Lemování otvorů v plechových konstrukčních rozměrech. Způsob obrubování otvorů

Lisování jako technologický proces zpracování polotovarů z kovu umožňuje získat hotové výrobky plochého nebo objemového typu, které se liší jak svým tvarem, tak velikostí. Při provádění lisování může být pracovním nástrojem lisovník namontovaný na lisu nebo jiném typu zařízení. V závislosti na podmínkách provedení může být lisování kovů horké nebo studené. Tyto dva typy této technologie vyžadují použití různých zařízení a dodržování určitých technologických norem.

Vlastnosti technologie

S požadavky GOST na zpracování lisováním kovů se můžete seznámit stažením dokumentu ve formátu pdf z níže uvedeného odkazu.

Kromě dělení na teplé a studené se lisování kovových výrobků dělí podle účelu a technologických podmínek také do řady dalších kategorií. Lisovací operace, v jejichž důsledku dochází k oddělení části kovového obrobku, se tedy nazývají separační operace. To zahrnuje zejména řezání, sekání a děrování kovových dílů.

Další kategorií takových operací, v důsledku kterých lisovaný plech mění svůj tvar, jsou tvarově měnící lisovací operace, často nazývané tvarování. V důsledku jejich implementace mohou být kovové díly podrobeny tažení, vytlačování za studena, ohýbání a dalším postupům zpracování.

Jak bylo uvedeno výše, existují typy lisování, jako je studené a horké, které, i když jsou implementovány podle stejného principu, který zahrnuje deformaci kovu, mají řadu významných rozdílů. , která obnáší jejich předehřátí na určitou teplotu, se využívá především ve velkých výrobních podnicích.

To je způsobeno především poměrně vysokou složitostí takové technologické operace, pro jejíž kvalitní provedení je nutné provést předběžný výpočet a přesně sledovat stupeň ohřevu zpracovávaného obrobku. Pomocí lisování za tepla se plechy různých tlouštěk používají k výrobě kritických dílů, jako jsou dna kotlů a další polokulovité produkty, trupy a další prvky používané při stavbě lodí.

K ohřevu kovových dílů před lisováním za tepla se používá topné zařízení, které je schopno zajistit přesné teplotní podmínky. Pro tuto funkci lze použít zejména elektrická, plazmová a jiná topná zařízení. Před zahájením lisování za tepla je nutné nejen vypočítat rychlosti ohřevu zpracovávaných dílů, ale také vypracovat přesný a podrobný výkres hotového výrobku, který bude brát v úvahu smrštění chladícího kovu.

Při výrobě kovových dílů dochází k procesu tváření hotového výrobku pouze díky tlaku, který vyvíjejí pracovní prvky lisu na obrobek. Vzhledem k tomu, že polotovary nejsou při lisování za studena předehřívány, nepodléhají smršťování. To nám umožňuje vyrábět hotové výrobky, které nevyžadují další mechanické úpravy. Proto je tato technologie považována nejen za pohodlnější, ale také za cenově výhodnější možnost zpracování.

Pokud dovedně přistoupíte k otázkám navrhování velikosti a tvaru obrobků a následného řezání materiálu, můžete výrazně snížit jeho spotřebu, což je zvláště důležité pro podniky, které vyrábějí své výrobky ve velkých sériích. Materiálem, ze kterého se úspěšně lisují obrobky, mohou být nejen uhlíkové nebo legované oceli, ale také slitiny hliníku a mědi. Kromě toho se vhodně vybavený lisovací lis úspěšně používá pro zpracování obrobků z materiálů, jako je pryž, kůže, lepenka a slitiny polymerů.

Separační lisování, jehož účelem je oddělit část kovu od zpracovávaného obrobku, je velmi běžnou technologickou operací používanou téměř v každém výrobním podniku. Mezi takové operace, které se provádějí pomocí speciálního nástroje namontovaného na lisovacím lisu, patří řezání, děrování a děrování.

Během procesu řezání jsou kovové části rozděleny na samostatné části a takové oddělení může být provedeno podél přímé nebo zakřivené linie řezu. K provádění řezání lze použít různá zařízení: kotoučové a vibrační stroje, gilotinové nůžky atd. Řezání se nejčastěji používá k řezání kovových obrobků pro další zpracování.

Děrování je technologická operace, při které se z plechu získávají díly s uzavřeným obrysem. Pomocí děrování se v plechových přířezech vyrábějí otvory různých konfigurací. Každá z těchto technologických operací musí být pečlivě naplánována a připravena tak, aby výsledkem byl kvalitní hotový výrobek. Zejména je třeba přesně vypočítat geometrické parametry použitého nástroje.

