RU2655636C1 - Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку - Google Patents
Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655636C1 RU2655636C1 RU2017106529A RU2017106529A RU2655636C1 RU 2655636 C1 RU2655636 C1 RU 2655636C1 RU 2017106529 A RU2017106529 A RU 2017106529A RU 2017106529 A RU2017106529 A RU 2017106529A RU 2655636 C1 RU2655636 C1 RU 2655636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- workpiece
- punch
- technological
- padding
- test
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- CQZCVYWWRJDZBO-UHFFFAOYSA-N diphenyliodanium;nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.C=1C=CC=CC=1[I+]C1=CC=CC=C1 CQZCVYWWRJDZBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- BCGWQEUPMDMJNV-UHFFFAOYSA-N imipramine Chemical compound C1CC2=CC=CC=C2N(CCCN(C)C)C2=CC=CC=C21 BCGWQEUPMDMJNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 241000842962 Apoda limacodes Species 0.000 description 1
- 206010012335 Dependence Diseases 0.000 description 1
- BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N NAD zwitterion Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к листовой штамповке, в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости, а также для использования в CAD/CAE-системах при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки. Сущность: из испытуемого листового материала вырезают заготовку, на заготовку наносят делительную сетку, заготовку укладывают в оснастку испытательной машины, под заготовку подкладывают технологическую прокладку таких же размеров, что и заготовка, из материала, показатели пластичности которого не ниже показателей пластичности испытуемой заготовки, а отверстие в технологической прокладке выполнено диаметром, меньшим диаметра пуансона, контактирующие поверхности технологической прокладки и заготовки обезжиривают и между ними насыпают порошок типа канифоли, перед вытяжкой между технологической прокладкой и пуансоном и прижимом, непосредственно над торцом пуансона, укладывают антифрикционную прокладку таких габаритных размеров, чтобы в процессе испытания технологическая прокладка касалась поверхностей пуансона только через эту антифрикционную прокладку. На испытательной машине двойного действия с нижним приводом и двумя наружным и внутренним ползунами прижатие фланцев заготовки и технологической прокладки выполняют прижимом оснастки при ходе наружного ползуна вверх с минимальной, для устранения складкообразования фланцев при вытяжке, силой прижима, вытяжку осесимметричной детали из заготовки осуществляют дном вверх с использованием технологической и антифрикционной прокладок на проход пуансоном, его образующей рабочей кромки, выполненной с плавно уменьшающейся кривизной, в матрицу оснастки при ходе внутреннего ползуна вверх, при проведении испытаний габаритные размеры заготовки постепенно увеличивают до предельных размеров, при превышении которых вытяжка на проход пуансоном в матрицу приводит к отрыву дна детали от стенки, получают машинную диаграмму зависимости силы вытяжки и силы прижима по ходу вытяжки. Рассчитывают предельный коэффициент вытяжки, относительную высоту вытянутой детали по наибольшей впадине на стенке детали, максимальную силу вытяжки и минимальную силу прижима, вблизи опасного сечения детали с минимальной толщиной по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций. Технический результат: возможность построить дополнительные точки на диаграмме предельных деформаций (ДПД) и за счет этого повысить точность ДПД и точность применения ДПД в CAD/CAE-системах, сокращение времени и повышение качества проектирования технологических процессов и оснастки для листовой штамповки, экономия листового материала, а также упрощение выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области листовой штамповки, в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости как возможности получения пластических деформаций без разрушения листовой заготовки, полученной из листового материала, на формоизменяющих операциях листовой штамповки, а также для построения точек на диаграмме предельных деформаций (ДПД) и использования в CAD/САЕ-системах (Computer-Aided-Design/Computer-Aided-Engineering-системах) при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки перед их внедрением в автомобильной и других отраслях промышленности.
