Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Штамповка и ковка (обработка давлением) -> Вырубка листового металла штампами -> Деформация и напряжения в металле при резке - вырубке штампами

Деформация и напряжения в металле при резке - вырубке штампами

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7 

Деформация и напряжения в металле при резке - вырубке штампами

Деформации и напряжения

При вырубке или пробивке круглых деталей штампами в металле возникает следующее напряженно-деформированное состояние (см. предыдущую стр. 1, рис. 1).

В верхней зоне под рабочей плоскостью пуансона (малый материальный объем 1) в направлении 3 главной оси, совпадающей с нормалью к поверхности штампа, возникает напряжение сжатия; в радиальном направлении 1 главной оси (в плоскости чертежа) - напряжение растяжения и в тангенциальном направлении 2, перпендикулярном плоскости чертежа (перпендикулярном первым двум напряжениям), - незначительное сжатие. Соответственно выбранным главным направлениям вдоль оси 3 появляется деформация сжатия, вдоль оси 1 -деформация растяжения, а в направлении оси 2 - незначительная деформация растяжения. Согласно установленной классификации, в верхней зоне металла под пуансоном будет сдвиг, смежный со сжатием.

В нижней зоне над матрицей (малый объем II) в металле возникает в нормальном направлении 3 напряжение сжатия, в направлении оси 1 - напряжение растяжения и в тангенциальном направлении 2 - незначительное сжатие. Соответственно, вдоль оси 3 имеется деформация сжатия, вдоль оси 1 - деформация растяжения и вдоль оси 2 - незначительная деформация сжатия. Следовательно, в этой зоне будет сдвиг, смежный с растяжением.

В слоях металла на образующей поверхности разделения металла в направлении 3 главной оси, расположенной к линии АВ примерно под углом 45° (малые объемы III-V), возникают напряжения и деформации сжатия, а в перпендикулярном направлении вдоль оси 1-растяжения. Деформация и напряжение в тангенциальном направлении 2 невелики и могут быть приняты равными нулю. Такое напряженно-деформированное состояние соответствует (близко) сдвигу. Таким образом можно установить, что при вырубке круглых деталей в плоскости диаметрального сечения заготовки по линии разделения металла между режущими кромками пуансона и матрицы А В возникает плоское напряженно-деформированное состояние, близкое к сдвигу.

На основе проведенных исследований и в соответствии со схемой разрушения пластичного металла можно представить, что процесс резки - вырубки штампами протекает в три стадии следующим образом.

Первая стадия - упругая деформация и начало пластической деформации; пуансон вначале производит сжатие металла, появляется упругий прогиб, и металл слегка выдавливается в отверстие матрицы.

Вторая стадия - развитие пластической деформации; вблизи режущих кромок пуансона и матрицы создается концентрация напряжений, которая вызывает течение металла и образование зоны смятия. Это местное смятие будет развиваться до тех пор, пока по всей толщине металла не возникнут напряжения, достаточные для возникновения линий скольжения, которые, в свою очередь, образуют узкую пластическую зону в виде параллелепипеда (при отрезке) или объемное кольцо (при вырубке круглых деталей). В результате этих явлений развивается деформация сдвига, сопровождаемая изгибом и растяжением волокон, особенно при большом зазоре (свыше 20% для материалов толщиной до 10 мм), вплоть до начала образования скалывающих трещин.

Третья стадия - разделение металла; при дальнейшем опускании пуансона в момент, когда давление его будет соответствовать максимальному напряжению - сопротивлению срезу (сдвигу), в металле у режущих кромок штампа появляются скалывающие трещины, после чего происходит полное отделение вырубаемого (пробиваемого) контура.

Рис. 2. Макроснимки, иллюстрирующие процесс вырубки кружков штампами

Для окончательного удаления вырубленной детали из заготовки необходимо преодолеть сопротивление сил трения, возникающих между поверхностями среза взаимно смещенных частей, а также между металлом и рабочими частями штампа. Пластическая деформация элементарных слоев металла, происшедшая под давлением пуансона, создает вблизи кромок вырубленной детали или пробитого отверстия зону наклепанного металла. Твердость этой зоны у поверхности среза повышается примерно на 40-60% по сравнению с твердостью исходного металла. Глубина зоны деформации или глубина поврежденного слоя, расположенного перпендикулярно оси пуансона, получается с каждой стороны линии разделения металла АВ в зависимости от глубины внедрения пуансона в металл в пределах 30-60% толщины металла.

Опытами установлено, что в начале вырубки - при незначительном погружении пуансона в металл, у режущих кромок пуансона и матрицы возникают два самостоятельных семейства кривых равных деформаций - сдвигов в виде овалов. При дальнейшем внедрении пуансона кривые сдвигов распространяются в глубь металла и деформацией охватывается больший объем металла; кривые равных сдвигов последовательно встречаются между собой, в результате чего происходит образование скалывающих трещин и разделение металла. Эти кривые ограничивают зоны деформации и глубину поврежденного слоя в вырубленной или пробитой заготовке (детали). Поврежденный слой металла можно отжигать или удалять последующей зачисткой.

На рис. 2, а приводится шлиф (макроструктура), полученный при проведении опытов по вырубке из стали (s = 2,2 мм, при зазоре в 15% от s и диаметре матрицы 30 мм). Шлиф наглядно иллюстрирует момент деформации металла после образования трещин и перед разделением материала. Благодаря наличию достаточного зазора (15% от s) наряду с очевидным сдвигом, характерным для процесса вырубки, можно заметить также некоторый изгиб и растяжение волокон. На рис. 2, б и в приведены шлифы латуни в различных стадиях вырубки (s = 1,5 мм, зазор между матрицей и пуансоном 8,7% от s, диаметр матрицы 60 мм). Из рис. 2 видно, что при указанном зазоре, являющемся для данного материала нормальным, имеет место деформация сдвига.

Соответственно вышеуказанным трем стадиям разделения металла поверхность среза вырубленной детали при нормальном зазоре будет также иметь три зоны: 1) слегка погнутая и закругленная с нижней поверхности детали; 2) чисто срезанная режущими кромками матрицы блестящая цилиндрическая полоска, ширина которой характеризует величину углубления пуансона в металл до момента образования скалывающих трещин; 3) слегка шероховатая коническая поверхность скалывания матового цвета. Те же зоны, но только в обратном порядке наблюдаются при пробивке отверстия.

Характер поверхности среза и изменения усилия вырубки при различных условиях

Рис. 15. Характер поверхности среза и кривые изменения усилия

На рис. 3 показан характер поверхности среза и изменения усилия при проникновении пуансона в металл при различных условиях. Рис. 3, а характеризует поверхность среза и изменения усилия при нормальном зазоре когда трещины, идущие от пуансона и матрицы, совпадают. На рис. 3, б показаны срез и изменение усилия при вырубке мягкого металла при малом зазоре (2,7% от толщины), а на рис. 3, в - при вырубке хрупкого материала. Следует отметить, что у хрупких и наклепанных металлов изгиб и растяжение волокон в процессе вырубки почти не наблюдаются. При этом глубина проникновения пуансона в металл до начала его разрушения значительно меньше, чем у пластичных материалов.

В соответствии с описанным механизмом вырубки кривые усилий в зависимости от условий вырубки имеют различный характер. Был получен ряд кривых усилий при вырубке деталей из различных материалов толщиной s = 0,5 ÷ 4 мм.

Рис. 4. Машинные диаграммы вырубки штампом: а - сталь марки Ст3

(s = 3 мм, z = 0,18 мм, Р = 33 500 Н, τ0 = 320 МПа); б - латунь мягкая Л63

(s = 2 мм, z = 0,18 мм, Р = 21 500 Н, τ0 =252 МПа); в - латунь твердая ЛС59-1

(s = 2,9 мм, z= 0,33 мм, Р = 42 400 Н, τ0 = 360 МПа);г - алюминий

мягкий АД1 (s = 2,9 мм, z ;= 0,18 мм, Р = 10 200 Н, τ0 = 88 МПа)

На рис. 4 представлены машинные кривые - диаграммы «усилие - ход пуансона» при вырубке различных материалов (сталь, латунь, алюминий), полученные на прессе Гагарина. Как видно из этих кривых, в зависимости от пластических свойств материала изменяются характер кривой усилия вырубки и продолжительность приложения максимального усилия. У материалов средней твердости (рис. 4, а) выявляется закругленный участок у точки, отвечающей максимальному усилию; у наклепанного (твердого) материала появляется резко выраженная пика усилия (рис. 4, в); у отожженного и пластичного материала (мягкая сталь и латунь, алюминий) имеет место растянутый участок - площадка максимального усилия (рис. 4, б и г).

На этих кривых можно усмотреть характерные для процесса вырубки участки на продолжении всего цикла работы. Участок АБ (рис. 4, a) характеризует упругую зону (первая стадия); от точки Б и В имеет место участок пластической деформации и начало образования скалывающих трещин (вторая стадия), в точке В усилие вырубки достигает максимальной величины Р. По мере дальнейшего сдвига сила Р будет уменьшаться, причем точка Г соответствует концу сдвига - полному разрушению материала. При дальнейшем движении пуансона (в интервале между точками Г и Д) он преодолевает в основном силу трения взаимно смещенных частей металла и усилие вталкивания детали в отверстие матрицы. Участок кривой ЕЖ показывает усилие, необходимое для проталкивания детали через отверстие матрицы.

Необходимо отметить, что машинные диаграммы (рис. 4) фиксируют также и перемещения за счет упругой деформации частей пресса и деталей самого штампа. При опытах автора последнее составляло для пресса Гагарина 0,02-0,8 мм при нагрузках 2000-45 000 Н.

Исходя из представления о физической природе пластической деформации и разрушения металлов, можно заключить, что для большинства пластичных металлов, подвергающихся вырубке, по-видимому, будет справедлива схема разрушения путем среза - внутрикристаллическое разрушение в результате появления вначале большого количества микросрезов (микротрещин), переходящих затем в макротрещины. Для некоторых хрупких материалов, а также при наличии большого зазора процесс вырубки может осуществляться частично и путем отрыва. В этом случае будет иметь место как внутрикристаллическое, так и межкристалличе-ское разрушение или их совместное действие.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2014.01.20   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:05 Проволока стальная марки 12Х18Н10Т (ТС)

12:05 Проволока никелевая марки ДКРПМ НП2, ГОСТ 2179-75

12:05 Труба нержавеющая марки 12Х18Н10Т, ГОСТ 9941-81

12:05 Круг электротехнический марка стали 10880

12:05 39Н проволока ф8 мм

12:05 12Х18Н10Т труба

12:05 ХН75МБТЮ проволока 1,2 мм

12:04 ХН70Ю проволока 1,0 мм

12:04 ХН78Т лист 1,5 мм

12:04 МНЖКТ проволока ф2 мм для сварки

НОВОСТИ

27 Апреля 2017 11:22
Звучание магнитных шариков

28 Апреля 2017 13:04
Запасы железной руды в китайских портах за третью неделю апреля упали на 0,58%

28 Апреля 2017 12:45
”Иркутский алюминиевый завод” освоил выпуск новой продукции

28 Апреля 2017 11:49
Выпуск стали в СНГ в 1-м квартале вырос на 4%

28 Апреля 2017 10:53
Добыча золота на Колыме может быть увеличена в разы

28 Апреля 2017 09:47
В СФУ открыт R&D центр ”Норникеля”

НОВЫЕ СТАТЬИ

Виды и механика процесса хонингования - основы технологии

3Д принтеры для производства металлических изделий

Задвижки чугунные

Офисная мебель

Сварочные работы в промышленности и строительстве

Видеорегистраторы - основные характеристики

Датчики уровня сыпучих материалов

Лазерные уровни в строительстве

Насосы для колодцев и их основные характеристики

Комплектующие для обустройства железнодорожных путей

Особенности сдачи металлолома в пункты приема

Как открыть свой магазин быстро и оснастить его всем необходимым?

А вы знаете, для чего используют транспортерные сетки?

Какие заборы сегодня наиболее эффективно могут защитить объекты транспортной инфраструктуры?

Про упаковку из воздушно-пузырьковой пленки

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.