RU2426979C2 - Procedure for test and assessment of ability of flats to stamping - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: work piece is loaded into draw die, is pressed along flange, and central part of work piece is drawn by deformation force at specified depth. A drawn work piece is extracted form the die and there assessed properties of flat. There is used a rectangular work piece with two holes in central part. Also, dimension of the least side of the rectangular work piece is chosen within ranges 1.5÷1.9D_p, where D_p is diametre of a puncheon of the draw die. Holes in central zone of the work piece have diameter do equal to 0.2÷0.23D_p and are made at distance l₁ within ranges from 10.0÷15.0S₀ of arc of circumference of hole to contour of the puncheon, where S₀ is thickness of a source work piece. Qualitative assessment of process properties of flats is made on base of value of opening of rupture between holes in the work piece, while quantitative assessment of plastic properties is performed by measurement of deformation values of circumferences of grid chart between holes.

EFFECT: more accurate assessment of material formability for various parts at operations of draw forming and selection of optimal grade of flats for stamping specific parts.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to technological methods for testing and evaluating the stampability of sheet metal.

Штампуемость при листовой штамповке оценивают по: а) стандартным и не стандартным механическим характеристикам, б) уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой, в) многочисленным технологическим пробам, г) усилию деформирования при прочих равных условиях.The stamping during sheet stamping is evaluated by: a) standard and non-standard mechanical characteristics, b) the level of metal deformation on the parts obtained by stamping, c) numerous technological tests, d) the deformation force, all other things being equal.

Известно, что по результатам испытаний на одноосное растяжение (по схеме E₁ > 0, Е_2,3 < 0, где Е_1,2,3 - главные деформации) нельзя однозначно судить о штампуемости, поэтому сделано много попыток выведения математических формул с учетом всех стандартных и не стандартных показателей, по которым оценивается пригодность проката к той или иной операции штамповки, а также более универсального способа оценки штампуемости методом, относящимся к технологическим пробам.It is known that according to the results of uniaxial tensile tests (according to the scheme E ₁ > 0, E _2,3 <0, where E _1,2,3 are the main deformations) one cannot unambiguously judge the stampability, therefore, many attempts have been made to derive mathematical formulas taking into account all standard and non-standard indicators, which assess the suitability of the rental for a particular stamping operation, as well as a more universal way to assess stampability by a method related to technological samples.

Известен способ оценки штампуемости по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой (А.А.Кирюшин, Е.В.Афанасьев, Ю.А.Каратеев, «Влияние технологических факторов на штампуемость кузовных деталей автомобиля». Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Информационный сборник 7, 1990, с.6), для этого на листовую заготовку наносят координатную сетку, вытягивают деталь, замеряют искажение координатной сетки после вытяжки, по результатам замеров строят поле деформаций и проводят оценку штампуемости по запасу пластичности и величинам деформаций.There is a method of evaluating stampability by the level of metal deformation on parts obtained by stamping (A.A. Kiryushin, E.V. Afanasyev, Yu.A. Karateev, "The influence of technological factors on the stampability of car body parts." Scientific and technological achievements and best practices information collection 7, 1990, p.6), for this purpose a coordinate grid is applied to the sheet blank, the part is drawn, the distortion of the coordinate grid after drawing is measured, the deformation field is constructed from the measurements, and the stampability is evaluated by stock plasticity and strain values.

Известен способ оценки штампуемости по предельным деформациям с точки зрения потери устойчивости и разрушения, относящийся к технологическим испытаниям - метод Е. Зибеля на продавливание полосы с двумя прорезями (Аверкиев А.Ю. «Технологические испытания (пробы)» - В кн.: «Методы оценки штампуемости листового металла». - М.: Машиностроение, 1985, с 103-110.).There is a method of evaluating stampability by ultimate deformations from the point of view of loss of stability and fracture, related to technological tests — E. Siebel’s method for punching a strip with two slots (A. Averkiev, “Technological tests (tests)” - In: “Methods evaluation of stampability of sheet metal. ”- M .: Mashinostroenie, 1985, p. 103-110.).

Способ осуществляют следующим образом: в полосе из листового металла делают (например, пробивают в штампе) две параллельные прорези, формуют сферическим пуансоном до момента образования трещины в центральной части, при этом фиксируют высоту лунки, усилие выдавливания и вид трещины.The method is carried out as follows: in a strip of sheet metal, two parallel cuts are made (for example, punched in a stamp), formed with a spherical punch until a crack is formed in the central part, while the height of the hole, the extrusion force and the type of crack are fixed.