Известен способ испытания листовых материалов на вытяжку путем укладки заготовки из испытуемого листового материала в устройство, прижатия фланца заготовки между матрицей и прижимом и вытяжки цилиндрического колпачка пуансоном в матрицу (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - Л.: Издательство "Машиностроение", 1979, с. 500, рис. 397, в). Недостатки известного способа: не применяются современные антифрикционные прокладки между пуансоном и заготовкой, обеспечивающие получение больших деформаций заготовки и большего количества точек на ДПД, на заготовку не наносится делительная сетка с целью определения деформаций вблизи места отрыва дна вытягиваемой детали от стенки.
Известен способ построения диаграммы предельных деформаций на основе относительного равномерного удлинения δр по ГОСТ 11701-84. "Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент" (Жарков В.А. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 7. Испытание и правка растяжением. - Вестник машиностроения, 2013, №3, с. 43-48). Однако этот способ не учитывает того, что δр в начале образования шейки на образце значительно меньше относительного удлинения в конце образования шейки и вблизи места разрыва образца.
Известны испытания на формовку вырезанных из листов образцов и заготовок (Жарков В.А. Испытания материалов. Формовка листов, лент и полос. - Вестник машиностроения, 2017, №1). Недостаток этих испытаний вырезанных из листов образцов и заготовок заключается в том, что характер деформаций вблизи места разрушения заготовки при ее растяжении, формовке или обтяжке пуансоном в матрицу, когда жестко зажатый край заготовки не перемещается к отверстию матрицы с получением только за счет утонения заготовки неглубоких и невысоких деталей, не соответствует характеру деформаций вблизи места разрушения заготовки при вытяжке, например, широко применяемых в промышленности листоштампованных осесимметричных деталей, когда край заготовки перемещается к отверстию матрицы с получением глубоких и высоких деталей. Поэтому для построения диаграмм предельных деформаций (ДПД), утонений (ДПУ), интенсивностей деформаций (ДПИД) и интенсивностей напряжений (ДПИН) и напряжений (ДПН) необходимо дополнительно проводить испытания листов на осесимметричную вытяжку деталей с известным из сертификата поставщика листов ограниченным количеством (без ДПД, ДПУ, ДПИД, ДПИН, ДПН) механических свойств по ГОСТ 11701-84.
Задача изобретения состоит в определении рациональных параметров вытяжки осесимметричных деталей на производстве, дополнение ДПД листовых материалов точками на основе испытаний на осесимметричную вытяжку, более точного применения ДПД в CAD/CAE-системах, сокращении времени и повышении качества проектирования технологических процессов и оснастки для листовой штамповки, получении экономии листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также в упрощении выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например листоштампованных деталей автомобилей и другой техники.
Задачу решают следующим образом. Для определения вероятности разрушения листовой заготовки на формоизменяющих операциях листовой штамповки, таких как вытяжка или формовка сложных деталей типа осесимметричных, коробчатых или кузовных, растяжение или обтяжка листов, используют два критерия:
1) разрушение в результате деформаций: на каждом этапе деформирования листовой заготовки точки с координатами наименьшей главной деформации ε2 и наибольшей главной деформации ε1 для всех элементов листовой заготовки должны располагаться ниже ДПД листового материала 
с определенным запасом Pd пластичности по деформациям; при заданной абсциссе ε2 принимают ординату ε1 до ДПД за 1;
2) разрушение в результате напряжений: точки с координатами главных напряжений σ1 и σ2 должны располагаться внутри ДПН листового материала 
с определенным запасом Ps пластичности по напряжениям; ДПН строят с помощью ДПД по уравнениям связи между деформациями и напряжениями; ДПН соответствует предельному эллипсу пластичности σ1 2-σ1σ2+σ2 2=σS 2.
Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку заключается в той, что выполняют укладку заготовки из испытуемого листового материала в оснастку на испытательной машине, производят прижатие фланца заготовки между матрицей и прижимом, выполняют вытяжку заготовки пуансоном в матрицу, отличающийся тем, что из испытуемого листового материала вырезают круглую заготовку, на заготовку наносят делительную сетку, предварительно под заготовку подкладывают технологическую прокладку таких же размеров, что и заготовка, из материала, показатели пластичности которого не ниже показателей пластичности испытуемой заготовки, а отверстие в технологической прокладке выполнено диаметром, меньшим диаметра пуансона, контактирующие поверхности технологической прокладки и заготовки обезжиривают и между ними насыпают порошок типа канифоли с целью увеличения трения, перед вытяжкой между технологической прокладкой и пуансоном и прижимом, непосредственно над торцом пуансона, укладывают антифрикционную прокладку типа пленки из полиэтилена или тефлона без отверстия или с отверстием и таких габаритных размеров, чтобы в процессе испытания технологическая прокладка касалась поверхностей пуансона только через эту антифрикционную прокладку, на испытательной машине двойного действия с нижним приводом и двумя наружным и внутренним ползунами прижатие фланцев заготовки и технологической прокладки выполняют прижимом оснастки при ходе наружного ползуна вверх с минимальной, только для устранения складкообразования фланцев при вытяжке, силой прижима, вытяжку осесимметричной детали из заготовки осуществляют дном вверх с использованием технологической и антифрикционной прокладок на проход пуансоном в матрицу оснастки при ходе внутреннего ползуна вверх, при проведении испытаний габаритные размеры заготовки постепенно увеличивают до предельных размеров, при превышении которых вытяжка на проход пуансоном в матрицу приводит к отрыву дна детали от стенки, получают машинную диаграмму зависимости силы вытяжки и силы прижима по ходу вытяжки, рассчитывают предельный коэффициент вытяжки, относительную высоту вытянутой детали по наибольшей впадине на стенке детали, максимальную силу вытяжки и минимальную силу прижима, вблизи опасного сечения детали с минимальной толщиной по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций. Образующую рабочей кромки пуансона выполняют с плавно уменьшающейся кривизной для увеличения перемещения элементов заготовки при испытании и увеличения деформаций центральной части заготовки до разрыва заготовки.
В частном случае, из запредельной заготовки с запредельным коэффициентом вытяжки осуществляют вытяжку осесимметричной детали с широким фланцем на предельную глубину со смещением края заготовки, после чего происходит отрыв дна от стенки вытягиваемой детали; вблизи места отрыва по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций; одновременно строят зависимость предельной глубины вытяжки до разрушения заготовки от запредельного коэффициента вытяжки.
Напряжение текучести σS в зависимости от интенсивности деформаций εi=ln(1+δр) рассчитывают с учетом упрочнения заготовки по формуле Жаркова В.А. (Жарков В.А. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 7. Испытание и правка растяжением. - Вестник машиностроения, 2013, №3, с. 43-48):
σS=σ0,2+σB(1+δр)εi n, n=ln{1-σ0,2/[σB(1+δр)]}/ln[ln(1+δр)],
где предел текучести σ0,2 или σT, предел прочности σB и δp для начала образования шейки на образце определяют по ГОСТ 11701-84.
ДПД листового материала в виде функциональной зависимости 
строят по точкам, базовые точки получают в том числе по данному способу испытания на осесимметричную вытяжку. Для различных параметров испытания получают различные точки на ДПД.
Для построения ДПД на заготовку толщиной s0 наносят ячейки делительной сетки, обычно в виде окружностей диаметром 
Диаметр ячеек подбирают таким образом, чтобы после испытания вблизи места разрыва заготовки окружности превращались в овалы или эллипсы с малой осью симметрии длиной 
и большой осью симметрии длиной 
а толщина 
заготовки плавно увеличивалась в направлении от места разрыва контуру заготовки по нормали к линии разрыва. При этом сдвиговые деформации и касательные напряжения в направлении малой и большой осей овала равны нулю, вследствие чего линейные деформации ε1 и ε2 и напряжения σ1 и σ2 соответственно в направлении большой и малой осей овала являются главными. Третье главное напряжение σ3 в направлении толщины листового материала равно нулю. Оси овалов 
и 
измеряют и рассчитывают 
и 
в центре ячейки. Третью главную деформацию 
рассчитывают или по результатам измерений толщины 
в центре ячейки, или из условия ε1+ε2+ε3=0 несжимаемости листового материала: ε3=-ε1-ε2. Если измеряют все три деформации ε1, ε2 и ε3, то условие несжимаемости используют для оценки точности измерений.
