Главная Кузнечно-штамповочное производство (КШП) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 В ряде случаев температуру нагрева исходных заготовок целесообразно устанавливать отличной от температуры деформации (ниже или вьппе температуры нагрева инструмента). В первом случае добиваются уменьшения взаимодействия нагретого металла с окружающей средой и неравномерности деформации, увеличения затекания металла в глубокие полости штампа. Во втором случае увеличивается запас прочности штампа. Скорость деформирования при изотермической штамповке оказьшает непосредственное влияние на производительность процесса и стойкость штамповой оснастки. Для повьпиения производительности следует стремиться к максимальной скорости деформирования, однако при этом возрастают сопротивление деформации обрабатываемого материала, удельные нагрузки на инструмент и его упругая деформация. Поэтому при выборе скорости деформирования ориентируются на максимальную скорость, обеспечивающую в то же время достаточный запас прочности инструмента. Скоростной режим изотермического деформирования зависит от геометрических соотношений размеров исходной заготовки и способа штамповки - вдоль или поперек оси. Относительно высокие скорости деформирования допустимы при осадке высоких заготовок в торец (отношение высоты к диаметру Н / D > \). Например, при штамповке таких заготовок из титановых сплавов скорость деформирования, обеспечивающая высокую прочность инструмента, составляет 40 мм/с и более. При уменьшении высоты заготовки (отношение Н / D <0у2) скорость деформирования не должна превьииать 5 мм/с. Резкое уменьшение начальной скорости деформирования необходимо при штамповке цилиндрической заготовки по образующей, когда площадь контакта заготовки со штампом очень мала. В этом случае целесообразно применять предварительно фасонированные заготовки, которые можно изготавливать на оборудовании с большой скоростью, например, на винтовых прессах. При этом износ предварительного штампа не имеет существенного значения, так как размеры штампуемой заготовки формируются в штампе окончательного перехода в изотермических условиях [8]. Критерий обеспечения заданной прочности штампа не является единственным при оптимизации скоростного режима изотермической штамповки. При выборе скорости необходимо обеспечить также работоспособность технологической смазки. Скорость деформирования по-разному влияет на сопротивление деформации обрабатьшаемого сплава и напряжение в слое стеклянной смазки. Например, при изотермической штамповке титановых сплавов касательные напряжения в слое смазки сильнее реагируют на изменение скорости деформирования, чем напряжения течения металла заготовки. Если скоростной режим деформирования отличается от оптимального, смазка может легко выжиматься с поверхности изделия или, наоборот, вдавливаться в тело штампуемой заготовки, ухудшая ее поверхность. Величина деформации при изотермической штамповке оказывает гораздо меньшее влияние на процесс деформирования, чем при обычной штамповке. При изотермической штамповке с мальпи скоростями деформационное упрочнение, начиная с деформации, равной 10 - 15 %, практически отсутствует. Развитие деформации при определенных режимах вызьшает измельчение зерна в штампуемом материале, что приводит к снижению напряжения течения. Предельная величина деформации при изотермическом деформировании определяется не упрочнением или пластичностью сплава, а поведением стеклосмазки, пленка которой при значительных деформациях за один ход пресса разрывается. В качестве технологических смазок при изотермической штамповке заготовок из алюминиевых и магниевых сплавов применяют смазки на масляной или жировой основе. Наполнителем являются графит и другие компоненты [6, 54]. При штамповке заготовок из титановых сплавов и сталей используют стеклянные смазки и эмали Припуски на обработку, допуски на размеры штампованных заготовок, как правило, устанавливают по 4-му классу ОСТ 1.41187-78. В случае применения высокоточных штампов и эффективных смазок, строгого соблюдения оптимального термомеханического режима можно штамповать заготовки с более высокой точностью. Практика показывает возможность получения штампованных заготовок с припусками и допусками, исключающими необходимость применения операций точения и фрезерования (припуск .