Известен также способ оценки штампуемости по предельным деформациям с точки зрения потери устойчивости и разрушения, относящийся к технологическим испытаниям, - метод А.Ю. Аверкиева на растяжение образцов с круговыми выточками (Аверкиев А.Ю. Метод оценки штампуемости по диаграммам предельных деформаций. - В кн.: «Методы оценки штампуемости листового металла». - М.: Машиностроение, 1985. с 159-162).There is also a method for evaluating the stampability of ultimate deformations from the point of view of loss of stability and fracture related to technological tests, the method A.Yu. Averkiev on tensile specimens with circular recesses (Averkiev A.Yu. Method of evaluating stampability by diagrams of ultimate deformations. - In the book: "Methods of assessing the stampability of sheet metal." - M .: Mashinostroenie, 1985. from 159-162).

Способ осуществляют следующим образом: образцы 40×160 мм с круговыми выточками в центральной части радиусами R от 10 до 30 мм, причем узкая часть образца не менее 20 мм (расстояние между дугами окружностей - рабочая зона) растягивают на испытательной машине и определяют предельные деформации.The method is as follows: samples of 40 × 160 mm with circular recesses in the central part with radii R from 10 to 30 mm, and the narrow part of the sample of at least 20 mm (the distance between the arcs of the circles is the working area) is stretched on a testing machine and the ultimate strains are determined.

Известен другой способ определения штампуемости листовых материалов (А.С. СССР 934305, МКИ G01N 3/28. Способ определения штампуемости листовых материалов), принятый за прототип.There is another method for determining the stampability of sheet materials (AS USSR 934305, MKI G01N 3/28. A method for determining the stampability of sheet materials), adopted as a prototype.

Способ осуществляется следующим образом: устанавливают в устройство для определения штампуемости дисковую заготовку начальным диаметром D_исх., бóльшим предельного диаметра заготовки. Защемляют заготовку по контуру и образуют углубление в ее средней части, вытягивая заготовку, например, в стакан (чашку). Во время образования углубления фиксируют момент появления трещин и тотчас же прекращают вытяжку. Извлекают заготовку из устройства и замеряют диаметр D_p заготовки. О штампуемости судят по отношению D_исх/D_p, поскольку оно характеризует относительное изменение диаметра D заготовки, чем больше это отношение, тем выше штампуемость.The method is as follows: install in the device for determining the stampability of the disk blank with an initial diameter D _ref. larger than the maximum diameter of the workpiece. Pinch the workpiece along the contour and form a recess in its middle part, pulling the workpiece, for example, into a glass (cup). During the formation of the recesses, the moment of occurrence of cracks is recorded and the drawing is immediately stopped. Remove the workpiece from the device and measure the diameter D _{p of the} workpiece. Punchability is judged by the ratio D _ref / D _p , since it characterizes the relative change in the diameter D of the workpiece, the larger this ratio, the higher the punchability.

Недостатками известных способов оценки штампуемости являются ограничение возможности получения информации, в основном по теоретическим критериям, а также недостаточная точность и надежность оценки штампуемости, так как условия испытаний не соответствуют схемам деформирования и формоизменения заготовки в производственных условиях на реальных штампах вытяжки.The disadvantages of the known methods for evaluating the stampability are the limitation of the possibility of obtaining information, mainly by theoretical criteria, as well as the lack of accuracy and reliability of the assessment of the stampability, since the test conditions do not correspond to the schemes of deformation and shaping of the workpiece in production conditions on real hood dies.

Задача изобретения заключается в создании нового способа испытания и оценки штампуемости листового проката, позволяющего получить качественную оценку технологических и количественную оценку пластических свойств листового проката в большей мере, чем известными способами, соответстующего схеме деформирования и формоизменения заготовки в производственных условиях на операциях вытяжки для деталей разной формы.The objective of the invention is to create a new method for testing and evaluating the stampability of sheet metal, which allows to obtain a qualitative assessment of the technological and quantitative assessment of the plastic properties of sheet metal to a greater extent than by known methods, corresponding to the scheme of deformation and shaping of the workpiece in production conditions on drawing operations for parts of various shapes .

Задача решается за счет того, что способ испытания и оценки штампуемости листового проката включает укладку заготовки в штамп, прижим по фланцу и вытяжку центральной части заготовки усилием деформирования, причем для испытания используют листовую прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной зоне, с размером наименьшей стороны заготовки в пределах 1,5÷1,9 D_p, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, отверстия в центральной части заготовки выполняют диаметром d₀, равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии 1₁, равном 10,0÷15,00 S₀ от дуги окружности отверстия до контура пуансона, где S₀ - толщина исходной заготовки, расстояние между центрами отверстий l₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀.The problem is solved due to the fact that the method of testing and evaluating the stampability of sheet metal includes laying a workpiece in a stamp, pressing on the flange and drawing the central part of the workpiece by a deformation force, and for testing a rectangular sheet workpiece with two holes in the central zone, with the size of the smallest side of the workpiece in the range of 1.5 ÷ 1.9 D _p , where D _p is the diameter of the punch of the exhaust stamp, the holes in the Central part of the workpiece are made with a diameter d ₀ equal to 0.2 ÷ 0.23 D _p , and placed at a distance of 1 ₁ equal to 10.0 ÷ 15.00 S ₀ from the arc of the hole circumference to the punch contour, where S ₀ is the thickness of the initial workpiece, the distance between the centers of the holes l _{2 is} chosen equal to d ₀ + (25.0 ÷ 35.0) S ₀ .

Между дугами окружностей отверстий на заготовке наносят координатную сетку в виде окружностей, вытяжку производят на глубину h, замеряют деформации окружностей координатной сетки, о штампуемости судят по величине раскрытия разрыва между отверстиями и величине деформаций окружностей координатной сетки, чем меньше раскрытие разрыва между отверстиями и чем больше величина деформации окружностей координатной сетки, тем выше штамповочные свойства листового проката.Between the arcs of the hole circles on the workpiece, a grid in the form of circles is applied, the hood is drawn to a depth h, the deformations of the circles of the grid are measured, the formability is judged by the magnitude of the opening gap between the holes and the size of the deformations of the circles of the grid, the smaller the opening gap between the holes and the larger the magnitude of the deformation of the circles of the coordinate grid, the higher the stamping properties of sheet metal.

Изобретение характеризуется следующими графическими материалами: на фиг.1 показана плоская листовая заготовка с отверстиями, на фиг.2 - заготовка после вытяжки, на фиг.3 - заготовка после вытяжки из стали 08ПС с разрывом, на фиг.4 - заготовка после вытяжки из стали 08Ю ОСВ с разрывом, на фиг.5 - заготовка после вытяжки с координатной сеткой, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, d₀ - диаметр отверстий в заготовке, l₁ - расстояние от дуги отверстия в заготовке до контура пуансона, l₂ - расстояние между центрами отверстий в заготовке, h - глубина вытяжки заготовки, а также приведена таблица с результатами оценки технологических и пластических свойств различных марок стали.The invention is characterized by the following graphic materials: FIG. 1 shows a flat sheet stock with holes, FIG. 2 shows a blank after drawing, FIG. 3 shows a blank after drawing from 08PS steel with a gap, FIG. 4 shows a blank after drawing from steel 08YU OSV with a gap, in Fig. 5 - the blank after drawing with a coordinate grid, where D _p is the diameter of the punch of the exhaust stamp, d ₀ is the diameter of the holes in the blank, l ₁ is the distance from the arc of the hole in the blank to the contour of the punch, l ₂ - the distance between the centers of the holes in the workpiece, h is the depth of the hood billets, as well as a table with the results of the evaluation of technological and plastic properties of various steel grades.

Способ осуществляется следующим образом. В вытяжной штамп, установленный на прессе, загружают листовую заготовку, осуществляют прижим фланца заготовки и вытяжку центральной части заготовки усилием деформирования. Для испытания используют листовую прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной зоне. Применение прямоугольной заготовки обусловлено простотой изготовления на гильотинных ножницах. Размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки должен находиться в пределах 1,5÷1,9 D_p. Верхнее ограничение 1,9 D_p выбрано близким значению коэффициента вытяжки для марки стали 08Ю - 2÷2,2 для круглых в плане заготовок. Нижнее ограничение связано с уменьшением величины фланца заготовки при испытании, это снижает активную площадь контакта с прижимными поверхностями вытяжного штампа, что нежелательно.The method is as follows. A sheet blank is loaded into an exhaust stamp mounted on the press, the blank flange is pressed and the central part of the blank is drawn by a deformation force. For the test, a rectangular sheet blank with two holes in the central zone is used. The use of a rectangular blank is due to the simplicity of manufacturing on guillotine shears. The size of the smallest side of the rectangular billet should be in the range of 1.5 ÷ 1.9 D _p . The upper limit of 1.9 D _{p was} chosen close to the value of the drawing coefficient for steel grade 08Y - 2 ÷ 2.2 for round billets. The lower limit is associated with a decrease in the size of the workpiece flange during the test, this reduces the active contact area with the pressing surfaces of the exhaust die, which is undesirable.

Отверстия в центральной части заготовки выполняют диаметром d₀ (фиг.1), равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии 1₁ (фиг.1), равном 10,0÷15 S₀ от дуги отверстия в заготовке до контура пуансона, в частном случае расстояние между центрами отверстий 1₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀.The holes in the Central part of the workpiece are made with a diameter of d ₀ (Fig. 1), equal to 0.2 ÷ 0.23 D _p , and placed at a distance of 1 ₁ (Fig. 1), equal to 10.0 ÷ 15 S ₀ from the arc of the hole in the workpiece to the contour of the punch, in the particular case, the distance between the centers of the holes 1 _{2 is} chosen equal to d ₀ + (25.0 ÷ 35.0) S ₀ .

В центральной части заготовки между отверстиями наносят координатную сетку в виде окружностей, производят вытяжку на фиксированную глубину h (фиг.2), одинаковую для всех марок испытываемых материалов. После извлечения вытянутой заготовки из штампа проводят качественную оценку технологических свойств листового проката по величине раскрытия разрыва между отверстиями.In the central part of the workpiece, a coordinate grid in the form of circles is applied between the holes, the hood is drawn to a fixed depth h (Fig. 2), the same for all grades of tested materials. After extracting the elongated billet from the stamp, a qualitative assessment is made of the technological properties of sheet metal by the magnitude of the opening of the gap between the holes.

Пластические свойства оценивают по величине деформаций окружностей координатной сетки. И чем меньше раскрытие разрыва и больше величина деформации окружностей координатной сетки, тем выше штамповочные свойства листового проката.Plastic properties are evaluated by the magnitude of the deformations of the circles of the coordinate grid. And the smaller the gap opening and the larger the deformation of the circles of the coordinate grid, the higher the stamping properties of sheet metal.

Техническим результатом использования изобретения является обеспечение возможности более точного определения пригодности материала для штамповки различных деталей на операциях вытяжки и выбора оптимальной марки листового проката для штамповки конкретных деталей.The technical result of the use of the invention is to enable more accurate determination of the suitability of the material for stamping various parts in drawing operations and the selection of the optimal grade of sheet metal for stamping specific parts.

Таблица.Table. Результаты оценки технологических и пластических свойств различных сталейEvaluation results of technological and plastic properties of various steels Марка сталиsteel grade Трещина, ммCrack mm Деформации E₁ Deformations E ₁ 08Ю ОСВ08Yu OSV 1,0÷1,51,0 ÷ 1,5 0,26÷0,280.26 ÷ 0.28 08ПС08PS 7,0÷8,07.0 ÷ 8.0 0,21÷0,220.21 ÷ 0.22 08ЮП08UP 0÷0,50 ÷ 0.5 0,22÷0,230.22 ÷ 0.23 размытая шейкаblurry neck

Примечание: значения в таблице получены при одних и тех же технологических параметрах штамповки (давление прижима, глубина и т.д.).Note: the values in the table are obtained with the same stamping process parameters (clamping pressure, depth, etc.).

Claims (2)

1. Способ испытания и оценки штампуемости листового проката, заключающийся в том, что заготовку загружают в вытяжной штамп, прижимают по фланцу и вытягивают центральную часть заготовки усилием деформирования на фиксированную глубину, извлекают вытянутую заготовку из штампа и производят оценку свойств листового проката, отличающийся тем, что используют прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной части, при этом размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки выбирают в пределах 1,5÷1,9 D_p, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, отверстия в центральной зоне заготовки выполняют диаметром d₀, равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии l₁ в пределах 10,0÷15,0 S₀ от дуги окружности отверстия до контура пуансона, где S₀ - толщина исходной заготовки, качественную оценку технологических свойств листового проката производят по величине раскрытия разрыва между отверстиями в заготовке, а количественную оценку пластических свойств производят путем замера величин деформации окружностей координатной сетки, нанесенной между отверстиями.1. The method of testing and evaluating the stampability of sheet metal, which consists in the fact that the workpiece is loaded into an exhaust stamp, pressed along the flange and the central part of the workpiece is pulled by the deformation force to a fixed depth, the elongated workpiece is removed from the stamp and the sheet metal properties are evaluated, characterized in that that they use a rectangular blank with two holes in the central part, while the size of the smallest side of the rectangular blank is chosen within 1.5 ÷ 1.9 D _p , where D _p is the diameter of the exhaust punch about the stamp, the holes in the central zone of the workpiece are made with a diameter d ₀ equal to 0.2 ÷ 0.23 D _p , and placed at a distance l ₁ within 10.0 ÷ 15.0 S ₀ from the arc of the circle of the hole to the contour of the punch, where S ₀ is the thickness of the initial billet, a qualitative assessment of the technological properties of sheet metal is made by the magnitude of the opening gap between the holes in the billet, and a quantitative assessment of the plastic properties is produced by measuring the values of the deformation of the circles of the coordinate grid applied between the holes. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между центрами отверстий в заготовке 1₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀. 2. The method according to claim 1, characterized in that the distance between the centers of the holes in the workpiece 1 _{2 is} chosen equal to d ₀ + (25.0 ÷ 35.0) S ₀ .

Images