Для построения ДПД на сетке прямоугольной системы координат откладывают: в положительном и отрицательном направлениях горизонтальной оси абсцисс - наименьшую деформацию 
в положительном направлении вертикальной оси ординат - наибольшую деформацию 
причем из условия ε1+ε2+ε3=0 несжимаемости листового материала следует, что из трех деформаций ε1, ε2 и ε3 как минимум одна деформация во время пластического деформирования листового материала имеет положительное значение. Так как разрушение заготовки в процессе испытания или заготовки из листового материала в процессе штамповки детали может происходить только вследствие утонения, то всегда 
и деформации 
ячейки вблизи места разрыва заготовки или заготовки всегда будут иметь отрицательные значения.
Левая половина ДПД при ε2<0 соответствует одноосному растяжению образцов из листового материала и растяжению со сжатием заготовок по данному способу испытания на осесимметричную вытяжку, ось ε2=0 - плоской деформации, правая половина ДПД при ε2>0 - двухосному растяжению при формовке листового материала.
На производстве для повышения точности и качества, а также для оценки штампуемости детали, на заготовку наносят делительную сетку, после штамповки в опасных местах детали по сеткам рассчитывают деформации, сравнивают их с ДПД, определяя запас пластичности до разрушения, и, в случае необходимости, назначают меры для уменьшения деформаций в опасных местах и сокращения процента брака при отладке технологических процессов. Часто расчет деформаций заготовки по сеткам заменяют или совмещают с CAD/CAE-моделированием, например, в CAD/CAE-системе Marc корпорации MSC Software (США) или в программе AutoForm фирмы AutoForm Engineering GmbH (Швейцария); при CAD/CAE-моделировании также необходима ДПД.
Сущность способа испытания с помощью оснастки для испытательной машины показана на фиг. 1, слева от вертикальной оси - перед испытанием, справа - после вытяжки осесимметричной детали: 1 - пуансон с плоским торцом диаметром Dp и закруглением кромки радиусом rp, 2 - матрица с отверстием диаметром Dm и с закруглением кромки радиусом rm, 3 - прижим, 4 - заготовка, 5 - антифрикционная пленка, 6 - технологическая прокладка с отверстием диаметром Dh, 7 - видеокамеры.
На стандартной испытательной машине двойного действия с нижним приводом и двумя наружным и внутренним ползунами способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку заготовки дном вверх в устройстве с пуансоном с плоским дном, матрицей и прижимом реализуют следующим образом. Из испытуемого листового материала вырезают круглую заготовку 4 диаметром D=2R. Как варианты, вырезают прямоугольную, квадратную или иной формы заготовку, контур которой описан вокруг окружности диаметром D. На заготовку наносят делительную сетку для измерения ее до испытания и после испытания и расчета предельных деформаций заготовки перед разрушением.
Для уменьшения трения и за счет этого царапин и задиров на заготовке при ее перемещении по инструментам штампа при вытяжке, улучшения двухосного растяжения и увеличения деформаций центральной части заготовки над торцом пуансона 1, под заготовку подкладывают технологическую прокладку 6 ориентировочно таких же размеров, как и заготовка, из материала, показатели пластичности которого в виде относительного равномерного удлинения и относительного удлинения после разрыва по ГОСТ 11701-84 не ниже показателей пластичности испытуемой заготовки. Если заготовка изготовлена из низкоуглеродистой стали, технологическую прокладку 6 выполняют также из низкоуглеродистой стали той же или более пластичной марки. Отверстие в технологической прокладке 6 диаметром Dh, меньшим диаметра Dp пуансона 1, зачищают от заусенцев и полируют, чтобы при испытании края отверстия прокладки не разрывались, а разрывалась только центральная часть заготовки над этим отверстием. Контактирующие поверхности технологической прокладки 6 и заготовки 4 обезжиривают и между ними насыпают порошок типа канифоли с целью увеличения трения, чтобы прокладка 6 за счет трения способствовала как можно большему деформированию центральной части заготовки 4 до разрушения.
Для уменьшения трения между технологической прокладкой 6 и пуансоном 1 укладывают антифрикционную прокладку 5 в виде тонкой пленки из полиэтилена или тефлона таких габаритных размеров, чтобы в процессе испытания технологическая прокладка 6 касалась поверхности пуансона 1 только через эту антифрикционную прокладку 5. На верхнюю и нижнюю поверхности антифрикционной прокладки 5 наносят смазочный материал.
На испытательной машине прижатие фланца заготовки выполняют прижимом оснастки при ходе наружного ползуна вверх с минимальной, только для устранения складкообразования фланца при вытяжке, силой прижима Q. Вытяжку заготовки осуществляют дном вверх на проход пуансоном в матрицу оснастки при ходе внутреннего ползуна вверх.
За процессом испытания наблюдают сверху через отверстие матрицы 2 визуально или с помощью видеокамер 7 и связанных с ними компьютером, и при начале разрушения, который характеризуется появлением сначала невидимых на просвет мелких трещин в опасном месте с минимальной толщиной, а затем и видимой на просвет одной трещины на всю толщину заготовки и падением фиксируемой приборами силы формовки, испытание останавливают.
При проведении испытаний габаритные размеры заготовки постепенно увеличивают до предельных размеров, при превышении которых вытяжка на проход пуансоном в матрицу приводит к отрыву дна детали от стенки. Получают машинную диаграмму зависимости силы вытяжки и силы прижима по ходу вытяжки. Рассчитывают предельный коэффициент вытяжки, относительную высоту вытянутой детали по наибольшей впадине на стенке детали, максимальную силу вытяжки и минимальную силу прижима. Вблизи опасного сечения детали с минимальной толщиной по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций.
Видеокамеры 7 фиксируют формоизменение заготовки и передают информацию в компьютер для построения тех точек ДПД, которые позволяет получить данный способ испытания.
На фиг. 1 и фиг. 2 образующая L рабочей кромки пуансона имеет плавно уменьшающуюся кривизну для увеличения перемещения элементов заготовки при испытании и увеличения деформаций центральной части заготовки до разрыва заготовки.
Из предельной заготовки (фиг. 1) диаметром Dlim, когда еще возможна надежная вытяжка детали с предельной высотой Hlim '=Hlim/[(d1+d2)/2]=Hlim/d12=Hlim/[(Dm+Dp)/2] пуансоном на проход в матрицу с предельным коэффициентом вытяжки Klim=Dlim/[(d1+d2)/2]=Dlim/d12=Dlim/[(Dm+Dp)/2] и предельной силой вытяжки Flim=F1-Q, где d1 - максимальный (для цилиндрических, конических и ступенчатых деталей) наружный диаметр стенки вытягиваемой детали между закруглениями у дна и фланца (если имеется фланец), равный диаметру матрицы Dm, d2 - минимальный внутренний диаметр стенки детали, равный диаметру пуансона Dp, средний диаметр детали d12=(d1+d2)/2, F1 - сила штамповки F1=Flim+Q по приборам пресса и штампа или по приведенным ниже расчетам в инженерной теории и в CAD/CAE-системе. Если при Klim выполнить незавершенную (не на проход) вытяжку, то получают деталь с узким фланцем.
Из запредельной заготовки (фиг. 2) с запредельным коэффициентом вытяжки вытяжка детали с широким фланцем возможна лишь на предельную глубину hlim ' со смещением края заготовки от D до 
при 
после чего происходит отрыв дна от стенки вытягиваемой детали силой 
Q или 
- минимальная сила прижатия от складкообразования фланца заготовки, предварительно определяемая по справочникам и уточняемая при испытании. Вблизи места отрыва по изменению делительной сетки определяют координаты точек ε1, ε2 и наносят эти точки на ДПД. Одновременно строят зависимость 
при K≥Klim, и если K=Klim, то h=Hlim.
В дополнение или вместо ДПД (если ДПД отсутствует) глубину планируемой к вытяжке детали с фланцем h'=h/d12=h/[(Dp+Dm)/2] или без фланца H'=H/d12=H/[(Dp+Dm)/2] с учетом обрезки неровного края детали после вытяжки на производстве сравнивают с hlim ' или Hlim ', полученной в результате натурных испытаний по данному способу или CAD/CAE-моделирования. Причем Hlim ' определяют по наибольшей впадине на стенке детали, Hlim ʺ - по наибольшему выступу, а степень неравномерности высоты, называемой фестонообразованием, равна χ=(Hlim ʺ-Hlim ')/Hlim '⋅100% при коэффициенте анизотропии Жаркова В.A. Zθ=(ε3-ε2)/(0,5ε1)100%, где θ - угол наклона большой оси овала ячейки сетки после испытания к направлению прокатки листа (Жарков В.А. Испытания материалов. Классификация и теория // Вестник машиностроения. 2016. №6. С. 51-58). Если Р=(1-h'/hlim ')100%>Plim или P=(1-H'/Hlim ')100%>Plim, то деталь рекомендуется к изготовлению на производстве, где Plim - запас или резерв пластичности заготовки, ориентировочно (в зависимости от отличий условий испытаний и производства), равный относительному равномерному удлинению заготовки δp по ГОСТ 11701-84. Размеры заготовки сначала определяют по справочникам из условия равенства срединной поверхности детали и заготовки, далее оценивают возможность вытяжки детали без разрушения заготовки на основании результатов испытаний по данному способу, а затем уточняют при CAD/CAE-моделировании и отладке штампа для вытяжки.
На всех испытаниях регистрируются изменения предварительно нанесенной на заготовку делительной сетки с целью построения точек ДПД 
а также параметры: цвет и шероховатость поверхности заготовки до и после разрушения, вид трещины, hlim ', Hlim ', Klim, 
α, Klim'=[(Dlim-d12)/Dlim]100%={[Dlim-(Dm+Dp)/2]/Dlim}100%, минимальная толщина smin заготовки вблизи места разрушения, силы Flim, 
F2, Q, 
их отношения 
складкообразование заготовки и опасность перехода складок из фланца на стенки вытягиваемой детали, пружинение вытянутой детали после удаления со штампа.
Если для вырубки круглых заготовок требуется дорогостоящий штамп, то отрезку прямоугольных заготовок можно осуществлять на гильотинных ножницах, к тому же такая отрезка дает экономию листа за счет исключения перемычек по сравнению с вырубкой. Если при укладке в оснастку в испытательной машине углы квадратной заготовки расположить в том направлении, где при вытяжке круглой заготовки на стенке вытянутой детали образуется максимальная впадина из-за анизотропии листа, то можно на N процентов увеличить предельную высоту детали после обрезки неровного края стенки детали; определение N является одной из целей данного испытания. По мере изменения параметров вытяжки получают различные точки на ДПД.
