3.19 Формоизменяющие операции листовой штамповки вытяжка, формовка, отбортовка, их схемы и технологические возможности

Вытяжка– см 3.18

Отбортовка—получение бортов (горловин) путем вдавливания цен­тральной части заготовки с предвари­тельно пробитым отверстием в матри­цу. При отбортовке коль­цевые элементы в очаге деформации растягиваются, причем больше всего увеличивается диаметр кольцевого эле­мента, граничащего с отверстием. До­пустимое без разрушения (без образова­ния продольных трещин) увеличение диаметра отверстия при отбортовке составляет d₆/d₀ = 1,2...1,8 в зависимо­сти от механических свойств материалазаготовки, а также от ее относительной толщины S/d₀. Разрушению заготовки способствует наклепанный слой у кром­ки отверстия, образующийся при про­бивке. Большее увеличение диаметра можно получить, если заготовку отжечь перед отбортовкой или изготовить от­верстие обработкой резанием (сверле­ние с развертыванием), создающим меньшее упрочнение у края отверстия.

Формовка — операция, при кото­рой изменяется форма заготовки в ре­зультате растяжения отдельных ее уча­стков. Толщина заготовки в этих участ­ках уменьшается. Формовкой получают местные выступы на заготовке, ребра жесткости и т. п. Часто вместо метал­лического пуансона или матрицы при­ меняют резиновую подушку. С помощью резинового вкладыша (или жидкости) можно уве­личить размеры средней части полой заготовки. При этом ре­зина или жидкость легко удаляются из штампованной детали, а матрица должна быть разъемной.

3.1.Структура деформированного металла. Элементы структуры, обуславливающие волокнистое строение, анизотропия механических свойств и учет их при разработке конструкций.

Исходной заготовкой для начальных процессов обработки металлов давле­нием (прокатки, прессования) является слиток. Кристаллическое строение слитка неоднородно (кристаллиты различ­ных размеров и форм). Кроме того, в нем имеются пористость, газовые пузыри и т. п. Обработка давлением слитка при нагреве его до достаточно высоких температур приводит к дефор­мации кристаллитов и частичной завар­ке пор и раковин. Таким образом, при обработке давлением слитка может уве­личиться и плотность металла.

В результате деформации кристал­литов и последующей рекристаллиза­ции металл получает мелкозернистое строение, т. е. размеры зерен после рекристаллизации исчисляются в сотых или десятых долях миллиметра, причем эти размеры примерно одинаковы по всем направлениям (равноосная струк­тура).

Если слиток загрязнен неметалличес­кими включениями, обычно располага­ющимися по границам кристаллитов, то в результате обработки давлением неметаллические включения вытягива­ются в виде волокон по направлению "наиболее интенсивного течения метал­ла. Эти волокна выявляются травле­нием и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры (рис. 3.2, а). Получен­ная в результате обработки давлением литого металла волокнистая макрост­руктура не может быть разрушена ни термической обработкой, ни последу­ющей обработкой давлением. Послед­няя в зависимости от направления пластического течения металла может изменить лишь направление и форму волокон макроструктуры.

Металл с явно выраженной волок­нистой макроструктурой характеризу­ется анизотропией (векториальностью) механических свойств. При этом по­казатели прочности (предел текучести, временное сопротивление и др.) в раз­ных направлениях отличаются незна­чительно, а показатели пластично(относительное удлинение, ударная вяз­кость и др.) вдоль волокон выше, чем поперек их.

Так как направление волокон зависит от направления течения металла при деформировании заготовки, в готовой детали желательно предусмотреть бла­гоприятное с точки зрения ее эксплуатации расположение волокон. Приэтом общие рекомендации следующие :необходимо, чтобы наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в деталях в процессе работы, были направлены вдоль волокон, а если какой-либо элемент этой детали работает на срез, то желательно, чтобы перерезывающие силы действовали по­перек волокон; необходимо, чтобы во­локна подходили к наружным поверх­ностям детали по касательной и не перерезались наружными поверхностя­ми детали.

Выполнение этих требований не толь­ко повышает надежность детали (в том числе и при динамическом нагружении), но и улучшает другие эксплуатацион­ные характеристики, например сопро­тивление истиранию.