Принципы построения режимов деформирования
Развитие процессов ОМД
Равномерность растяжения
Характеристика слитков
Понятие крупного слитка
Факторы режима деформирования
Напряженно-деформированное состояние
Повышение эффективности
Рационализация кузнечного слитка
Отработка режимов обжатия
Заданные тепловые поля
Площадь поверхности
Режимы нагрева и охлаждения металла
Тепловые режимы
Производство поковок из слитков
Проработка торцовых зон
Технологические и деформационные параметры бойков
Процесс ковки полых поковок
Экспериментальное деформирование
Очаг деформации
Особенности ковки трех лепесткового слитка
Заготовки
Деформационный эффект бойков
Производство заготовок для машиностроения
Технологии ОМД
Производство заготовок валов
Схема течения металла
Производство кольцевых заготовок
Полу горячая штамповка
Производство дисков и пластин
Производство труб
Процессы деформирования металлов
Технология жидкой штамповки
Жидкая штамповка
Подготовка исходных материалов для штамповки
Отрезка заготовок
Пробивка отверстий
Инструментальная оснастка
Отрезка заготовок из пруткового материала
Скорости движения
Штампы повышенной точности
Обработка металлов давлением в холодном состоянии
Предварительная подготовка заготовок
Холодная объемная обработка металлов давлением
Холодная объемная штамповка
Расчет технологических параметров
Гидродинамическая обработка
Глубокая вытяжка
Ротационная вытяжка
Гидровзрывное формообразование
Повышения безопасности формообразования
Трение
Опыты на стальных образцах

Технологические и деформационные параметры бойков

Основное назначение кузнечного инструмента — получение поковок заданной формы, а также обеспечение требуемой схемы напряженно-деформированного состояния в обрабатываемом металле.
 На плоских бойках, варьируя величиной подач и углами кантовок, получают большинство конфигураций, встречающихся при изготовлении поковок средней сложности формы. Для того чтобы повлиять на напряженно-деформированное состояние металла, изменяют величину подачи или ширину плоского бойка (узкие бойки —для преимущественной продольной деформации при протяжке на оправке или раскатке). С целью ограничения уширения, а также достижения более ярко выраженного трехосного неравномерного сжатия применяют так называемые вырезные и комбинированные (нижний — вырезной, верхний — плоский) бойки с продольным по отношению к оси заготовки расположением выреза. Такие бойки имеют большое число разновидностей по углу выреза (чаще всего от 90, 105, 110, 120, 135°) и по радиусу скругления выреза, с зазором между заготовкой и вершиной выреза в пределах различного угла охвата у и без указанного зазора. Связь углов охвата у и выреза для бойков всех видов определяется следующими тригонометрическими соотношениями:
 Наибольшая глубина выреза зависит от величин Р и RK (с увеличением р и RK глубина выреза уменьшается). Глубина выреза, рассчитанная по размеру заготовки в конце протяжки RK, определяет возможную величину обжатия при ковке данными бойнами.
Если принять, что размер исходной заготовки не может превысить ширину выреза, то наибольшая возможная упаковка в вырезных бойках определится из соотношения
 Общее правило состоит в том, что чем больше угол выреза, тем больше возможна упаковка в данных бойках. В этом заключается преимущество бойков с большим углом выреза.
 В случае применения комбинированных бойков рабочее пространство их увеличивается как в результате возрастания глубины, так и вследствие увеличения ширины выреза. Наибольшая глубина выреза комбинированных бойков повышается относительно вырезных на величину RK, тогда. Пропорционально увеличивается и ширина выреза, поскольку Ь"ъ = 2hB х X tg р/2. Аналогичный расчет для комбинированных бойков показывает большие значения уковки. При р = 90° Кпр — 5,8, а при р = 120° Кпр = 13,0, что примерно в 3 раза больше, чем для вырезных бойков. Таким образом, наибольшую уковку металла можно произвести в комбинированных бойках с большим углом выреза; вырезные бойки с небольшим углом выреза в этом отношении невыгодные, так как обладают меньшими возможностями для проковки металла.
 Углы охвата и выреза используются для расчета обжатий, анализа распределения деформаций по сечению (формы и очертания очага деформации и жестких зон), а также характера напряженного состояния металла; угол охвата обычно является величиной расчетной для определения угла кантовки. При угле кантовки, меньшем угла охвата, каждое следующее обжатие перекрывает предыдущее. Чем больше угол выреза бойков, тем меньше угол охвата, и поэтому пропорционально уменьшается угол кантовки. Таким образом, с увеличением угла выреза число обжатий заготовки для каждого перехода увеличивается, а производительность работы уменьшается. В процессе ковки-протяжки по мере уменьшения диаметра поковки производят смену бойков (или вкладышей) для изменения угла выреза, необходимого для обеспечения интенсивной вытяжки и оптимальной схемы напряженно-деформированного состояния металла. Если применять бойки, позволяющие изменять угол выреза в процессе ковки, то не только устраняются потери времени на смену инструмента, но становятся ненужными дополнительные вкладыши с различными углами выреза — экономится штамповая сталь, появляется возможность использования более дорогостоящей стали с лучшими свойствами.
 Анализ условий деформирования металла кузнечным инструментом позволил установить третье весьма важное качество кузнечного инструмента, связанное с возможностью интенсифицикации проковки металла. Рассмотрим этот вопрос более подробно. При деформировании металла по любой технологической схеме удается с помощью современных средств анализа (оптического метода, муара, линий скольжения и т. п.) установить не только форму и размеры очага деформации, но и зоны, области, плоскости наибольшей нормальной или сдвиговой деформации. Чем больше число плоскостей максимального сдвига удается обеспечить и чем большую протяженность эти плоскости получают, тем при меньшей деформации наступает разрушение литой структуры, заварка литейных несплошностей и раздробление ликвационных зон. В общем случае речь идет не о плоскостях сдвига, но о поверхностях сдвига, а в количественном отношении — об удельной величине сдвиговой поверхности на единицу деформируемого объема (см1): где—суммарная поверхность максимальных сдвигов; V — деформируемый объем (или объем очага деформации для единичного обжатия).
 Рельефный инструмент. Рельефный боек можно рассматривать как группу выпуклых (конических) бойков или группу вырезных бойков, сопряженных между собой рядами различной направленности. При обжатии рельефным бойком металл обжимается не только выступами, но и в вырезах (выемках). Такая деформация создает условия для образования многих очагов деформации и большой общей поверхности сдвигов. При деформировании рельефным инструментом теоретически можно получить весьма большую величину 5СДВ. Рельефные бойки обеспечивают также решение другой задачи, состоящей в расчленении крупных зон затрудненной деформации, неизбежных при ковке, на ряд мелких слабо развитых зон, которые при последующем обжатии заготовки попадают в зоны сдвиговой деформации, и затрудненность деформации устраняется вообще. С точки зрения решения этой последней задачи рельефные бойки могут иметь любое число N и размеры отдельных выступов и вырезов рельефа бойка (чем больше, тем эффективнее решение). Однако для возможности получения сквозных плоскостей максимальных сдвигов должно быть выдержано определенное соотношение между размером выступа по подошве и высотным размером заготовки в конце деформации.
