное сжатие и тангенциальное растяжение в процессе изгиба профиля дает возможность значительно повысить точность детали, практически исключив пружинение.

При раздаче труб из тсплава АМгЗМ (диаметр х толщина - 0 40 х 1,0 мм) с подпором 1фомки при комнатной температуре коэффициент раздачи увеличивается на 8 - 10%, а при нагреве до температуры 400 С он возрастает практически вдвое. Сжатие в направлениях, перпендикулярных поверхности заготовки и кромке, позволяет увеличить диаметр детали в 2 раза. При нагреве до 450 С заготовок из АМгбМ (труба 0 16 х 1,0 мм) и Д16Т (труба 0 20 X 2,0 мм) без разрушения был достигнут коэффициент раздачи, равный 4, при напряжении подпора в кромке, равному 1,5-2,5 предела текучести.

Аналогичные результаты получены и при выполнении других операций.

Высокоскоростная нтгамповка [6]. Если штамповка на обычных механических и гидравлических прессах, а также на молотах осу-

ществляется со скоростью 0,5 + 10 м/с, то при высокоскоростной штамповке скорость деформирования достигает 50 - 400 м/с. Наиболее часто используют установки для высокоскоростной штамповки, обёспечиваюшие скорости деформирования до 100 м/с.

При штамповке на прессах, и отчасти на молотах, вследствие низкой скорости движения рабочего органа теплота, выделяюшаяся в материале в процессе деформирования, успевает рассеяться и температура заготовки практически не изменяется. При высокоскоростной штамповке выделяющаяся теплота не успевает рассеяться в окружающее пространство и температура материала заготовки существенно повышается, что оказывает влияние на пластичность.

При высоких скоростях деформирования изменяется механизм пластической деформации: деформация осуществляется внутризерен-ным скольжением и двойникованием, а доля межзеренной деформации уменьшается. Появляются дополнительные плоскости скольжения, число которых увеличивается в 30 - 40 раз, а количество двойников возрастает в 3 - 4 раза; прочностные характеристики (предел текучести, временное сопротивление и др.) возрастают.

Сравнительные испытания на одноосное растяжение, раздачу трубных заготовок и выпучивание круглых диафрагм показали, что различные материалы по-разному реагируют на увеличение скорости деформирования и поэтому их можно разбить на три группы.

К первой группе относят материалы с высокой пластичностью при низкоскоростном деформировании и значительно повышенной пластичностью при высокоскоростном (например, коррозионно-стойкую сталь 12Х18Н10Т, имеющую относительное удлинение при обычном деформировании 55 - 57% и при высокоскоростном - 73 - 76%). Материалы этой группы пригодны для высокоскоростного деформирования.

Ко второй группе относят материалы со средней пластичностью при статическом нагружений и с такой же или незначительно большей пластичностью при высокоскоростной штамповке [например, алюминий, титановый сплав ОТ4 (после отжига), сталь 40ХНМА (после улучшения) и др., у которых повышение пластичности при высоких скоростях обычно не превышает 10 - 20%]. Эти материалы также пригодны для высокоскоростной обработки давлением.

К третьей группе относят материалы с низкой пластичностью при статическом деформировании и такой же или незначительно большей пластичностью при высокоскоростном деформировании (например, большинство сплавов титана, которые трудно деформировать как статически, так и с высокими скоростями при комнатной температуре).

При увеличении скорости деформирования до некоторой величины рост показателей пластичности прекращается и при так называемой критической скорости относительное удлинение становится равным нулю, т.е. наблюдается хрупкое разрушение материала. Это объясняется тем, что пластическая деформация начинается не одновременно во всем объеме заготовки, а распространяется с некоторой скоростью, определяемой временем перемещения атомов из одного устойчивого положения в другое. Если скорость деформирования превьпиает скорость распространения пластической деформахщи, то последняя не успевает произойти и происходит хрупкое разрушение материала. Поэтому для всех материалов имеются оптимальные скорости деформирования и соответствующие скорости дефюрмации, при которых пластичность материалов максимальна. Диапазон оптимальных скоростей составляет 50 - 240 м/с и различен для разных материалов. Для большого количества алюминиевых сплавов АД1, Д16, стапей 12Х18Н10Т, 40Х, 20ХНМА, 20ХНЗА и др. при оптимагп,-ных условиях штамповки удается повысить пластичность на 20 - 40 % и более.

В качестве источников энергии при высокоскоростной хитамповке используют энергию взрыва различньхх взрывчатых веществ, электрический разряд в жидкости и имххульс-ное электромагнитное поле. В зависимости от вида источника энергии различают штамповку взрывом, электрогидравлическую и электромагнитную.