Способ применяют также для исследования влияния различных смазочных материалов и покрытий в сочетании с различными антифрикционными прокладками на предельную глубину детали. Сравнивая коэффициент вытяжки K=D/[(d1+d2)/2]=D/[(Dp+Dm)/2] и глубину h'=h/[(d1+d2)/2]=h/[(Dp+Dm)/2] формоизменения, поля деформаций и напряжений штампуемой детали, на которую предварительно нанесли делительную сетку, с предельными значениями Klim, hlim '=hlim/[(d1+d2)/2], полями и ДПД после испытания по данному способу заготовок до разрушения, определяют запас пластичности в опасных зонах штампуемой детали. Если запас недостаточен, разрабатывают конструкторские и технологические мероприятия по улучшению штампуемости детали. Размеры рабочих частей оснастки зависят от характеристик испытательной машины, толщины s и размеров штампуемых при испытании деталей. Односторонний зазор между пуансоном и матрицей cpm≈s√Klim, но если применяются антифрикционные прокладки, то cpm увеличивается на толщину этих прокладок; rp и rm равны нескольким s и выбираются такими, чтобы предельная глубина вытяжки была максимальной при прочих равных условиях. Способ предназначен также для установления рациональных параметров вытяжки Klim, Dp, Dm, rp, rm, cpm, Q для групп деталей и листов.
Данный способ испытания позволяет построить дополнительные точки на ДПД и за счет этого повысить точность ДПД и точность применения ДПД в CAD/CAE-системах, сокращает время и повышает качество проектирования технологических процессов и оснастки для листовой штамповки, дает экономию листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также упрощает выбор листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например, листоштампованных деталей автомобилей и другой техники.
Claims (22)
1. Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку путем укладки заготовки из испытуемого листового материала в оснастку на испытательной машине, прижатия фланца заготовки между матрицей и прижимом, вытяжки заготовки пуансоном в матрицу,
отличающийся тем, что
из испытуемого листового материала вырезают заготовку,
на заготовку наносят делительную сетку,
заготовку укладывают в оснастку испытательной машины,
под заготовку подкладывают технологическую прокладку таких же размеров, что и заготовка, из материала, показатели пластичности которого не ниже показателей пластичности испытуемой заготовки, а отверстие в технологической прокладке выполнено диаметром, меньшим диаметра пуансона,
контактирующие поверхности технологической прокладки и заготовки обезжиривают и между ними насыпают порошок типа канифоли,
перед вытяжкой между технологической прокладкой, и пуансоном, и прижимом, непосредственно над торцом пуансона, укладывают антифрикционную прокладку таких габаритных размеров, чтобы в процессе испытания технологическая прокладка касалась поверхностей пуансона только через эту антифрикционную прокладку,
на испытательной машине двойного действия с нижним приводом и двумя наружным и внутренним ползунами прижатие фланцев заготовки и технологической прокладки выполняют прижимом оснастки при ходе наружного ползуна вверх с минимальной, для устранения складкообразования фланцев при вытяжке, силой прижима,
вытяжку осесимметричной детали из заготовки осуществляют дном вверх с использованием технологической и антифрикционной прокладок на проход пуансоном, его образующей рабочей кромки, выполненной с плавно уменьшающейся кривизной, в матрицу оснастки при ходе внутреннего ползуна вверх,
при проведении испытаний габаритные размеры заготовки постепенно увеличивают до предельных размеров, при превышении которых вытяжка на проход пуансоном в матрицу приводит к отрыву дна детали от стенки,
получают машинную диаграмму зависимости силы вытяжки и силы прижима по ходу вытяжки,
рассчитывают предельный коэффициент вытяжки, относительную высоту вытянутой детали по наибольшей впадине на стенке детали, максимальную силу вытяжки и минимальную силу прижима,
вблизи опасного сечения детали с минимальной толщиной по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что над торцом пуансона укладывают антифрикционную пленку из полиэтилена.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что укладывают пленку с отверстием.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что над торцом пуансона укладывают антифрикционную пленку из тефлона.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что укладывают пленку с отверстием.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из запредельной заготовки с запредельным коэффициентом вытяжки осуществляют вытяжку осесимметричной детали с широким фланцем на предельную глубину со смещением края заготовки, после чего происходит отрыв дна от стенки вытягиваемой детали; вблизи места отрыва по изменению делительной сетки определяют деформации и значения этих деформаций наносят на диаграмму предельных деформаций; одновременно строят зависимость предельной глубины вытяжки до разрушения заготовки от запредельного коэффициента вытяжки.