7.Материалы для холодной листовой штамповки (нашел такие общие сведения о материалах лист штамповки без обид:*)

Существуют два основных вида штамповки — листовая и объёмная. Листовая штамповка подразумевает в исходном виде тело, одно из измерений которого пренебрежимо мало по сравнению с двумя другими (лист до 6 мм). Примером листовой штамповки является процесс пробивания листового металла в результате которого получают перфорированный металл (перфолист). В противном случае штамповка называется объёмной. Для процесса штамповки используются прессы — устройства, позволяющие деформировать материалы с помощью механического воздействия.

Сущность способа заключается в процессе, где в качестве заготовки используют полученные прокаткой лист, полосу или ленту, свёрнутую в рулон. Листовой штамповкой изготовляют самые разнообразные плоские и пространственные детали массой от долей грамма и размерами, исчисляемыми долями миллиметра (например, секундная стрелка ручных часов), и детали массой в десятки килограммов и размерами, составляющими несколько метров (облицовка автомобиля, самолёта, ракеты).

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Это обстоятельство вынуждает предъявлять к материалу заготовки достаточно высокие требования по пластичности.

При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60 % Cu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, титан и др. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные детали из листовых неметаллических материалов, таких, как кожа, целлулоид, органическое стекло, фетр, текстолит, гетинакс и др.

Листовую штамповку широко применяют в различных отраслях промышленности, особенно в таких, как авто-, тракторо-, самолето-, ракето- и приборостроение, электротехническая промышленность и др.

К преимуществам листовой штамповки относятся:

-возможность получения деталей минимальной массы при заданной их прочности и жёсткости;

-достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием;

-сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30—40 тыс. деталей в смену с одной машины);

-хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразной и в массовом, и в мелкосерийном производстве.

10. Резка листового металла штампами

Процесс резания штампами при вырубке, пробивке и других операциях в некоторой степени аналогичен процессу резания ножницами. В данном случае пуансон и матрица являются как бы ножами замкнутой конфигурации, имеющими сопряженные режущие кромки.Однако процессы резания существенно отличаются.Последовательность процесса вырубки показана на.Процесс резания штампами также состоит из трех стадий: упругой, пластической и скалывания.В первой стадии происходит упругий изгиб металла с легким выдавливанием его в отверстие матрицы. При этом напряжения в металле не превосходят предела упругости.В пластической стадии происходят вдавливание пуансона в металл и выдавливание его в отверстие матрицы.Вдавливание вырубного пуансона происходит не по всей торцовой поверхности, а лишь по кольцевому (или иной формы в плане) пояску шириной b. Такое же вдавливание наблюдается и со стороны матрицы. Отпечатки от локализованного вдавливания пуансона и матрицы остаются на вырубленной детали и отходе в виде смятой полоски вдоль контура резания.В результате локализованного вдавливания пуансона и матрицы возникает круговой изгибающий момент, образованный силами резания, условно представленными на) равнодействующими нормальных напряжений..Под действием кругового изгибающего момента заготовка получает пространственный изгиб (выпучивание), при котором с наружной (выпуклой) стороны заготовки возникает напряженное состояние двухосного растяжения, а на внутренней стороне — двухосного сжатия.Непосредственно под режущей кромкой пуансона создается напряженное состояние объемного сжатия, а над режущей кромкой матрицы — напряженное состояние с напряжениями радиального растяжения. Первое более благоприятно для пластического течения металла, а второе — менее благоприятно и способствует возникновению микротрещин в зоне резания.К концу второй стадии напряжения вблизи режущих кромок достигают максимальной величины, соответствующей сопротивлению металла срезу.В третьей стадии процесса вырубки у режущих кромок матрицы образуются скалывающие трещины.После дальнейшего погружения пуансона и исчерпывания местной пластичности металла, скалывающие трещины возникают и у режущих кромок пуансона Эта последовательность скалывания подтверждается тем, что блестящий поясок, соответствующий пластической стадии резания, на отходе значительно шире, чем на детали.

Скалывающие трещины, направленные по линиям наибольших деформаций сдвига (поверхностям скольжения), быстро распространяются на внутренние слои металла и вызывают отделение вырезаемой детали.

Во время первой и второй стадий вырубки скорость погружения пуансона уменьшается; а с начала третьей стадии — резко увеличивается. При дальнейшем движении пуансон проталкивает вырезанную деталь через рабочую шейку матрицы.

При нормальном зазоре между пуансоном и матрицей zl поверхности сдвига (линии скольжения), возникающие у режущих кромок пуансона, совпадают с поверхностями сдвига и трещинами, возникшими у режущих кромок матрицы, и образуют общую криволинейную поверхность скалывания

При малом зазоре z2 и большой толщине материала поверхности сдвига, идущие от кромок пуансона, не совпадают с поверхностями сдвига, возникшими у кромок матрицы, Оставшаяся кольцевая перемычка перерезается при дальнейшем погружении пуансона с возникновением новых скалывающих трещин, причем на детали образуются надрыв и двойной срез с протянутым заусенцем.Поверхность отверстия получается сравнительно гладкой, лишь в нижней части образуется небольшой шероховатый скол. Поэтому, если требуется получить отверстие с гладкими ровными стенками, следует производить пробивку с малым зазором между пуансоном и матрицей.При вырубке с малым зазором твердых материалов двойного среза обычно не получается. В случае очень большого зазора на поверхности образуются рваные заусенцы от затягивания и обрыва металла в зазоре.После возникновения скалывающих трещин величина изгибающего момента М резко падает, вследствие чего происходит уменьшение кривизны вырубаемой детали, увеличение ее размеров и распор детали в отверстии матрицы.Металлографические исследования макро - и микроструктуры вырубленных деталей показывают, что металл в зоне резания претерпевает значительные структурные изменения и наклёпывается. Глубина наклепанного слоя зависит от толщины материала, его свойств и первоначальной структуры, зазора и качества режущих кромок, а также от скорости вырубки.На показано влияние скорости вырубки на форму среза вырубленной детали и на глубину наклепанного слоя при вырубке тонколистовой стали с числом ходов пресса 60, 120, 330 и 450 ход/мин.При небольшом числе ходов пресса (60 ход/мин,) глубина вдавливания пуансона до момента образования скалывающих трещин составляет 64% толщины материала. Пластическая стадия процесса вырубки сильно развита, а наклепанная зона довольно значительна.При увеличении числа ходов пресса до 120 и 330 ход/мин) и повышении начальной скорости вырубки глубина вдавливания пуансона уменьшается соответственно от 60 до 27%, Пластическая стадия процесса значительно уменьшается, в связи с чем уменьшается величина наклепанной зоны металла.Наконец, при быстроходной штамповке с числом ходов пресса 450 ход/мин (рис.4, г) пластическая стадия и глубина вдавливания пуансона снижается до 14%, наибольшее развитие получает третья стадия процесса— скалывание. Большая часть поверхности среза представляет собой сравнительно ровный скол. Глубина наклепанного слоя невелика.Локальный характер процесса разделения листовых металлов сопровождается резкой неравномерностью деформаций в зоне резания.Новые исследования процесса разделения металла методом муаровых полос, выполненные В.И.Бером и Д.И.Суяровым, позволяют четко фиксировать границы пластической области и с высокой степенью точности вычислить локальные эллипсы деформации и направления локальных осей для большого количества точек в зоне резания, как показано на (рис. 5) для одной из промежуточных стадий процесса.Установлено, что по мере углубления пуансона, происходит изменение границ пластической области и непрерывный рост локальных деформаций, сопровождаемый поворотом главных осей локальных эллипсов.Локальные пластические деформации могут быть определены также по методу Моравецкого путем нанесения мельчайшей координатной сетки (плотность до 1200 ячеек на 1 мм2) с измерением деформации под микроскопом или по фотоснимку с 400-кратным увеличением.Приводим оригинальные способы резки.На показан новый способ разрезки тонкостенных труб, без вдавливания отхода внутрь трубы. Вначале, движением поперечного ползуна с зубчатым резачком в зажатой трубе срезается шлиц высотой h = 2S. Вслед за этим опускающийся отрезной пуансон копьевидной формы входит в прорезь трубы и отрезает отход, загибая его наружу. Поверхность среза получается более качественной. Штамп для резки указанным способом приведен в работе. Там же описаны способы криволинейной резки труб и типовые пуансоны для резки профилированных заготовок. Напоказан новый, внедренный на производстве способ холодной резки скосов на кромках листовых заготовок. Сущность этого способа заключается в том, что срез кромки (фаски) происходит в результате вертикального перемещения плоского пуансона при одновременном горизонтальном перемещении матрицы. По мере движения штампа происходит постепенное сближение режущих кромок пуансона 1 и матрицы 2. Чистота среза соответствует 6-му классу шероховатости.