Proces formowania na zimno (2)

1.2 Podstawowe prawa odkształcenia plastycznego metalu

1.2.1 Prawo minimalnego oporu

Podczas odkształcania metalu cząstki ciała odkształcalnego mają możliwość poruszania się we wszystkich kierunkach, a ruch punktów ciała odkształcalnego odbywa się w kierunku ich minimalnego oporu, co nazywa się prawem minimalnego oporu.

W wielostanowiskowym kuciu na zimno śrub z łbem sześciokątnym, podczas drugiego precyzyjnego kucia na stanowisku, metal przepływa do góry i tworzy wypływkę przy otworze dolnej formy, co jest przejawem prawa minimalnego oporu. Rysunek 36-4 pokazuje, że gdy kęs jest spęczany w formie, nie tylko wypełnia górną i dolną wnękę formy, ale także przepływa we wszystkich kierunkach przez szczeliny utworzone przez górną i dolną formę. Dopiero gdy opór przepływu rzutowego jest większy niż opór w innych częściach gniazda formy, metal może wypełnić wnękę formy. Podczas ruchu górnej formy w dół opór przepływu metalu na wypływce wzrasta wraz ze zmniejszaniem się grubości wypływki, aby zapewnić ostateczne wypełnienie górnych i dolnych wnęk formy.

Rysunek 36-4 Schematyczny diagram przepływu metalu zgodnie z prawem minimalnego oporu podczas spęczania

1.2.2 Prawo niezmienności objętości

W przypadku odkształcenia plastycznego metalu zmiana gęstości jest niezwykle mała i można ją zignorować. Objętość przedmiotu poddanego odkształceniu plastycznemu pozostaje stała, a objętość półwyrobu metalowego przed odkształceniem plastycznym jest równa objętości po odkształceniu.

Prawo niezmienności objętości polega na obliczeniu objętości na podstawie kształtu i rozmiaru produktu, a następnie określeniu konkretnego rozmiaru wymaganego półwyrobu.

Prawo minimalnego oporu jest najważniejszą podstawą do określenia liczby odkształceń metalu, przydzielenia każdorazowo wielkości odkształcenia i określenia kształtu konstrukcji formy w projekcie.

1.2.3 Główne czynniki wpływające na płynięcie metalu podczas odkształcania

A. Wpływ tarcia

Podczas odkształcania nieuchronnie występuje siła tarcia na powierzchni styku formy z półwyrobem, co zmienia charakterystykę płynięcia metalu pod wpływem siły tarcia. Jak pokazano na rysunku 36-5, podczas spęczania prostokątnych wadliwych materiałów pomiędzy płaskimi płytami, ze względu na efekt tarcia, opór w każdym kierunku jest inny, a podczas odkształcania przekrój poprzeczny nie może pozostać prostokątny. Zgodnie z prawem minimalnego oporu będzie on stopniowo zmierzał do okrągłego kształtu. Jeśli nie ma siły tarcia, kęs znajduje się w idealnie równomiernym stanie odkształcenia, a kształt geometryczny jest nadal podobny przed i po odkształceniu.

Rysunek 36-5 Schematyczny diagram przepływu metalu podczas kucia kęsów o przekroju prostokątnym pomiędzy płaskimi płytami

Rysunek 36-6 to schematyczny diagram spęczania okrągłego kęsa. Gdy nie ma tarcia, element pierścieniowy jest ściskany na pewnej wysokości i zgodnie z warunkiem stałej objętości średnica metalu zwiększa się zarówno w warstwie zewnętrznej, jak i wewnętrznej, to znaczy wszystkie metale wypływają promieniowo na zewnątrz. Ze względu na tarcie przepływ jest utrudniony. Im bliżej znajduje się metal warstwy wewnętrznej, tym większy jest opór przepływu na zewnątrz, który jest nawet większy niż przy przepływie do wewnątrz, zmieniając tym samym kierunek przepływu. Jak pokazano na rysunku, w elemencie pierścieniowym pojawia się granica przepływu (dN).

B. Wpływ kształtu formy

Ze względu na różne kształty form, siła przyłożona do kęsa oraz siła tarcia pomiędzy formą a kęsem są również różne, co skutkuje różnicami w oporach przepływu metalu w różnych kierunkach, co prowadzi do różnic w rozkładzie wielkość przepływu metalu w różnych kierunkach.

C. Wpływ nierównych właściwości samych metali

Nierówne właściwości samych metali odzwierciedlają nierówny skład, nierówną strukturę i nierówną temperaturę wewnętrzną podczas odkształcania. Niejednorodność tych właściwości powoduje powstawanie dodatkowych naprężeń, które równoważą się wewnątrz metalu. Ze względu na obecność sił wewnętrznych opór przepływu metalu zmienia się, a odkształcenie następuje najpierw w części o najniższym oporze.

2. Proces tłoczenia na zimno (wytłaczania) metalu

2.1 Podstawowe pojęcia procesu kucia na zimno (wytłaczania).

2.1.1 Kucie na zimno i tłoczenie na zimno

W temperaturze pokojowej umieścić kęs w formie automatycznej maszyny do spęczania na zimno lub prasy, wywrzeć nacisk na formę i wykorzystując względny ruch górnej i dolnej formy, odkształcić kęs we wnęce formy, zmniejszyć jego wysokość, i zwiększyć jego przekrój. Ta metoda obróbki ciśnieniowej nazywana jest kuciem na zimno w przypadku automatycznych maszyn do kucia na zimno i tłoczeniem na zimno w prasach.

W rzeczywistej produkcji proces formowania na zimno elementów złącznych często obejmuje wytłaczanie podczas procesu gnicia na zimno. Dlatego też sam proces spęczania na zimno elementów złącznych jest w rzeczywistości metodą przetwarzania kompozytów, która obejmuje zarówno kucie na zimno, jak i wytłaczanie.

2.1.2 Metoda odkształcenia metodą walcowania na zimno (wytłaczanie)

A. Wykrawanie oddziela część półwyrobu od korpusu głównego. Takie jak cięcie drutu, wykrawanie nakrętek i przycinanie łbów śrub sześciokątnych.

B. Spęczanie to metoda przetwarzania, która skraca wysokość kęsa i zwiększa pole przekroju poprzecznego, takie jak nacięcie nakrętek, wstępne nacięcie łbów śrub i nagłówek precyzyjny.

C. W przypadku odkształcenia kęsa w dolnej matrycy podczas kucia na zimno, kierunek przepływu metalu jest zgodny z kierunkiem ruchu górnej matrycy. Zmniejszenie średnicy grubego pręta w śrubach z łbem walcowym i śrubach z łbem walcowym z gniazdem sześciokątnym jest rodzajem wytłaczania do przodu.

D. Podczas odkształcania kierunek przepływu metalu w kęsie wytłaczanym wstecznie jest przeciwny do kierunku ruchu matrycy górnej. Formowanie łba śruby z gniazdem sześciokątnym i łbem cylindrycznym należy do procesu wytłaczania odwrotnego.

mi. Kierunek przepływu metalu w kompozytowych półfabrykatach wytłaczanych podczas odkształcania jest częściowo taki sam, jak kierunek ruchu matrycy górnej, natomiast w pozostałych jest przeciwny. W deformacji występuje zarówno kompresja do przodu, jak i kompresja do tyłu. Na przykład śruby sześciokątne z łbem cylindrycznym mają zarówno redukcję pręta (wytłaczanie do przodu), jak i formowanie łba (wytłaczanie odwrotne) podczas odkształcania na tym samym stanowisku pracy.

2.1.3 Stopień odkształcenia na zimno (wytłaczanie).

A. Stopień odkształcenia

Odnosi się to do stosunku ściśnięcia długości odkuwki kęsa na końcu odkuwania do wysokości pierwotnej lub stosunku przyrostu pola przekroju poprzecznego kęsa na końcu odkuwania do wysokości pierwotna powierzchnia przekroju.

B. Metoda reprezentacji stopnia odkształcenia

Pierwsza metoda wykorzystuje współczynnik kucia (S), jak pokazano na rysunkach 36-7.

Rysunek 36-7 Schematyczny diagram stopnia odkształcenia podczas spęczania pręta

h0 - Oryginalna wysokość kutej części

d0 - Oryginalna średnica kutej części

Współczynnik kucia może określić trudność kucia. Im mniejszy współczynnik kucia, tym mniejsza wielkość odkształcenia i tym łatwiejsze odkształcenie. Im większy współczynnik kucia, tym trudniejsze jest odkształcenie. Włókna metalowe przepływają nieregularnie, a niektóre włókna są wyginane, tworząc zjawisko zginania wzdłużnego. Jak pokazano na rysunkach 36-8.

Rysunek 36-8 Schematyczny diagram zginania i składania wzdłużnego spowodowanego odkształceniem okrągłego materiału podczas spęczania

Druga metoda wykorzystuje szybkość kucia ( ε)

ho, Fo - pierwotna wysokość i pole przekroju poprzecznego materiału główki przed kuciem

H, F - Wysokość i pole przekroju przedmiotu po kuciu

C. Dopuszczalny stopień odkształcenia

Gdy stopień odkształcenia na zimno przekroczy granicę odkształcenia samego metalu, na boku odkształconego przedmiotu pojawią się pęknięcia, powodując wadliwe produkty. Będzie to miało również wpływ na wytrzymałość formy, skracając jej żywotność. W ciężkich przypadkach może to spowodować pęknięcie i uszkodzenie formy. Dopuszczalny stopień odkształcenia metalu jest związany z jego plastycznością. Metale o dobrej plastyczności mają wyższy dopuszczalny stopień odkształcenia niż metale o słabej plastyczności. Im wyższa zawartość węgla w stali węglowej, tym mniejsza jest jej plastyczność i mniejsze dopuszczalne odkształcenie.

Podczas produkcji metali o słabej plastyczności, takich jak stal średniowęglowa i stal stopowa, w kuciu na zimno często stosuje się wyżarzanie i zmiękczanie stali, zwiększając wytrzymałość i udarność formy, smarując powierzchnię metalu itp. w celu poprawy dopuszczalnego stopnia odkształcenia metalu. Tabela 36-1 zawiera listę dopuszczalnych poziomów odkształcenia niektórych stali.

2024 Styczeń1Tydzień WBMPZalecenie produktu:

Kulki ze stali o wysokiej zawartości chromu:

G5, G10, G16 Nasza kula chromowana jest zwykle produkowana zgodnie ze standardami GBT 308.1-2013 i ISO 3290-1:2014. Twardość zostanie dostosowana do Twoich wymagań.