При штамповке взрывом формообразование осуществляется в результате воздействия на штампуемую заготовку сверхвысоких давлений, передаваемых через различные среды, чаще всего через воду, так как хшотность воды в 770 раз больше плотности воздуха и КПД взрыва в воде в 8 - 10 раз вьппе, чем в воздухе. Такая схема позволяет концентрировать большие энергии, передавать обрабатываемому материалу значительные усилия без применения оборудования большой мощности и осуществлять формообразование по одному жесткому элемехггу (ххуансону или матрице).

Схема осуществления процесса штамповки взрывом приведена на рис. 9.51. Установка представляет собой бассейн диаметром до 10 м, заглубленный в землю на 6 - 8 м. Листовую заготовку 5 укладывают на зеркало матрихцл 4 и прижимают к последней прижимом. Матрица 4 расположена на основании 3. Для уменьшения сопротивления и повышения точности изготавливаемых деталей воздух из полости матрицы откачивают по трубопроводу 8. Вдоль стенок бассейна располагается коллектор б, представляющий собой трубу с отверстиями, в которую подается под давлением воздух. Проходя через отверстия, ххузырьки

Рус. 9.51. Установка цдя оггамповки взрьшом

воздуха образуют завесу, которая во время взрьша частично поглощает энергию взрывной волны, действующей на металлическую облицовку 2 и стенку 7. Полость бассейна заполняется водой. На некотором расстоянии над заготовкой подвешивается заряд 7, форма которого зависит от заданной формы ударной волны, т.е. от требуемого закона распределения давления деформирования по поверхности заготовки. Заряду придают форму шара, шнура шш др.

В ряде случаев штамповка взрывом имеет большие преимущества перед штамповкой на прессах благодаря ее высокой экономической эффективности и широким технологическим возможностям. Штамповкой взрывом можно изготовлять детали размерами от нескольких десятков миллиметров до десятка и более метров. Так как используется только одна часть инструмента - пуансон или матрица (роль ответной части выполняет передающая среда -вода), то стоимость штампа относительно мала, а сроки его изготовления значительно короче, чем инструментального штампа.

Благодаря высокому гидростатическому давлению пластичность материала заготовки значительно увеличивается и поэтому можно штамповать многие высокопрочные и трудно-деформируемые сплавы. Процесс обеспечивает высокую точность деталей, определяемую в основном, только точностью формообразующих поверхностей штампа. Это объясняется тем, что после контакта инструмента и загоговки в жидкости может быть создано высокое давление калибровки, уменьшающее упругую отдачу. Установки для штамповки взрывом стоят почти в 40 раз меньше, чем прессы такой же мощности, а подготовка производства за:1имает в 10 - 15 раз меньше времени, чем при обычных прессовых вариантах. Однако штамповка взрьшом имеет и недостатки, например, такие, как необходимость расположения бассейнов на специальных полигонах, а

установок - в специальных помещениях, имеющих соответствующую защиту для предохранения персонала от взрыва, невысокая производительность, связанная с необходимостью подъема и опускания инструмента, его вакуу-мирования, подготовки заряда и т.д.

\f доздук

Рис. 9.52. Электрогидроимпульсная пггамповка:

1 - заготовка; 2 - электроды; 3 - емкость

При электрогидравлической штамповке [10] (рис. 9.52) происходит разряд батареи конденсаторов через промежуток между помещенными в жидкость электродами. В емкости располагается заготовка. Из полости под заготовкой воздух предварительно откачивается. Процесс электрического разряда в жидкости характеризуется рядом последовательно происходящих явлений. Первоначально происходит электрический пробой жидкости между электродами и образование искрового канала. Частицы, находящиеся в искровом канале, сильно разогреваются; происходит испарение жидкости со стенок канала, молекулы жидкости диссоциируют, расщепляясь на ионы. В результате в канале образуется плазма. В жидкости возникает расширяющийся парогазовый пузырь, резкое увеличение объема которого приводит к возникновению в жидкости ударной волны, распространяющейся со сверхзвуковой скоростью. Часть энергии, выделившейся при разряде, преобразуется в кинетическую энергию движения заготовки, в результате чего и происходит формообразование.

Метод электрогидравлической штамповки имеет специфические особенности:

малое время разряда (около 10 мкс), высокое давление (порядка нескольких десятков МПа), скорость деформирования до 10 м/с;

штамповку можно производить в обычных производственных условиях с соблюдением мер безопасности;

процесс хорошо управляем, поэтому возможно применение высокомеханизированного оборудования;

процесс легко осуществить в многоимпульсном режиме, что необходимо при штамповке деталей сложной формы;