Способ определения эффективности технологического смазочного материала при тонколистовой штамповке

 

Использование: обработка давлением. Сущность изобретения: определяют влияние технологического смазочного материала на перераспределение наибольших главных деформаций ячеек координатной сетки по образующей вытягиваемого стакана от его фланца до закругления между стенкой и дном стакана. Об эффективности смазочного материала судят по неровностям главных деформаций ε₁,, в качестве меры которой определяют среднее уклонение δ_ε из зависимости - сpеднее значение дефоpмации ε₁;, - среднее квадратичное отклонение, n - количество измерений.

Изобретение касается обработки давлением и относится к способам оценки влияния на штампуемость тонколистовых материалов различных факторов, в том числе и технологических смазочных материалов (ТСМ).

Известен способ определения эффективности ТСМ при штамповке-обтяжке, заключающийся в определении работы формообразования при выдавливании сферической лунки в заготовке из листового материала, покрытого слоем испытуемого ТСМ (1).

Однако этот способ не отражает с достаточной полнотой действие ТСМ на процесс вытяжки, являющийся самым сложным процессом листовой штамповки, так как механические схемы (схемы напряжений и деформаций) при штамповке-обтяжке и вытяжке различны, следствием чего является различие и в эффективности (действии) ТСМ в этих процессах. Эффективность ТСМ при вытяжке сводится не только к снижению потерь на преодоление сил трения. Главным результатом при вытяжке является увеличение интегрального показателя деформации, т.е. штампуемости, увеличению которого соответствует так называемого положительного действия сил трения, способствующего формоизменению с заданными степенями деформации, и снижение отрицательного действия сил трения, препятствующего формоизменению. Зоны действия "положительных" и "отрицательных" сил трения и их соотношение в процессах штамповки-обтяжки и вытяжки также различны, что усугубляет неодинаковость действия ТСМ в этих процессах.

Известен способ оценки штампуемости (следовательно, и влияния на штампуемость различных технологических факторов, в этом числе и ТСМ) с помощью диаграмм предельной деформации, состоящей в измерении деформированных ячеек координатной сетки, предварительно нанесенной на поверхность заготовки вблизи области разрушения, расчете предельных главных деформаций ε₁ и ε₂ построении зависимости ε₁=f(ε₂), разделяющей плоскость ε₁-ε₂ на области докритических и закритических деформаций. По этому способ сравнение эффективности различных ТСМ может быть выполнено при сопоставлении кривых предельных деформаций, построенных для рассматриваемых ТСМ (2).

Чем выше располагается участок кривой, тем больше будет деформируемость листового материала с данным ТСМ и тем эффективнее смазочный материал в этой области изменения ε₁, ε₂..

Недостатками этого способа являются его большая трудоемкость и связанная с этим малая экспрессность, так как для его использования необходимо определить главные деформации ε₁ и ε₂ и построить зависимость ε₁=f(ε₂). Кроме того, критерий эффективности недостаточно определен и при его использовании возникают затруднения, например, если у двух и более кривых предельных деформаций есть точки пересечения и после пересечения порядок расположения ветвей этих кривых изменяется.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения штампуемости листовых материалов с помощью диаграмм предельной деформации (3).

Отличие состоит в том, что при штамповке заготовок определяют значения главных деформаций ε₁ и ε₂ в соответствии с этими значениями наносят точки на плоскость с осями ε₁ и ε₂, а затем для любой из областей исследуемой заготовки в выбранном сечении определяют запас пластичность по расстоянию ε₁ у исследуемой детали от критического значения ε^к₁^р, находящегося в граничной области, т. е. в зоне диаграммы предельных деформаций. Чем больше разность (ε^к₁^р-ε₁), тем больше запас пластичности детали в заданном сечении, причем на этот запас пластичности кроме свойств листового материала влияют технологические факторы, одним из которых является качество технологических смазочных материалов.

Недостатком данного способа является недостаточная экспрессность, обусловленная многочисленностью измерений, а также недостаточная информативность, так как только по разности (ε^к₁^р-ε₁),, измеренной в определенной точке, зачастую невозможно однозначно судить о влиянии ТСМ на процесс вытяжки. Исследуемые А. Ю. Аверкиевым методы не позволяют определить значения ε₁ и ε^к₁^р в любой точке штампуемой детали, они определяются в результате усреднения деформаций в пределах ячеек координатных сеток, для получения более надежных данных следовало бы произвести измерения в нескольких близко расположенных точках с последующей статической обработкой и оценкой точности, что приведет к повышению трудоемкости. Кроме того, при переходе от одной точки детали к другой эти величины Δε₁=ε^к₁^р-ε₁ для различных ТСМ изменяются, затрудняя однозначность оценки их эффективности. Например, при использовании двух различных смазочных материалов при вытяжке первый смазочный материал будет эффективнее по результатам определения Δε₁ для группы точек, расположенных в одной зоне вытягиваемой детали, а второй смазочный материал будет эффективнее для группы точек в другой зоне детали.

Новый технический результат: предлагаемое изобретение решает задачу повышения экспрессности и информативности испытаний.

Это достигается тем, что определяют влияние ТСМ на перераспределение наибольших главных деформаций ячеек координатной сетки по образующей вытягиваемого стакана от его фланца до закругления между стенкой и дном стакане, а об эффективности смазочного материала судят по неравномерности главных деформаций ε₁, в качестве меры которой рассчитывают среднее уклонение δ_ε по обе формуле δ_ε=S_ε/ε^с₁^р, где среднее значение деформации; среднее квадратичное отклонение; n количество измерений.

Способ осуществляется следующим образом. На поверхность дисковых заготовок каким-либо способом, например электрохимическим, наносят координатную сетку, состоящую из окружностей диаметром d_o. Затем из заготовок на прессе двойного действия с цилиндрическим пуансоном в результате операции вытяжки получают стакан, причем диаметр заготовки выбран больше предельного, чтобы вытянутый стакан получился разорванным. У разорванного стакана с фланцем измеряются максимальные размеры d₁ продеформированных окружностей с начальным диаметром d_o, причем эти окружности выбирают на образующей стакана с фланцем, пересекающей место разрыва. Затем рассчитывают максимальные логарифмические деформации ε₁=ln(d₁/d_o) для каждой точки, взятой на образующей стакана, после чего определяют среднее арифматические значение для точек . Рассчитав среднее квадратичное отклонение по формуле , а также среднее уклонение главных деформаций по формуле δ_t=S_ε/ε^с₁^р, делают вывод об эффективности ТСМ: чем ниже значение δ_ε, тем эффективнее ТСМ.

Пример. Изготавливали заготовку диаметром D_исх= 115 мм, большим предельного диаметра. На поверхность заготовки наносили электрохимическим способом координатную сетку, состоящую из окружностей диаметром d_o= 4 мм. Заготовки вырубались на вырубном штампе из сталей 08Ю и 03ХГЮ толщиной 1,0 мм. Затем в вытяжном устройстве испытательной машины 140-12Мр с пуансоном диаметром 50 мм получили порванный цилиндрический стакан с фланцем. Перед вытяжкой поверхности заготовки обезжиривались и на одну сторону заготовки (со стороны матрицы) наносили слой исследуемого смазочного материала. На образующей стакана, пересекающей место разрыва, измерялись максимальные размеры продеформированных окружностей и рассчитывались максимальные логарифмические деформации e₁ для всех окружностей, находящихся на образующей. Результаты вычислений ε^с₁^р, S_ε и δ_t, полученные при вытяжке без смазки, с графитом, с маслом И-20А и ТСМ ШС-34 для заготовок из сталей 08Ю и 03ХГЮ приведены в таблице. Для заготовок из малоуглеродистой стали 08Ю самой эффективной смазкой является графит (δ_ε=0,2235),, а для заготовок из низколегированной стали 03ХГЮ самой эффективной смазкой является ШС-34 (δ_ε=0,1790). Для обеих сталей индустриальное масло И-20А является малоэффективным, так как среднее уклонение при вытяжке с И-20А ненамного меньше, чем при вытяжке без смазки.

Использование данного изобретения в исследовательской работе помогает значительно (в 2.3 раза) повысить экспрессность при определении эффективности смазочных материалов при штамповке, а также повысить информативность, т. е. можно подобрать наиболее эффективный смазочный материал для конкретных условий штамповки.

Формула изобретения

Способ определения эффективности технологического смазочного материала при тонколистовой штамповке, по которому используют заготовку в форме диска, на одну из ее торцевых поверхностей со стороны матрицы наносят координационную сетку и слой испытуемого технологического смазочного материала, деформируют заготовку, вытягивая ее с образованием стакана до разрушения, определяют величину главных деформаций вблизи области разрушения и параметр, по которому судят об эффективности технологического смазочного материала, отличающийся тем, что величины главных деформаций определяют на поверхности стакана вдоль образующей, определяют главные деформации ε₁ с наибольшими величинами, определяют их среднее значение ε^с₁^р по зависимости а в качестве параметра, по которому судят об эффективности технологического смазочного материала, используют среднее уклонение δ_ε, которое определяют по зависимости δ_ε=S_ε/ε^с₁^р,
где среднее квадратичное уклонение;
n количество измерений.

РИСУНКИ

Рисунок 1