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из испытуемого листового материала вырезают круглую заготовку.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из испытуемого листового материала вырезают заготовку прямоугольной формы.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из испытуемого листового материала вырезают заготовку квадратной формы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106529A RU2655636C1 (ru) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106529A RU2655636C1 (ru) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655636C1 true RU2655636C1 (ru) | 2018-05-29 |
Family
ID=62559955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106529A RU2655636C1 (ru) | 2017-02-27 | 2017-02-27 | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655636C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU978001A1 (ru) * | 1981-06-30 | 1982-11-30 | Московский вечерний металлургический институт | Способ определени пластичности листового материала в зоне сварного соединени |
| DE4426208A1 (de) * | 1994-07-23 | 1996-01-25 | Huber & Bauer Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Rohren |
| RU2133460C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1999-07-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок |
| RU2324918C1 (ru) * | 2006-12-01 | 2008-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Способ оценки предельной деформации при локальной листовой штамповке |
-
2017
- 2017-02-27 RU RU2017106529A patent/RU2655636C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU978001A1 (ru) * | 1981-06-30 | 1982-11-30 | Московский вечерний металлургический институт | Способ определени пластичности листового материала в зоне сварного соединени |
| DE4426208A1 (de) * | 1994-07-23 | 1996-01-25 | Huber & Bauer Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von Rohren |
| RU2133460C1 (ru) * | 1996-08-28 | 1999-07-20 | Акционерное общество "АвтоВАЗ" | Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок |
| RU2324918C1 (ru) * | 2006-12-01 | 2008-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) | Способ оценки предельной деформации при локальной листовой штамповке |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Prediction of earing defect and deep drawing behavior of commercially pure titanium sheets using CPB06 anisotropy yield theory | |
| US20150082855A1 (en) | Method of preparing forming limit diagram in press forming, method for predicting crack and method of producing press parts | |
| JP6133965B1 (ja) | 伸びフランジ性の評価方法 | |
| CN106216523B (zh) | 一种冲压模具及应变成形能力检测的方法 | |
| Zheng et al. | Study on size effect affected progressive microforming of conical flanged parts directly using sheet metals | |
| JP2009204427A (ja) | プレス品のせん断縁における成形可否判別方法 | |
| Abbasi et al. | Analytical method for prediction of weld line movement during stretch forming of tailor-welded blanks | |
| Dewang et al. | Prediction of crack location and propagation in stretch flanging process of aluminum alloy AA-5052 sheet using FEM simulation | |
| López-Fernández et al. | Wrinkling in shrink flanging by single point incremental forming | |
| RU2655634C1 (ru) | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку | |
| RU2655636C1 (ru) | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку | |
| Gürün et al. | The experimental investigation of effects of multiple parameters on the formability of the DC01 sheet metal | |
| JP6133915B2 (ja) | ２次プレス加工性評価方法 | |
| RU2659458C1 (ru) | Способ испытания листовых материалов на осесимметричную вытяжку | |
| Safari | Two point incremental forming of a complicated shape with negative and positive dies | |
| Saleh et al. | Development technique for deep drawing without blank holder to produce circular cup of brass alloy | |
| JP6173369B2 (ja) | プレス加工性評価装置及びプレス加工性評価方法 | |
| RU2631230C1 (ru) | Устройство для испытания листовых материалов | |
| RU2677839C2 (ru) | Устройство для испытания листовых материалов (варианты) | |
| RU2620781C1 (ru) | Способ испытания листовых материалов | |
| JP2024006542A (ja) | 金属板の成形限界取得方法及び装置 | |
| RU2613495C2 (ru) | Способ испытания листовых материалов (варианты) | |
| Tisza et al. | Preliminary studies on the determination of FLD for single point incremental sheet metal forming | |
| Patel et al. | Study of earing defect during deep drawing process with finite element simulation | |
| MÄRZ et al. | Numerical investigation on the deep drawing of sheet metals with an additively applied coating |