Děrovaný plech se získává vyřezáváním otvorů na souřadnicovém lisu

Technologické lisovací operace, při kterých se mění výchozí konfigurace kovových dílů, jsou tváření, ohýbání, tažení, lemování a krimpování. Ohýbání je nejběžnější operací změny tvaru, při které se na povrchu kovového obrobku vytvářejí ohybové oblasti.

Kreslení je objemové lisování, jehož účelem je získat objemový výrobek z ploché kovové součásti. Pomocí tažení se plech přetváří na výrobky válcového, kuželového, polokulového nebo krabicového tvaru.

Podél obrysu plechových výrobků, stejně jako kolem otvorů, které jsou v nich vytvořeny, je často nutné vytvořit stranu. Flanging se s tímto úkolem úspěšně vyrovná. Této úpravě, prováděné pomocí speciálního nástroje, jsou podrobeny i konce trubek, na které je třeba instalovat příruby.

Pomocí krimpování se na rozdíl od obrubování konce trubek nebo okraje dutin v plechových přířezech nerozšiřují, ale zužují. Při provádění takové operace, prováděné pomocí speciální kuželové matrice, dochází k vnějšímu stlačení plechu. Lisování, které je také jedním z typů lisování, spočívá ve změně tvaru jednotlivých prvků lisovaného dílu, přičemž vnější obrys dílu zůstává nezměněn.

Objemové lisování, které lze provádět pomocí různých technologií, vyžaduje nejen pečlivé předběžné výpočty a vývoj složitých výkresů, ale také použití speciálně vyrobeného zařízení, takže implementace takové technologie doma je problematická.

Nástroje a zařízení

I zpracování měkkých kovů, zejména lisování hliníku, vyžaduje použití speciálního zařízení, kterým mohou být gilotinové nůžky, kliky popř. Kromě toho je vyžadována schopnost vypočítat spotřebu materiálu a vypracovat technické výkresy. V tomto případě je třeba vzít v úvahu požadavky obsažené v příslušné GOST.

Lisování, které nevyžaduje předehřívání zpracovávaného obrobku, se provádí převážně na hydraulických lisech, jejichž výroba je regulována GOST. Rozmanitost sériových modelů tohoto zařízení umožňuje vybrat stroj pro výrobu produktů různých konfigurací a celkových rozměrů.

Při výběru lisu pro ražení byste se měli v první řadě zaměřit na úkoly, pro které je potřeba. Například k provádění technologických operací, jako je řezání nebo děrování, se používá jednočinné razicí zařízení, jehož jezdec a podložky se při zpracování pohybují. Pro provádění tažení je zapotřebí dvojčinné zařízení, jehož jezdec a podložky dělají při zpracování podstatně větší zdvih.

Zařízení pro lisování je podle svého designu, jak uvádí GOST, rozděleno do několika typů, a to:

• jednoduchá klika;
• dvouklik;
• čtyřklik.

Na lisech posledních dvou kategorií jsou instalovány jezdce větších velikostí. Bez ohledu na provedení je však každý razicí lis vybaven matricí. Hlavní pohyb, díky kterému se obrobek zpracovává na razicím lisu, vykonává jezdec, jehož spodní část je spojena s pohyblivou částí raznice. K zajištění takového pohybu jezdce lisu je k němu připojen hnací elektromotor prostřednictvím takových prvků kinematického řetězce, jako jsou:

• převod klínovým řemenem;
• startovací spojka;
• podložky;
• klikový hřídel;
• ojnice, pomocí které můžete nastavit zdvih jezdce.

Ke spuštění jezdce, který provádí vratný pohyb směrem k pracovnímu stolu lisu, se používá nožní pedál, přímo spojený se startovací spojkou.

Trochu odlišný princip činnosti má čtyřtyčový lis, jehož pracovní prvky vytvářejí sílu se středem umístěným uprostřed čtyřúhelníku tvořeného čtyřmi ojnicemi. Vzhledem k tomu, že síla vytvářená takovým lisem nedopadá na střed saní, je toto zařízení úspěšně používáno k výrobě produktů i velmi složitých konfigurací. Zejména lisy této kategorie se používají k výrobě asymetrických výrobků s významnými rozměry.

K výrobě produktů složitějších konfigurací se používá pneumatické lisovací zařízení, jehož konstrukčním rysem je, že může být vybaveno dvěma nebo dokonce třemi jezdci. U dvojčinného lisu se současně používají dva jezdce, z nichž jeden (vnější) zajišťuje fixaci obrobku a druhý (vnitřní) napíná povrch opracovávaného plechu. První věc v provozu takového lisu, jehož konstrukční parametry jsou také regulovány GOST, zahrnuje externí jezdec, který fixuje obrobek, když dosáhne nejnižšího bodu. Poté, co vnitřní saně vykonaly svou práci při vytahování plechu, vnější pracovní prvek se zvedne a uvolní obrobek.

Pro lisování tenkých plechů se používají především speciální třecí lisy, jejichž technické parametry jsou rovněž stanoveny GOST. Pro zpracování silnějšího plechu je nejlepší použít hydraulické lisovací zařízení, které je vybaveno spolehlivějšími podložkami a dalšími konstrukčními prvky.

Samostatnou kategorii tvoří zařízení sloužící k provádění výbuchového ražení. V takových zařízeních, ve kterých se energie řízené exploze přeměňuje na sílu působící na kov, jsou zpracovávány kovové obrobky značné tloušťky. Provoz takového zařízení, které je považováno za inovativní, vypadá na videu dokonce velmi působivě.

Aby byl výsledný ohyb a celková konfigurace hotového kovového výrobku kvalitní, začaly se v poslední době aktivně využívat lisy vybavené vestavěnými vibračními nůžkami. Použití takového zařízení s kratšími nohami umožňuje vyrábět výrobky téměř libovolné konfigurace.

Lisování plechu tedy vyžaduje nejen specializované vybavení, ale také odpovídající dovednosti a znalosti, takže je poměrně obtížné takovou technologii doma zavést.

Užitný vzor se týká oblasti tváření kovů, konkrétně lisování plechových přířezů za studena, a lze jej použít ke zvýšení výšky patky při výrobě dílů s válcovou patkou. Obrubovací zařízení obsahuje válcový průbojník s úsekem poloměru zaoblení na plochý konec, matrici, svěrku a spodní svěrku, přičemž průměr plochého konce průbojníku je vyroben o velikosti určené závislostí: kde d 0 je průměr otvoru v obrobku, [K om] je opěra hodnota součinitele lemování (méně než jedna), spodní upínka má zónu zaoblení poloměru pokrývající zaoblení poloměru razníku s hodnotou poloměru rovno R=R n + S 0, kde R n je poloměr razníku a So je tloušťka obrobku. Střed zakřivení rádiusové upínací zóny je posunut vůči středu poloměrového zaoblení razníku ve vodorovném směru od osy zápustky o vzdálenost, jejíž hodnota je určena závislostí: kde d je průměr strany součásti a d 0 je počáteční průměr otvoru v obrobku, k = 1,05..1,15 je koeficient charakterizující zvýšení plasticity materiálu na okraji deformovatelného materiálu. otvor v důsledku působení přídavných tlakových napětí na něj. Obr.3

Užitný vzor se týká oblasti tváření kovů, konkrétně lisování plechových přířezů za studena, a lze jej použít při výrobě dutých dílů s vysokou stranou.

Je známá konstrukce zařízení pro lemování, u kterého se obrobek s otvorem nejprve zcela obroubí a poté se obrubník vysune, přičemž působí současně na konec patky a prstencovou část obrobku přiléhající k patce. obrobek (AC 1817720, IPC B 21 D 22/00, publ. 1993.05 .23). Vytváření axiálních a radiálních tlakových napětí na konci lemovaného obrobku zvyšuje tažnost kovu a umožňuje zvýšit výšku patky oproti běžnému lemování.

Nevýhodou tohoto zařízení je jeho složitost. Při realizaci tohoto způsobu na lisech se lisovací zařízení velmi zkomplikuje z důvodu nutnosti zajistit potřebné pohyby nezávislých prvků lisovníku při procesu deformace.

Technicky nejblíže nárokovanému provedení, které je převzato jako prototyp, je konstrukce zařízení, která se skládá z obrubovacího razníku s zónou zaoblení poloměru, ploché svorky, obrubovací matrice a spodní svorky umístěné pod lemovací razník (AC č. 275986, IPC B 21 d 19/06, vyd. 1970.01.01). Pro zvýšení dovoleného stupně deformace se na okraji otvoru vytvoří tlaková napětí rovnoběžná s osou zápustky pomocí spodní svorky a obrubovacího razníku. V důsledku stlačení okraje otvoru mezi kuželovými plochami spodní svorky a lemovacího razníku,

tlaková napětí, která zvyšují plasticitu kovu, což zvyšuje konečné schopnosti procesu.

Nevýhoda konstrukce spočívá v tom, že při výrobě válcové housenky se v konečné fázi procesu deformace obrobek dostane z kontaktu se spodní svorkou. Spodní svorka přestane vytvářet tlaková napětí na hraně. V důsledku toho se v něm vzor stavu napětí opět změní na jednoosé napětí. Protože v tomto okamžiku je již plasticita kovu vyčerpána (hodnota součinitele lemování překračuje mezní hodnotu), dochází k destrukci obrobku na okraji otvoru.

Navíc působením tlakových napětí od samého počátku procesu obrubování se radiální napětí v zóně zaoblení rádiusu obrubovacího razníku zvýší a začne docházet k destrukci obrobku ve formě spodní separace (obdoba procesu tažení ). To neumožňuje dosáhnout velkého stupně deformace v procesu jako celku. V počátečním okamžiku deformace obrobku jsou škodlivé třecí síly od spodního upínače.

Cílem vynálezu je zvýšit maximální koeficient obrubování při relativní jednoduchosti konstrukce lisovacího zařízení.

Problém je vyřešen tím, že u lemovacího zařízení obsahujícího válcový lisovník s úsekem poloměru zaoblení k plochému konci, matrici, svorku a spodní svorku, je průměr plochého konce lisovníku vyroben s hodnota určená závislostí:

kde d 0 je průměr otvoru v obrobku, [K om] je mezní hodnota součinitele lemování, spodní upínka má zónu zaoblení poloměru pokrývající poloměr zaoblení razníku s poloměrem rovným

kde R n je poloměr razníku a S 0 je tloušťka obrobku, zatímco střed zakřivení rádiusové zóny spodní svorky je posunut vzhledem ke středu zaoblení poloměru razníku ve vodorovném směru od osy matrice o vzdálenost, jejíž hodnota je určena závislostí:

kde d je průměr strany součásti, a d 0 je počáteční průměr otvoru v obrobku, k = 1,05-1,10 je koeficient charakterizující zvýšení plasticity materiálu na okraji deformovatelného otvoru jako výsledkem působení dodatečných tlakových napětí na něj.

Zařízení podle vynálezu je znázorněno na výkrese, kde obr. 1 znázorňuje zařízení v jeho výchozí poloze, obr. 2 znázorňuje polohu zařízení v okamžiku, kdy spodní svorka působí na okraj patkového otvoru a vytváří na něj tlaková napětí. Obrázek 3 ukazuje zařízení v konečné fázi procesu obrubování.

Zařízení se skládá z razníku 1, který má poloměr zaoblení od válcové stěny k plochému konci, upínky 2, která přitlačuje obrobek 3 k matrici 4. Pod lemovacím razníkem je spodní upínka 5, která má oblast zaoblení poloměru, pokrývající oblast zaoblení razníku pro lemování 1.

Zařízení funguje následovně.

Obrobek 1 s otvorem o průměru d o je instalován na matrici 4 a přitlačován k ní pomocí svěrky 2. Poté začíná pracovní zdvih razníku 1. Razník má plochý konec o průměru rovném d. Během pracovního zdvihu razníku začíná

tvarování korálku se zvětšením průměru korálkového otvoru. Proces se provádí jako obvyklé obrubování. Průměr plochého konce razníku je určen závislostí

kde d 0 je průměr otvoru v obrobku a je mezní hodnota koeficientu lemování.

Přítomnost koeficientu (0,8-0,9) může být považována za bezpečnostní faktor, který chrání obrobek před zničením během procesu vroubkování, pokud spodní svorka neovlivňuje okraj patkového otvoru. Hodnota mezního součinitele lemování je určena z referenční literatury (např. Romanovsky V.P. Handbook on cold punch. - L. Mashinostroenie, 1979, str. 221, tabulka 111).

Při dalším pracovním zdvihu razníku 1, kdy se průměr obrubovacího otvoru zvětšil na hodnotu d (možnosti kovu s jednoduchým obrubováním byly vyčerpány), musí vzniknout na hraně obrobku tlaková napětí pro další deformaci. . Tato napětí vznikají v důsledku skutečnosti, že hrana obrobku je stlačena mezi lisovníkem 1 a spodní svorkou 5.

To znamená, že když průměr otvoru dosáhne hodnoty blízké největší velikosti, kterou lze získat olemováním otvoru bez účasti na procesu deformace spodní svorky, okraj obrobku je stlačen mezi lisovníkem a spodní svorka. V tomto případě je veškerá upínací síla soustředěna do malé oblasti poblíž okraje otvoru, což umožňuje změnit stav namáhání okraje obrobku z lineárního tahu na plochý protilehlý vzor, ​​aniž by došlo k nadměrné deformaci obrobku. materiálu a s minimální deformační silou.

Přítomnost tlakového napětí na okraji zvyšuje tažnost kovu, umožňuje zvýšit maximální deformaci během přechodu a vytvořit housenku se zvýšenou výškou.

Aby byl zajištěn vliv spodní svěrky a razníku na hranu obrobku během celého následného procesu deformace obrobku, je spodní svěrka vyrobena se zónou rádiového zaoblení pokrývající zónu rádiového zaoblení obrubovacího razníku.

Při dalším provádění procesu se hrana otvoru obrobku, která je pod tlakem soustředěným na malou plochu aplikovanou ze strany lisovníku, pohybuje mezi lisovníkem a spodní upínačem až do okamžiku úplného tvarování, ke kterému dochází při okraj otvoru obrobku se přesune do válcové části razníku.

V okamžiku, kdy se hrana obrobku posune do válcové části razníku, tahová deformace na hraně se zastaví, a proto již nedojde k destrukci obrobku.

Aby tlaková napětí vznikala pouze na hraně přírubového otvoru, a ne po celé deformační zóně, musí tvar nástroje zajistit stlačení obrobku pouze po hraně. Za tímto účelem jsou středy zakřivení zón poloměrového zaoblení lemovacího razníku a spodní svorky vyrobeny s horizontálním posunutím od osy matrice o hodnotu

kde d je průměr příruby součásti, a d 0 je počáteční průměr otvoru v obrobku, k = 1,05..1,15 je koeficient charakterizující zvýšení plasticity materiálu na okraji deformovatelného otvoru jako a výsledkem působení dodatečných tlakových napětí na něj.

Zařízení pro obrubování otvoru obsahující plochou svorku, matrici, obrubovací lisovník s poloměrovým zaoblením přechodu na plochý konec a spodní svorku umístěnou pod obrubovacím lisovníkem, vyznačující se tím, že plochý konec lisovníku je vyroben průměr rovný hodnotě d:

kde d 0 je průměr otvoru v původním obrobku, [K om] je omezující koeficient lemování, spodní svorka má zónu zaoblení poloměru pokrývající zaoblení poloměru razníku s hodnotou poloměru R rovnou:

kde Rn je poloměr zaoblení razníku a So je tloušťka původního plechového polotovaru;

v tomto případě je střed zakřivení poloměru zaoblení zóny upínače posunut vůči středu poloměrového zaoblení razníku ve vodorovném směru, od osy razníku, o vzdálenost, hodnotu která je určena závislostí:

kde d je průměr strany součásti, a d 0 je počáteční průměr otvoru v obrobku, k = 1,05-1,10 je koeficient charakterizující zvýšení plasticity materiálu na okraji deformovatelného otvoru jako výsledkem působení dodatečných tlakových napětí na něj.

superplastičnost lisování kovových otvorů

Obrubování otvorů je široce používáno ve výrobě lisování, které nahrazuje operace tažení s následným řezáním dna. Rozšíření otvorů se používá zvláště efektivně při výrobě dílů s velkou přírubou, kdy je tažení obtížné a vyžaduje několik přechodů. V současné době se lemováním vyrábí otvory o průměru 3 x 1000 mm a tloušťce materiálu 0,3 x 30 mm.

Obrubováním rozumíme operaci lisování plechů za studena, v důsledku čehož se vytvoří příruba podél vnitřního (vnitřní lemování) nebo vnějšího (vnější lemování) obrysu obrobku. V zásadě se provádí vnitřní obrubování kruhových otvorů. V tomto případě se tvorba housenky provádí vtlačením části obrobku s předem vyraženým otvorem do otvoru matrice nebo současně s nalisováním. Vzor lemování pro kruhové otvory je znázorněn na obrázku 2.1. Typ lemování je lemování se ztenčující se stěnou.

Obrázek 2.1 - Schémata pro obrubování kruhových otvorů: a) s kulovým průbojníkem; b) válcový razník

Kulaté otvory jsou opatřeny přírubou pomocí kulového otvoru (obrázek 2.1 A) nebo válcový razník (obrázek 2.1 b). Ve druhém případě je pracovní konec razníku vyroben ve formě držáku (zachycovače), který zajišťuje vystředění obrobku podél otvoru, s kuželovým přechodem do pracovní části průměru d P.

Deformace kovu během lemování je charakterizována následujícími změnami: prodloužením v tangenciálním směru a zmenšením tloušťky materiálu, jak dokazuje radiální prstencová síť nanesená na obrobek (obrázek 2.2). Vzdálenosti mezi soustřednými kružnicemi zůstávají bez výrazných změn.

Obrázek 2.2 - Obrobek před a po obrubování

Stupeň deformace při obrubování otvorů je určen poměrem mezi průměrem otvoru v obrobku d a boční průměr D nebo takzvaný koeficient lemování:

NA = d/D,

Kde D určeno střední čarou (viz obrázek 2.2).

Pokud koeficient lemování překročí mezní hodnotu NA předtím se na bočních stěnách tvoří trhliny.

Mezní koeficient ohybu pro daný materiál lze vypočítat analyticky pomocí vzorce:

kde h je koeficient určený podmínkami lemování;

d je poměrné prodloužení stanovené z tahových zkoušek.

Hodnota maximálního koeficientu lemování závisí na následujících faktorech:

1) povaha zpracování a stav okrajů otvorů (vrtání nebo děrování, přítomnost nebo nepřítomnost otřepů);

2) relativní tloušťka obrobku s/D;

3) druh materiálu a jeho mechanické vlastnosti;

4) tvar pracovní části razníku.

Existuje přímá závislost maximálního přípustného koeficientu lemování na relativní tloušťce obrobku, tj. d/s hodnota maximálního přípustného součinitele lemování NA pre se snižuje a stupeň deformace se zvyšuje. Navíc hodnota NA pre závisí na způsobu získání přírubového otvoru, který je uveden v tabulce 2.1 pro nízkouhlíkovou ocel. V tabulce 2.2 jsou uvedeny mezní hodnoty koeficientu lemování pro neželezné materiály.

Přípustná hodnota ztenčení stěny patky při lemování v důsledku vad na okraji otvoru (otřepy, mechanické zpevnění atd.) je výrazně nižší než hodnota příčného zúžení při tahové zkoušce. Nejmenší tloušťka na okraji strany je:

Tabulka 2.1 - Vypočtené hodnoty NA před pro měkkou ocel

Výpočet technologických parametrů pro obrubování kruhových otvorů se provádí následovně. Výchozími parametry jsou vnitřní průměr D vnitřní přírubový otvor a výška bočnice N, specifikované detaily výkresu. Na základě zadaných parametrů se vypočítá požadovaný průměr d technologická díra.

Tabulka 2.2 - Hodnoty NA před pro neželezné kovy a slitiny

Pro relativně vysokou stranu, výpočet průměru d prováděné na základě rovnosti objemů obrobku před a po obrubování:

Kde D 1 = d n + 2( r m+ s).

V tomto vzorci jsou geometrické parametry určeny podle obrázku 2.1.

Pro spodní stranu lze výpočet provést z podmínky konvenčního ohybu v radiálním řezu:

d = D + 0,86r m - 2 N - 0,57s.

Poté prověří možnost lemování v jednom přechodu. K tomu porovnejte součinitel lemování (viz strana 14) s mezní hodnotou NA předchozí: NA > NA předchozí

Sílu obrubování kruhových otvorů válcovým průbojníkem lze přibližně určit podle vzorce

kde s T je mez kluzu materiálu.

Charakter změny síly při lemování je znázorněn na obrázku 2.3 v závislosti na tvaru obrysu pracovní části razníku.

Obrázek 2.3 - Silové diagramy a přechody pro obrubování kruhových otvorů s různými tvary razníků: a) zakřivené; b) kulový; c) válcové

Použití: oblast tváření kovů. Esence: metoda obrubování otvorů, při které dochází k deformaci obrobku při současném zpracování deformační zóny do plastického stavu elektrickým proudem. V tomto případě je proud přiváděn v impulsech do střední části deformační zóny na šířku zpracování rovnající se 0,35 ... 0,45 průměru patkového otvoru. 1 stůl, 2 nemocné.