не обработку до 0,15 мм, поле допуска до 0,08 мм) [12, 13]. При этом возникают повьппенные требования к режимам термической обработки, которые должны обеспечить минимальное коробление заготовок или его предупреждение, к точности контроля геометрии заготовок и их технологическому базированию при обработке резанием. На несопрягаемые поверхности деталей, шероховатость поверхности которых не ниже 40 мкм, припуски на обработку можно не назначать. Конструктивные элементы штампованных заготовок (штамповочные уклоны, радиусы закруглений, толщины полотен и ребер, расстояния между ребрами) назначаются по ОСТ 1.42069-80. В отдельных случаях (затрудненное удаление заготовок из штампа, опас- ность образования зажимов в местах резких переходов, трудности изготовления инструмента) допускается увеличение штамповочных уклонов и радиусов закруглений, величины которых устанавливаются при отработке технологического процесса. Для определения усилия деформирования необходимо установить зависимость напряжения течения а/ штампуемого сплава от скорости деформации 8/. Эту зависимость принято аппроксимировать формулой а/ = ао где т - показатель, являющийся функцией температуры деформации; 8/ - начальная скорость деформации; а о - напряжение течения, соответствующее скорости 8 . Усилие штамповки P = kFcr где F - площадь поковки в плане; v - скорость деформирования; В - масштабный коэффициент (имеет размерность длины); к - коэффициент, зависящий от вида операции деформирования и геометрии поковки. При осадке: круглых заготовок ВН\ k = (\ + (d2D / Н), тдо Ви Н- диаметр и высота заготовки; удлиненных заготовок В = Ь; А: = (1 + 0,025/Я), где b - ширина заготовки; при прямом выдавливании: сплошных изделий В = П; А: = - , т \ ) где D - диаметр контейнера; р - вытяжка; труб при обратном выдавливании стаканов т \ J при штамповке: облойной В = Ь; )t = [0,8 + 0,2(l-Z> )]x 10,4 А где Z> и / - ширина и длина поковки; /23 - высота облойного мостика; безоблойной где v/ = 2>2 4i> - ; г - радиус закругления угловых элементов поковки. При штамповке на кривошипньгх прессах скорость деформирования Vj, соответствующая максимальному усилию штамповки, определяется по формуле Vj =0,17глоа(1 + Я), где R - радиус кривошипа; щ - число ходов пресса, мин; а - угол поворота кривошипного вала, соответствующий максимальному усилию; А, - отношение длины кривошипа к длине шатуна. При осадке (2 + т)Л(1 + А,) при штамповке: облойной 1/2з (0,15 +1,4т) безоблойной -2 1,2/)2 1Л(1 + Х) а усилие определяется по расчетному радиусу закругления поковки г = Q,eDR(l + X)a} + . Значения коэффициентов Qq , е/ , т для различных конструкционных материалов приведены в [41, 51J. 3.6. ШТАМПОВКА МАТЕРИАЛОВ В СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ Материал, деформируемый в сверхпластическом состоянии, характеризуется повышенной чувствительностью напряжений течения к скорости деформации. Таким образом, с позиций реологии сверхпластичность тождественна вязкопластичности, причем вязкое поведение материала оказывает существенное влияние на процесс деформации. Теория процессов сверхпластической деформации (СПД), базирующаяся на известной модели упруго-вязкопластической среды [47], позволяет записать уравнение связи между интенсивностями напряжений и скоростей деформации 8/ при СПД в условиях сложного напряженно-деформированного состояния а,- = где , Gq , ку , Шу - реологические параметры деформируемого материала, зависящие от его структурного состояния и температуры деформации и инвариантные по отношению к скорости деформации. Приведенное уравнение достаточно точно описьшает кривую G,- ( е,- j, имеющую в двойных логарифмических координатах характерную S-образную форму и назьшаемую кривой сверхпластичности (рис. 3.55). Склонность материала к вязкому течению оценивается показателем скоростного упрочнения Шу , который для сверхпластичных материалов имеет значения выше 0,3, приближаясь в отдельных случаях к единице. Анализируя особенности вязкого поведения сверхпластичных материалов, легко показать, что именно оно создает предпосылки для рационального использования сверхпластичности в процессах обработки металлов давлением (ОМД). Так, например, из приведенной формулы следует, что путем уменьшения скорости деформации сверхпластичного материала можно существенно снижать рабочее давление, усилие деформирования и, соответственно, работу деформации; при этом степень влияния скорости деформации на энергосиловые параметры процесса тем больше, чем больше коэффициент /Яу, т.е. чем сильнее проявляется эффект сверхпластичности. Из той же формулы следует, что течение сверхпластичного материала начинается при Gy > Gq , причем пороговое напряжение Gq обычно в 100 - 1000 раз меньше предела текучести Gj этого материала. Следствием этого является значительное сокращение протяженности зон затрудненной деформации, возникающих у поверхности контакта деформируемой сверхпластичной заготовки с инструментом, по сравнению с заготовкой из пластичного материала, течение которого начинается при условии G/ = G . На схемах (рис. 3.56) показан характер изменения протяженности зон затрудненной деформации. Из анализа схем следует, что деформирование заготовки в режиме сверхпластичности способствует уменьшению неравномерности деформации, существенно облегчает затекание металла заготовки в трудно-заполняемые полости ручья штампа, например, в углы (рис. 3.57). Рис. 3.55. Расчетные кривые а (в) для сплавов: 7 - Mg - 6 % Zn - 0,5 % Zr (Go = 1,2 МПа, Gj= 100 МПа, ТПу = 0,62) и 2 - Zn - 22 % А1 (Go = 0,14 МПа, G = 280 МПа, ГПу = 0,47); точками показаны эксперименгальные данные; среднее квадратичное отклонение 5,7 и 10,9 % соответственно |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |