7.3. Протяжка

7.3, Ь Протяжка заготовки прямоугольного сечения под плоскими бойками

Протяжка представляет еобой кузнечную операцию, посред ством которой увеличивается длина заготовки за счет уменьшении ее поперечного сечения. Протяжка в общем случае осуществляете:! путем последовательных «обжимов» заготовки с кантовкой ее после каждого обжима. Два обжима с кантовкой заготовки межд> ними будем называть «переходом». Таким образом, в целом про цесс. деформации при протяжке не является монотонным (см стр. 222). На каждом обжиме процесс протяжки прямоугольного бруса можно в общем случае представлять как последовательную осадку смежных участков заготовки. При этом к каждому осажи­ваемому участку примыкают с концов его свободные участки за готовки, не находящиеся под воздействием инструмента — бойка. Последние задерживают течение металла в горизонтальной пло­скости по направлению, перпендикулярному к оси заготовки, чем увеличивают неравномерность деформации, а равно и дефор­мирующую силу.

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, величины трения и дру­гих условий деформирования, но в общем случае незначительные. За областями пластической деформации следуют области упругой деформации, а затем свободные участки заготовки становятся полностью недеформированными или, как говорят, следуя И. М. Павлову, «жесткими».

Как показал В. Г. Березкин (рис. 7.22), если отношение вели­чины подачи /„ к ширине полосы а (относительная подача) боль­шое, свободные участки значительно повышают неравномерность деформации, резко снижая уширение на концах деформируемого участка и весьма мало влияя на величину уширения в середине участка и тем самым на среднюю по участку величину уширения (рис. 7.22, а). При уменьшении 1₀/а влияние свободных участков на величину среднего уширения сначала возрастает (рис. 7.22,6, в), а при дальнейшем уменьшении 1₀/а становится опять неощути­мым, так как деформация приближается к плоской и уширение вообще становится незначительным, так же как и неравномерность [101] деформации по ширине (рис. 7.22, г).

Для определения удельного усилия де­формирования при протяжке можно пользоваться формулой (7.20),

выведенной для плоской осадки при -Ц- < 2, представив ее в сле­дующем виде:

Рис. 7.22

Р

(7.45)

где /₀ — величина подачи; h — высота полосы.

Возможность применения этой формулы для протяжки оправ­дывается тем, что, как правило, относительная подача ~~ < 2,

а принимая деформацию плоской при фактическом наличии уши-рения, мы как бы учитываем увеличение удельного усилия под влиянием свободных участков.

По мере уменьшения отношения подачи /₀ к высоте заготовки h удельное усилие р уменьшается. Однако теория и эксперимент

показывают, что при значениях < 1 происходит значительное

изменение характера напряженного состояния и при дальнейшем уменьшении l₀lh, как показали работы, проведенные под руко­водством В. И. Залесского, качество проработки металла при протяжке значительно ухудшается.

Задачу вдавливания узкого бойка ре­шили Р. Хилл [1131, а также В. В. Соколовский [91] с помощью метода линий скольжения, используя поле, предложенное для этого случая Л. Прандтлем [103]. В свою очередь, А. Д. Том-ленов [105] на основе работ Р. Хилла и В. В. Соколовского дал замкнутое решение, выразив приближенно зависимость удельного усилия р от l₀/h.

стояние при протяжке с малыми подачами ( -~ < 1 ), представлено

Поле линий скольжения, характеризующее напряженное со­

на рис. 7.23, а. Особенностями такого напряженного состояния является появление растягиваю щих напряжений о_х в зоне гори­зонтальной плоскости симметрии ху, как показано на эпюре (рис. 7.23, б).

Эти растягивающие напряже­ния при я« 0,25 достигают а*-

Наличие растягивающих на­пряжений, особенно при вытяжке малопластичных сплавов, может привести к образованию трещин.

Для определения необходимо­го удельного усилия можно поль­зоваться табл. 7.1, в которой приведены также максимальные значения растягивающих напря­жений о_х (при г = 0) 191].

При очень малых l₀/h вновь происходит изменение вида на­пряженного состояния: вместо осадки начинается вытеснение металла вверх у краев бойка и врезание его в металл. Боек ста­новится топором, а протяжка превращается в рубку.

Определим приближенно работу дефор­мирования при протяжке. Пусть мы начинаем протяжку прямоугольного бруса высотой h₀ и шириной о₀, при­чем h₀ и а₀ мало отличаются один от другого (рис. 7.24). После первого обжима поперечное сечение получит размеры: высота h_x < h₀ и ширина а_х > а₀. При этом деформацию по высоте над­лежит задавать такую, чтобы после обжима было соблюдено соот­ношение ~- < 2,5. В противном случае на втором обжиме может возникнуть продольный изгиб заготовки по новой высоте а_х.

1-й переход

а*

Отношение alh после обжима назовем коэффициентом перехода ср.

В частности, ^- = ф, и т. д.

Работа деформирования на первый обжим согласно уравнению (7.31)

4=Pc_PVln-|-.

После кантовки на втором обжиме высотой заготовки будет ее предыдущая ширина, т. е. а_и которая после обжима умень­шится до /i₂, а размер h\ превратится в а₂.

Работа деформирования за второй обжим

При втором переходе получим А₃ = Р_СРУ In ; Л₄ = _PcpV In -|

и далее аналогично получим работы на последующих обжимах и переходах. Работа за весь процесс

РстУ 1П

л = л₁ + л₂ + л₃ + л₄+ ...+л„_₁ + л„ =

fy)^al^a2^a3 • • • ^an-2^an-i

• • • К-хК

Учитывая, что -тг = qY, -А = Фг ^и т. д., окончательно имеем [107]

Л = /?_срУ1п (ф_хф₂.. .qv.!-^).

(7.46)

Формула (7.46) показывает резкое увеличение работы деформи­рования вследствие немонотонности процесса.