Vynález se týká oblasti tváření kovů, zejména způsobů zintenzivnění provozu lemovacích otvorů v plechových a trubkových obrobcích z různých materiálů, a může najít uplatnění v letectví a příbuzných odvětvích strojírenství. Z vědecké a technické literatury je známo, že obrubování otvorů je operace často používaná v technologii výroby leteckých dílů. Lemování se používá k vytvoření lemu podél okrajů otvorů a podél otevřeného, ​​ale konkávního obrysu. Ve většině případů jsou patky vyrobené pomocí lemování prvky tuhosti plechových dílů nebo přechodové prvky sloužící k následnému spojení dílů do jediné konstrukce. Zvýšení maximálních možností provozu lemovacích otvorů v plechových přířezech vede ke zvýšení výšky vyráběných bočnic a tedy buď ke zvýšení tuhosti vyráběných dílů při současném snížení jejich hmotnosti, což je důležité zejména u letadel. dílů, nebo ke zlepšení schopnosti používat různé způsoby spojování dílů. Zdá se tedy, že zintenzivnění operace obrubování otvorů je velmi důležité. Známý způsob obrubování otvorů je založen na změně vzoru stavu napětí-deformace v deformační zóně. Jak je známo, u tradičního deformačního schématu (obrubování pohyblivým razníkem) dochází v deformační zóně k obousměrnému napětí. Při působení tlakové síly na konec přírubového otvoru, v souladu s popsanou intenzifikační metodou, je v důsledku výskytu intenzivních tlakových napětí v radiálním směru možné významně kompenzovat vliv natahování v tangenciálním směru. na procesu deformace. Tato metoda, kromě výrazného zvýšení stupně tváření, umožňuje vyrábět boky beze změny tloušťky původního obrobku. Mezi nevýhody způsobu zintenzivnění operace obrubování je třeba poznamenat: značnou komplikaci zařízení a zvýšení nákladů na jeho výrobu, zvýšení kontaktních napětí, což vede ke snížení trvanlivosti dílů zápustky. Je známý způsob zintenzivnění provozu lemovacích otvorů, podle kterého se střed deformace obrobku před jeho tvářením ohřeje na teploty odpovídající zvýšení plastických vlastností deformovaných materiálů. Kromě toho se ohřev provádí diferencovaně. V blízkosti okraje otvoru se materiál zahřívá na vyšší teploty než v oblasti, kde se housenka setkává se stěnou. Popsaný způsob intenzifikace umožňuje zvýšit maximální možnosti tvářecího procesu. Mezi nevýhody popsaného způsobu je třeba poznamenat: trvání výrobního cyklu jednoho dílu v důsledku trvání ohřevu částí lisovacího zařízení a samotného obrobku a značné náklady na energii. Problém, který má tento vynález vyřešit, je zvýšit technologické možnosti operace obrubování otvorů, zlepšit kvalitu dílů a snížit výrobní náklady. Tohoto cíle je dosaženo tím, že při způsobu zintenzivnění provozu lemovacích otvorů, včetně úpravy deformační zóny elektrickým proudem do plastického stavu v rovině plechu při jeho deformaci, je elektrický proud přiváděn pulzně do plechu. střední část deformační zóny obrobku, na šířku zpracování B arr. rovná se: B arr. =(0.35.0.45) D otvor, kde: D otvor je původní průměr otvoru. Na Obr. 1 znázorňuje fragment listu s prolisovaným otvorem a schematické znázornění kontaktů a vedení elektrického proudu; na Obr. 2 závislost koeficientu lemování na poměru šířky zóny zpracování B arr k průměru počátečního otvoru D otvoru. Při realizaci tohoto způsobu zpracování obrobků při jejich deformaci je realizován model nerovnoměrného zpracování elektrických impulsů. Jak bylo uvedeno výše, při implementaci rovnoměrného zpracování elektrických impulsů v radiálním směru obrobků v procesu obrubování otvorů je okraj otvoru zpracován pulzním elektrickým proudem pouze v počátečním okamžiku deformace. Následně, jak se kontaktní plocha mezi obrobkem a vodivým razníkem zvětšuje, je okraj otvoru poháněn proudem a není opracován ani plastifikován. Při realizaci modelu nerovnoměrného proudového zpracování v rovině plechu jsou střední části obrobku mezi vodivými prvky 1 opracovány s maximální intenzitou, jak dokládá grafické znázornění proudových čar 2. okraje otvorů 3 se ještě více zvětší v důsledku dodatečné koncentrace proudu způsobeného „ohýbáním“ „překážkovým“ proudem, kterým je samotný otvor. Okrajové části obrobku jsou opracovány v důsledku rozptylu proudových čar s poklesem intenzity zpracování, jak se vzdalují od prvků vedoucích proud. Obrobitelnost přírubového otvoru 3 tedy nezávisí na stupni kontaktu s razníkem a je prováděna v důsledku „proudění“ proudu, což je vysvětleno nerovnoměrností zpracování elektrického impulsu. Implementace této metody při formování hran podél okrajů otvorů nebo podél otevřeného, ​​ale vývoj za účelem zvýšení plastických vlastností materiálů a obnovení jejich zdroje plasticity během celé fáze deformace, což vede ke zvýšení stupně deformace. Příklad. Při experimentálním stanovení účinnosti navrženého způsobu obrubování bylo provedeno srovnání maximálních stupňů deformace dílů vyrobených podle prototypu a dílů vyrobených podle vzorce navrhovaného vynálezu. Jako parametr pro srovnání byla vzata hodnota součinitele lemování k otb, definovaná jako poměr průměru počátečního otvoru D otb k průměru výsledné housenky Db. Elektrické pulzní zpracování obrobků při jejich deformaci bylo prováděno z pulzního zdroje proudu, který zahrnoval: snižovací transformátor o výkonu 250 kW; proudový přerušovač svařovacího typu, používaný k regulaci energetických a časových parametrů procesního proudu v širokém rozsahu. Pro změnu energetických a časových parametrů zpracovatelského proudu byl použit akumulační osciloskop S8-13 a měřicí transformátor proudu. Deformace obrobků z různých materiálů byla prováděna na hydraulickém lisu o maximální síle 300 kN. Speciálně navržené a vyrobené experimentální zařízení s výměnným razníkem a matricí umožnilo deformovat obrobky v souladu s oběma porovnávanými metodami. Použití vodivého razníku a matrice, navzájem elektricky izolované, umožnilo provést proces deformace v souladu s metodou přijatou pro prototyp. Použití lisovníku, matrice a svorky z izolačních tepelně odolných materiálů s elektrickými kontakty zabudovanými do svorky umožnilo deformovat materiály podle způsobu navrženého v nárocích. Navíc při deformaci obrobků podle navrhovaného vynálezu bylo možné díky použití vodivých distančních vložek různých velikostí měnit oblast proudového ošetření a následně měnit míru nerovnoměrnosti ošetření elektrickým impulsem. Abychom odpovídali experimentálním datům získaným s použitím obou deformačních schémat, bylo tváření provedeno kuželovými razníky s úhlem kužele 30. Efektivita navržené metody pro zintenzivnění operace lemování byla odhalena v procesu deformace obrobků ze slitin: D16M , V95M, 12H18H10T, OE4. Tloušťka plechových polotovarů ze všech studovaných slitin byla 2 mm. Otvory v obrobcích byly vytvořeny vrtáním s následným očištěním hran. Poměry hodnot koeficientů lemování získaných během deformace v souladu s metodou přijatou pro prototyp a v souladu s navrhovaným vynálezem jsou uvedeny v tabulce. Z rozboru údajů uvedených v tabulce vyplývá, že použití elektrického pulzního zpracování materiálů při jejich deformaci, prováděné v souladu s podstatou předkládaného vynálezu, umožňuje v průměru snížit hodnotu koeficientu lemování o 35% a výrazně tak zvyšují maximální možnosti operace ve vztahu ke způsobu zpracování obrobků pulzním proudem při jejich tváření, převzatém jako prototyp. To jasně ukazuje výhody tohoto způsobu zintenzivnění obrubovací operace ve vztahu ke způsobu přijatému jako prototyp a potvrzuje cíle popsané ve zvláštní části nároků. Pro stanovení optimální velikosti zóny zpracování s pulzním elektrickým proudem byly otvory opatřeny přírubami, přičemž šířka kontaktů vodičů se měnila v širokém rozsahu. Pro tento účel byly v experimentech použity vodivé distanční vložky stejné velikosti. Při použití těchto těsnění se velikost ošetřovací zóny změnila z otvoru B arr 0,25 D na otvor B arr 0,7 D s krokem B 0,05 D otvoru. Experimenty byly provedeny se všemi výše uvedenými materiály. Jako srovnávací parametr byla stejně jako dříve použita hodnota součinitele ohýbání koff. Výsledky získané v této části popsaných experimentálních studií pro hliníkovou slitinu D16M jsou uvedeny na Obr. 2. Z rozboru závislosti koeficientu lemování k otb na hodnotě poměru B arr /D ot, která určuje zónu zpracování pulzní slitiny D16M v procesu její deformace při provozu lemovacích otvorů (obr. 2), lze vyvodit následující závěry: se snížením zóny zpracování pulzním elektrickým proudem a následně zvýšením nerovnoměrnosti zpracování deformační zóny je pozorován pokles koeficientu lemování, což ukazuje na zvýšení v mezních stupních deformace; minimální hodnoty koeficientu lemování se berou při zpracování zón obrobku odpovídající šířce B arr (0,25,0,45) D vybrání; když je velikost zpracovávací zóny B s pulzním proudem menší než 0,35 průměru počátečního otvoru pro lemování D otv v důsledku významných koncentrací proudu v blízkosti kontaktů, je pozorován intenzivní materiál obrobku, což vede k výskytu popálenin, popálenin a jiné neodstranitelné povrchové vady (přerušovaná část čáry na obr. 2). Při provádění operace obrubování otvorů je tedy nepraktické zmenšit oblast zpracování pulzním elektrickým proudem B arr na méně než 0,35 průměru původního otvoru D otvoru. Výsledky experimentálních studií ke stanovení optimální zóny pro zpracování obrobků z jiných výše uvedených materiálů pulzním elektrickým proudem při obrubování otvorů na nich jsou zcela podobné těm, které jsou uvedeny výše pro hliníkovou slitinu V16M, proto jsou, stejně jako závěry o nich , nejsou dány. Výše uvedené experimentální studie potvrzují rozsah zón navržených v nárocích pro elektrické pulzní zpracování plechových polotovarů během procesu obrubování otvorů na nich. Vynález je využitelný v leteckém průmyslu a příbuzných oborech strojírenství.