Способ оценки штампуемости листового металла при обтяжке Советский патент 1993 года по МПК B21D22/20 G01N3/28 

Изобретение относится к холодной штамповке из металлов различных уровней прочности и может быть использовано в исследовательских работах при изучении пластического течения металла в очаге деформации.

Цель-изобретения - более полное выявление способности листового металла к обтяжке.

Изобретение поясняется фигурами 1-9.

На фиг. 1 изображена экспериментальная оснастка для исследований в начале хода, общий вид в разрезе-то же, в конце рабочего хода; на фиг. 2 - зависимость относительной глубины гибки Н от относительного утонения S(%) для стали 08 ЮП при (л 0,05, # 90°; на фиг. 3 - зависимость относительной глубины гибки И от относительного утонения S (%) для стали 08 ЮП при (л 0,2, в 90°; на фиг. 4 - распределение сил трения при обтяжке на радиусах пуансона 1; 2; 2,5; и З мм в тангенциальном; на фиг. 5 - то же и в продольном направлениях; на фиг. 6 - при радиусах пуансона 5 и 6 мм; на фиг. 7 - образец деформированный при R 5 мм, fi 0,2; на фиг. 8 - образец деформированный при R 2 мм, ju 0,2; на фиг. 9 - образец деформированный при R 6 мм, р 0,05.

На фиг. 1-9 показаны неподвижная матрица 1; прижим 2; пуансоны с радиусом 1-6 мм в зоне перехода сопрягаемых плоско- стей ( а 90°)-3; заготовка 4 укладывается между матрицей и прижимом; между пуансоном и образцом помещается эластичная прокладка 5, которая снижает влияние контактного трения; кривая штампуемости для пуансона R 1 мм-6, R 2 мм-7, R 2,5 мм-8, R 3 мм-9, R 5 мм-10, R 6 мм-11; граница возможного использования процесса 12, сплошные линии - процесс без локализации утонения, штриковые - с локализацией.

vi ю о

СлЭ

XI

Способ осуществляют следующим образом.

Из испытуемого листового металла изготавливают партию плоских образцов прямоугольной формы в направлении вдоль, поперек и под углом 45°к направлению, прокатки. На наружную поверхность образца при изгибе предварительно методом накатывания типографской краской, наносят делительную сетку (исследователь сам в зависимости от размеров детали или участков, которые проходят испытания, назначает диаметр окружной сетки), в предлагаемой схеме формообразования измерения делительной сетки будут проводится в зонах изгиба с радиусами 1 ...б мм, поэтому размеры ячейки делительной сетки будут 0,6 мм. Испытания на предельное формоизменение проводили на машине МТЛ-10Г (машина для технологических свойств листового материала). . ...

При визуальном обнаружении локализации деформаций (сосредоточенного утонения) или трещины на наружной поверхности образца испытания прекращают, уточняют ход пуансона (для этого применяется индикатор часового типа с ценой деления 0,01 мм), их появление и при близком (меньшем) к этому значению хода завер- шают испытания. Каждым пуансоном деформировали 7-9 образцов одного материала и одного направления прокатки. Из них пять образцов деформировали приходе пуансона близком к значению локализации деформации (для построения кривой штам- пуемости фиг. 2-3). Проводились экспериментальные исследования пяти марок сталей; 08 ЮП, 08 Ю ОСВ, 08 ГСЮФ, 03 ХГЮ, 08 КП. Причем, материалы 03 ХГЮ, 08 Ю ОСВ, 08 ЮП деформировали при коэффициенте трения между пуансоном и заготовкой л 0,05, а материалы 08 ЮП, 08 ГСЮФ, 08 КП при /и 0,2. Линию гиба располагали относительно направления прокатки под углом 0,45, 90°. На отформованных образцах измерялись следующие параметры (в миллиметрах):

- глубина гибки Н;

- толщина материала в месте локализации утонения S1;

- толщина материала около места локализации утонения S;

- размеры делительной сетки А.1 в тангенциальном направлении и 81 в аксиальном месте локализации утонения и А и В около;

- длина изогнутой части заготовки L. Размеры делительной сетки и утонения определялись в одном и том же месте. Для

обработки экспериментальных данных была составлена программа на языке Бейсик для персонального компьютера IBM Commodor. Вывод данных был организован в таблицы. В результате обработки экспериментальных данных были получены предельные значения глубины гибки R sHLo,утонения S S0 S/S0x.100%, и логарифмической деформации Е1 (табл. 1-2), в случае формообразования пуансонами с радиусами 1; 2; 2,5; 3; 5 и 6 мм, образцов вырезанных под углом 0,45, 90° к направлению прокатки. Как видно из кривой предельной штампуемости (фиг. 2-3) для стали 08

ЮП при fi 0,05 увеличение радиуса пуансона приводит к увеличению глубины гибки. При /I 0,2 увеличение радиуса с R 3 мм приводит к увеличению глубины гибки Н, а при R 5 мм происходит некоторое снижение Н. Линия 12 показывает границу возможного использования процесса. Например для радиуса пуансона R 6 мм область возможного использования процесса лежит ниже линии 11 и левее линии 12.

Штриховые линии показывают образование локализации утонения, Изменение величины радиуса пуансона и наличие прямолинейного участка MN на пуансоне приводят к различному распределению сил трения

(фиг, 4-6). Так при радиусах пуансона 5 и 6 мм максимальные силы трения (контактное давление) наблюдается в точках О, N, N . Это приводит к тому, что локализация деформации (утонения) происходит на участке

MN и М N (фиг. 7). Размеры свободных участков (ниже точек N и N1) невелики, поэтому локализация деформации на этих участках не происходит. Силы трения при обтяжке распределены неравномерно не только в

тангенциальном, но и в продольном направлении, при /а 0,2 и радиусах пуансона 1; 2; 2,5; 3 мм там, где наибольшие силы трения, разрушение не наблюдалось, а оно происходило на кромке заготовки, где трение

имеет меньшую величину (фиг. ,8). Кроме того, разрушение на кромке заготовки (в районе биссектрисы угла изгиба) обусловлено и влиянием изгибных напряжений и деформаций. При /i 0,05 локализация деформации

происходит на биссектрисе угла в серединной части заготовки (в продольном направлении, фиг. 9) для всех радиусов пуансона. .Сравнение экспериментальных данных для материала 08 ЮП при // 0,05 и

р. о,2 показало, что предельные возможности процесса при малом трении выше, чем при большем, т.е. увеличение значения коэффициента / уменьшает предельные возможности обтяжки. При расположении

гиба перпендикулярно направлению прокатки ( в 90) предельные возможности процесса выше, т.е. глубина гибки больше, чем при 0 0°. По полученным данным конструктор при проектировании деталей сможет выбрать оптимальный материал и геометрические параметры детали, а технолог наиболее верно разработать технологический процесс, а также позволит уменьшить время проектирования технологических процессов, изготовления и наладки штамповой оснастки, т.к. будут указаны обоснованные радиусные участки и глубина гибки. При штамповке будет иметь место снижение брака.

Формула изобретения 1. Способ оценки штампуемости листового металла при обтяжке, заключающийся в том, что зажатый с двух противоположных сторон прямоугольной образец обтягивают по пуансону с цилиндрической поверхностью до разрушения, определяют предельную высоту обтяжки и предельную деформацию, отличающийся тем. что. с целью наиболее полного выявления способности металла к обтяжке, испытанию подвергают

несколько партий образцов, перед испытанием на образцы наносят рельефные метки с базой 0,6 мм, обтяжку образцов проводят по пуансонам с различными радиусами, при этом обтяжку образцов из одной партии ведут по пуансону одного размера в следующей последовательности: вначале обтягивают контрольный образец и индика тором часового типа определяют предельную §ысоту обтяжки, а по разности расстояний между метками до и после на гружения - предельную деформацию, а обтяжку следующих образцов ведут при ходе пуансона, близким к предельному.

2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что для уменьшения трения, между пуансоном и образцом размещают полиэтиленовую прокладку.

Использование: холодная штамповка, исследовательские работы по изучению пластических свойств металлов. Сущность изобретения: испытанию подвергают несколько партий прямоугольных образцов. На образцы наносят рельефные метки с базой 0,6 мм. Обтяжку образцов проводят по пуансонам с различными радиусами, при этом обтяжку образцов из одной партии ведут по пуансону одного размера. Вначале обтягивают контрольный образец до разрушения и индикатором часового типа определяют предельную высоту обтяжки, а по разности расстояний между метками до и после нагружения определяют предельную деформацию. Обтяжку следующих образцов ведут при ходе пуансона, близком к предельному. Для уменьшения трения между образцом и пуансоном размещают полиэти-, леновую прокладку. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предельные значения глубины гибки Н , утонения металла S (%) и логарифмической деформации EI для стали 08 ЮП при /л 0,05 ; So 0,7 мм

Таблица 1

Для стали 08 ЮП при I . 0,2; So 0,7 мм

Фиг. I

Та б я и ц а 2

& о

СО

v

О

с о

о

о

IX

о

со

о

ъ

о

о

о