 Это соотношение размеров выступов и высоты заготовки в конце обжатия показывает, что чем больше высота поковки, тем крупнее должны быть выступы, исходя из условия получения наибольшей величины 5СДВ. На практике высота различных поковок не одинакова, а в процессе ковки обжимаемые участки укорачиваются, в связи с чем целесообразно ориентироваться на универсальные условия, при которых выступы имеют некоторые средние размеры, а количество их ограничено небольшим числом N, которым может быть любое целое число. Получение N выступов или п. рядов, или п. — 1 вырезов возможно при образовании на бойке вырезов поперечного, продольного, диагонального или скошенного профиля, а также в виде концентрических или криволинейных вырезов и их различных комбинаций. В случае криволинейной границы между инструментом и металлом образуются не плоскости, а поверхности максимального сдвига. Роль продольных и поперечных границ между инструментом и металлом сводится к созданию условий возникновения соответствующих плоскостей максимального сдвига, которые способствуют образованию первичных (в поперечном и продольном сечении) и вторичного ковочных крестов. В условиях осадки цилиндрической или квадратной заготовки рельефным бойком понятие поперечные и продольные вырезы или ряд выступов не имеет смысла. При протяжке, когда две стороны очага деформации обычно сопрягаются с внешней (жесткой) частью заготовки, направление вырезов является существенным. Очертания вырезов (в том числе криволинейных) имеют значение во всех случаях ковки. Простейший рельефный инструмент при двух выступах по обе стороны выреза может быть выполнен в двух вариантах: 1) с продольным вырезом; 2) с поперечным вырезом. Бойки с одним продольным вырезом вдоль оси заготовки — вырезные бойки — общеизвестны и имеют много разновидностей 1. При ковке такими бойками деформация металла происходит внутри выреза. При ковке бойками с поперечными вырезами деформация металла осуществляется выступами. Такие бойки позволяют интенсифицировать проковку металла, осуществляя ее с увеличенной производительностью, поскольку обжатия происходят одновременно в нескольких очагах деформации. Подача при ковке такими бойками должна быть согласована с размерами ширины выреза, промежутка между ними и расстояниями от края бойка. Ширина выреза должна быть меньше ширины выступа бойков для того, чтобы при очередной подаче образованные утолщения на заготовке могли быть полностью обжаты. С целью интенсификации проковки бойками с продольными вырезами можно применять модификации этих бойков.
 Ступенчатые бойки. Для интенсификации ковки может иметь значение не только величина 5СДВ, но и дробность деформации, повышение которого без снижения производительности может быть обеспечено ступенчатыми бойками. Плоскоступенчатые бойки должны иметь ступени различной длины, чтобы компенсировать удлинение заготовки при каждом обжатии. Чтобы чрезмерно не увеличивать размер бойков вдоль направления ковки, число ступеней следует устанавливать 2—3. Это относится и к вырезным ступенчатым бойкам. У комбинированных ступенчатых бойков верхний оформлен как вырезной, а нижний как плоский ступенчатый боек. Эти бойки могут иметь также вспомогательный вертикальный вырез. В целях дальнейшего увеличения эффективности ступенчатых бойков можно применять ступени скошенной, елкообразной, полукруглой и волнистой формы. Дополнительные преимущества ступенчатых бойков против вырезных состоят в возможности получения больших обжатий за каждый ход. Если увеличение производительности бойков с поперечным вырезом объяснялось развитием обжимаемой контактной площади, то в данном случае благодаря дробности деформации и рекристаллизационному процессу, протекающему в промежутке между соседними обжатиями, общее обжатие заготовки (рассчитанное по разности высот до и после выхода из бойков) получается еще более значительным, что и дает дополнительное повышение производительности работы.
 Как уже отмечалось, для определения сдвиговой деформации и эффективности ковки бойками различной конструкции можно воспользоваться выражением 5СДВ = S/V. Определение удельной величины сдвиговой поверхности на единицу деформированного объема сопряжено с расчетом действительной суммарной поверхности сдвигов J5 в деформируемом объеме V, который зависит не только от размеров и типа рабочего пространства бойков, но и от габаритов очага деформации. В простейшем случае при обжатии заготовки "квадратного сечения плоскими бойками в очаге деформации кубической формы образуется две пары плоскостей сдвига общей площадью 5 = 4F/sin а = 5,66F. Тогда для очага деформации в 1 мм3, 1 см3 и т. д. 5СДВ =%5,66F, V = = 5,66/#, мм"1, см"1 (где Н—толщина заготовки). Для более сложных схем деформации бойками с поперечными и дополнительными вырезами следует учесть более развитые границы очага деформации, по которым образуются плоскости максимальных сдвигов. Чем больше число очагов деформации и относительная протяженность каждого из них, тем эффективнее происходит проковка металла. Величину |§§§ можно приблизительно определить по выражению 2Lrp#///2, где Lrp — общая протяженность границ очагов за одно обжатие с учетом суммы криволинейных или ломаных участков этих границ; Н — высота обжимаемой заготовки. Тогда 5СДВ = l,41pp/Ff где F —площадь сечения обрабатываемой заготовки.




 
Яндекс.Метрика