Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок

 

Предлагаемый способ предназначен для использования при обработке материалов давлением, а именно для испытания и оценки эффективности технологических смазок, применяемых при листовой штамповке. Способ заключается в том, что листовую технологическую заготовку вместе с основной листовой заготовкой, имеющей отверстие D₀ , защемляют по контуру и осуществляют их совместную вытяжку, предварительно нанеся испытуемую смазку на контактные поверхности пуансона и основной заготовки. Испытания проводят до момента спада деформирующей силы на пуансоне, т.е. до момента окончания устойчивой пластической деформации. При этом замеряют два параметра - диаметр отверстия после испытания D_к и глубину вытяжки Н_к основной заготовки, а коэффициент эффективности технологической смазки рассчитывают по формуле: К_эф =(D_к· Н_к)/(D₀ · Н₀), где Н₀ - глубина вытяжки основной заготовки до момента спада деформирующей силы в условиях “сухого” трения (без использования технологической смазки). 1 ил., 1 табл.

Способ предназначен для использования при обработке металлов давлением, а именно для испытания и оценки эффективности технологических смазок, применяемых при листовой штамповке.

Известен способ [1] испытания технологических смазок, заключающийся в вытяжке коробчатой детали до момента появления разрыва металла, в данном случае об эффективности технологической смазки судят но высоте вытянутой детали. Недостатком данного способа является наличие большого количества испытаний по определению момента разрыва и низкая точность вследствие большого разброса результатов.

Известен способ [2] испытания и оценки эффективности технологических смазок, заключающийся в том, что технологическую заготовку с основной заготовкой, имеющей отверстие диаметром D₀ , совместно вытягивают на глубину Н, предварительно нанеся смазку на поверхность контакта пуансона и основной заготовки с отверстием, а затем замеряют диаметр отверстия D_к в основной заготовке и по отношению D_к/D₀ судят об эффективности смазки.

Недостатками данного способа являются:

- высокая трудоемкость и большие затраты времени по подготовке и проведению испытаний вследствие необходимости предварительного определения глубины вытяжки H и диаметра отверстия D₀ для различных партий металла с изменяющимися механическими и трибологическими характеристиками;

- отсутствие ограничения испытаний областью устойчивой пластической деформации (при испытаниях возможна локализация деформаций, а следовательно, - снижение точности оценки эффективности технологических смазок;

- низкая "чувствительность" и достоверность результатов вследствие малого числа замеряемых параметров, т.к. экспериментально установлено, что при испытании существенно отличающихся по эффективности технологических смазочных средств результаты замеров D_к и отношения D_к/D₀ эквивалентны.

Задачей изобретения является повышение точности определения эффективности технологических смазок.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости подготовки и проведения испытаний, повышение точности определения эффективности технологических смазок.

На чертеже показана схема проведения испытания по определению эффективности технологических смазок, где 1 - пуансон, 2 - матрица, 3 - прижим, 4 - технологическая заготовка, 5 - основная заготовка, F_выт - деформирующая сила вытяжки заготовок на пуансоне, F_пp - сила прижима заготовок.

В предлагаемом способе применяют две листовые заготовки для проведения одного испытания: основную – с отверстием диаметром D₀, предназначенную для определения эффективности технологической смазки, которая должна иметь высокую пластичность, и технологическую - без отверстия, предназначенную для дополнительного воздействия на основную заготовку с целью обеспечения ее равномерного контакта с пуансоном. При этом основная заготовка находится между пуансоном и технологической заготовкой. В процессе испытания происходит отбортовка отверстия основной заготовки с одновременной вытяжкой-формовкой технологической заготовки, которая в данном случае оказывает подпирающее действие, т.е. уменьшает проскальзывание основной заготовки относительно пуансона и увеличивает ее контактное давление на пуансон.

Смазка наносится равномерным слоем на поверхности контакта основной заготовки и пуансона. Вытяжку проводят одновременно двух заготовок: основной и технологической, которые жестко зажимаются по периферии, не позволяя металлу перетекать из-под прижима в матрицу. Размеры заготовок должны обеспечивать полное их защемление по контуру прижимом, при этом наружный контур заготовок значения не имеет, что существенно снижает трудоемкость изготовления заготовок.

В предлагаемом способе для достижения технического результата, испытания проводят до момента спада деформирующей силы на пуансоне, т.е. до момента окончания процесса устойчивой пластической деформации, а затем по основной заготовке определяют два параметра: диаметр отверстия после испытания D _к и глубину вытяжки Н_к основной заготовки. Использование двух замеряемых параметров вместо одного (как в крототипе) позволяет учесть неравномерность распределения деформаций заготовки, в частности утонение металла в радиусных зонах основной заготовки и, в итоге, более точно определять коэффициент эффективности технологических смазок. Коэффициент эффективности технологических смазок определяют по формуле

где D₀ - исходный диаметр отверстия основной заготовки;

Н_К - глубина вытянутой заготовки при испытании технологической смазки;

D_К - диаметр отверстия основной заготовки после испытания;

H₀ - глубина вытяжки основной заготовки до момента спада деформирующей силы в условиях "сухого" трения (без использования технологической смазки).

Согласно предложенному способу в процессе испытания вытяжка осуществляется до момента спада деформирующей силы на пуансоне, т.е. до момента окончания устойчивой пластической деформации, при этом гарантируется протекание процесса по заданной схеме напряжений и деформаций без локализации деформаций при постоянной настройке штампа, т.е. с более высокой степенью точности, оценивается влияние технологической смазки на изменение параметров конечного диаметра и глубины вытяжки основной заготовки.

Способ реализован в ОАО "ГАЗ" для оценки эффективности ряда технологических смазок (таблица).

Работа проводилась на испытательной машине МТЛ-10Г. Основная и технологическая заготовки изготавливались из стального листа марки 08Ю толщиной 0,9 мм. В основной заготовке пробивалось отверстие D₀ - 15 мм. Размеры инструмента: диаметр пуансона - 45 мм, радиус пуансона - 5 мм; внутренний диаметр матрицы - 50 мм, радиус матрицы - 4 мм.

Выводы по результатам работы.

Наиболее эффективной смазкой из числа испытанных является листовой полиэтилен, за ним следует смазка 584Б (на основе индустриального масла, бентонита и др.) с добавлением графита, которая по эффективности сравнима со смазкой Гольвив; смазка с твердым наполнителем 584Б менее эффективна, чем смазка Гольвив, но превосходит смазку без твердых наполнителей Росойл-101.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технологические смазки для обработки металлов давлением. Под ред. А.В.Королева. Москва, Машгиз, 1960, 100 с., с.39.

2. Авторское свидетельство RU 2133460 С1, МКИ 6 G 01 N 3/28. Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок. А.А.Кирюшин, Е.В.Афанасьев, П.В.Гвоздев.

Формула изобретения

Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок, заключающийся в том, что листовую технологическую заготовку вместе с основной листовой заготовкой, имеющей отверстие D₀ , защемляют по контуру и осуществляют совместную вытяжку заготовок, предварительно нанеся испытуемую смазку на контактные поверхности пуансона и основной заготовки, отличающийся тем, что испытания проводят до момента спада деформирующей силы на пуансоне, т.е. до момента окончания устойчивой пластической деформации, и замеряют два параметра - диаметр отверстия после испытания D_к и глубину вытяжки Н_к основной заготовки, а коэффициент эффективности технологической смазки рассчитывают по формуле

К_эф=(D_к· Н_к )/(D₀· H₀),

где Н ₀ - глубина вытяжки основной заготовки до момента спада деформирующей силы в условиях “сухого” трения (без использования технологической смазки).

РИСУНКИ