Курсовая работа: Определение энергосиловых параметров

Рисунок 1. Схема осадки

Заготовку диаметром D и высотой Hдеформируют параллельно её оси. После осадки диаметр заготовки увеличивается до Dmax, а боковая поверхность становится бочкообразной вследствие действия контактных сил трения τ. При этом высота заготовки уменьшается на величину ΔH.

Осадку применяют в качестве окончательной операции при получении поковок с относительно большими площадями поперечного сечения (фланцев, дисков шестерён) из заготовок с меньшим поперечным сечением.

Как предварительную операцию осадку применяют перед прошивкой для выравнивания торцов, уменьшения высоты прошиваемых заготовок (поковок типа колец, муфт, барабанов и т.д.), перед протяжкой – для увеличения деформации и разрушения литой дендритной структуры. [2]

По схеме деформации осадка представляет собой сжатие – деформация в направлении активного усилия отрицательна, а две другие положительны. В частных случаях возможно равенство последних между собой (простое сжатие) или равенство одной из них нулю (плоская деформация). (рисунок 2. а)

Преобладающие схемы главных напряжений при осадке будут представлять собой схемы всестороннего неравномерного сжатия. (рисунок 2. б)

а) б)

Рисунок 2. Механические схемы при осадке:

а) главные деформации, б) главные напряжения

Бочкообразование тем больше, чем больше коэффициент трения μ на контактной поверхности. При горячей обработке давлением μ = 0,3 ÷ 0,4. При наличии сил трения τ на контактной поверхности и из-за подстуживающего действия инструмента деформации в заготовке распределяются неравномерно. В заготовке при осадке можно выделить три характерные зоны (рисунок 3, см. штриховые линии). Зоны затруднённой деформации 1 расположены с торцевых частей заготовки. В центральной части поковки расположена иксообразная зона интенсивной деформации 2. Частицы металла в этой зоне деформируются значительно больше, чем в зоне затруднённой деформации. Между боковой поверхностью заготовки и зоной интенсивной деформации находится зона промежуточных деформаций 3 с растягивающими напряжениями. [2]

Рисунок 3. Характерные зоны в заготовке при осадке цилиндра.

На практике наиболее часто применяют однократную и реже двукратную осадку. Коэффициент высотной деформации

обычно не превышает 2 или относительная деформация:

, где

Но – начальная высота осаживаемой заготовки,

Нк – конечная высота заготовки.

Во избежание потери устойчивости и появлении предельного изгиба осадке подвергаются заготовки . При осадке высотный размер заготовки прямоугольного сечения больше, чем круглой.

При разработке технологических процессов обработки металлов давлением и проектировании (выбора) оборудования необходимо знать усилие, которое нужно приложить к деформируемому телу для преодоления сопротивления металла деформации и трения на поверхности контакта металла с инструментом. Полное усилие определяет характеристику оборудования – усилие пресса, мощность двигателя прокатного стана и т.п. Характеристика оборудования определяет размеры тела и степень деформации, допустимые при обработке металла на нём. Аналитически полное усилие определяют, зная нормальные и контактные напряжения в каждой точке поверхности контакта металла с инструментом, а также форму и размеры этой поверхности. [1]

1. Определение метода решения

В общем случае объёмного напряжённого состояния имеем три уравнения равновесия:

(1)

и одно уравнение пластичности:

(2)

которые содержат шесть неизвестных – три нормальных и три касательных напряжений. Плюс шесть уравнений связи между напряжениями и деформациями:

(3,4)

( - модуль пластичности 2 рода) и три уравнения неразрывности деформаций: