5.2. Вытяжка

Вытяжка представляет собой кузнечную операцию, посредством кото­рой увеличивается длина заготовки за счет уменьшения площади ее поперечного сечения. Вытяжка в общем случае осуществляется обжимами заготовки с кантовкой ее после каждого обжима. На каждом обжиме вытяжку можно представить как последовательную осадку смежных участков заготовки. При этом к каждому осаживаемому участку примыкают с концов его свободные участки заготовки, не находящиеся под воздействием бойка. Последние задерживают течение металла в горизонтальной плоскости по направлению, перпендикулярному к оси заготовки.

В свою очередь, участок, непосредственно находящийся под бойками, воздействует на примыкающие к нему зоны свободных участков. Поэтому в этих переходных зонах возникают области пластической деформации, протяженность которых зависит от соотношения геометрических размеров, силы трения и других условий деформирования.

Процесс вдавливания узкого бойка можно рассмотреть с помощью метода линий скольжения. Поле линий скольжения, характеризующее напряженное состояние при вытяжке с малыми по-дачами (l₀/h < 1) представлена на рис. 5.3,а. Особенностью такого напряженного состояния является появление растягивающих напряжений в зоне горизонтальной плоскости ху, как показано на эпюре рис. 5.3,б. Наличие растягивающих напряжений, особенно при вытяжке малопластичных сплавов, может привести к образованию трещин.

При очень малых l₀/h изменяется вид напряженного состояния: вместо осадки металл вытесняется вверх у краев бойка, и боек врезается в металл. Боек становится топором, а вытяжка превращается в рубку.

Для определения размеров заготовки после обжима используют коэффициент , где h₀ и m₀ – соответственно высота и ширина заготовки до обжима; h₁ и m₁ – высота и средняя ширина ее после обжима.

Рис. 5.3. Поле линий скольжения (а) и эпюра напряжений при вытяжке с малыми подачами (б)

Смысл коэффициента уширения f состоит в следующем. Пусть поперечное сечение заготовки abcd после обжима превращается в a'b'c'd. Геометрически можно представить, что площадь a'ecd остается общей, а площадь abea' переходит в площадь eb'c'c.

Если бы не было удлинения заготовки, то вся площадь abea' перешла бы в указанную площадь и площади abcd' и a'b'c'd были бы равны. Фактически же вследствие удлинения заготовки площадь eb'c'c меньше площади abea'.

Таким образом, коэффициент f показывает, какая доля площади abea' исходной заготовки переходит в площадь eb'c'c обжатой заготовки.

Чем больше f тем больше уширение и тем меньше удлинение, т. е. тем меньше интенсивность вытяжки.

Рис. 5.4. Схема определения коэффициента уширения f

Чем меньше относительная величина подачи, тем меньше и коэффици­ент f, а следовательно, тем больше удлинение заготовки при обжиме и тем меньше уширение.

Если обрабатывать круглую заготовку плоскими бойками, то, непре­рывно кантуя ее при небольших обжатиях, можно получить также круглую заготовку, но с меньшей площадью сечения (рис. 5.5). Однако в практике ковки давно известно, что при таком способе вытяжки даже из пластичной стали по оси заготовки образуются рыхлоты. Это объясняется особенно­стями напряженного состояния.

На рис. 5.5 видно, что при вытяжке круглой заготовки ширина а по­верхности контакта заготовки с бойками переменная. Чем больше обжатие, тем больше становится и отношение a/h и тем меньше будут растягиваю­щие напряжения на оси заготовки.

Рис. 5.5. Схема вытяжки круглой заготовки

Рис. 5.6. Схема прошивки