СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ И ОЦЕНКИ ШТАМПУЕМОСТИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката.

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.

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.

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.

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.).

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.

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).

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.

Известен другой способ определения штампуемости листовых материалов (А.С. СССР 934305, МКИ G01N 3/28. Способ определения штампуемости листовых материалов), принятый за прототип.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Примечание: значения в таблице получены при одних и тех же технологических параметрах штамповки (давление прижима, глубина и т.д.).