3. Теоретические исследования первой операции комбинированной вытяжки цилиндрических деталей из анизотропного материала в режиме ползучести

Вытяжка является одной из наиболее распространенных операций листовой штамповки для изготовления цилиндрических изделий с толстым дном и тонкой стенкой. Анализируя современное состояние технологии изготовления полых цилиндрических изделий, следует отметить, что наибольшее распространение получила вытяжка (без утонения) . К недостаткам вытяжки относятся низкая производительность (большое число операций) при изготовлении глубоких изделий и невысокая точность по наружным размерам и по толщине стенки (в некоторых случаях требуется дополнительная обработка).

Вытяжка с утонением находит широкое применение при изготовлении глубоких цилиндрических сосудов, толщина стенки которых значительно меньше толщины дна. Изделия, изготовляемые вытяжкой с утонением, имеют более высокую точность, чем при вытяжке, однако число операций в технологическом процессе, основанном на вытяжке с утонением, остается значительным.

Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации характеристиками, обработка которых осуществляется в условиях медленного горячего формоизменения в режиме вязкого течения материала. Интенсификация процессов глубокой вытяжки может быть достигнута комбинированной вытяжкой, которая характеризуется одновременным изменением диаметра вытягиваемой заготовки и толщины стенки .

Ниже приведены результаты теоретических исследований кинематики течения, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов первой операции изотермической комбинированной вытяжки цилиндрических деталей из трансверсально-изотропного материала через радиальную и коническую матрицы в режиме ползучести.

3.1. Особенности формоизменения при комбинированной вытяжке

Первая операция комбинированной вытяжки обычно осуществляется на матрицах с радиальным и коническим профилем, формоизменение на которых условно разделяется на четыре стадии (рис. 3.1 и 3.2) .

В очаге деформации имеет место плоское напряженное (зона I) и плоское деформированное (зона II) состояния заготовки . На первой стадии комбинированной вытяжки осуществляется обычная вытяжка (без утонения) и реализуется плоское напряженное состояние в заготовке (рис. 3.1, а и 3.2, а). На второй стадии происходит формирование зоны утонения II (рис. 3.1, б и 3.2, б). На графиках «сила-путь» это проявляется в резком подъеме кривой «сила-перемещение пуансона».

Момент совпадения центра закругления пуансона с верхней кромкой калибрующегося пояска матрицы принимается за начало третьей стадии (рис. 3.1, в и 3.2, в). На третьей стадии имеет место процесс собственно комбинированной вытяжки (с наличием двух зон). На четвертой стадии исчезает зона плоского напряженного состояния I и происходит утонение краевой части заготовки (рис. 3.1, г и 3.2, г).

Рисунок 3.1. Последовательность деформирования на первой операции

комбинированной вытяжки на радиальной матрице

При комбинированной вытяжке один и тот же материал находится в зоне I в условиях плоского напряженного состояния, а в зоне II - в условиях плоского деформированного состояния.