Обоснование выбора оборудования при ковке и горячей объемной штамповке

Пример 1. Рассмотрим выбор молота при осадке заготовки на конкретном примере.

Дана стальная заготовка диаметром d₀=160 мм, высотой h₀= 300 мм. Необходимо осадить заготовку до высоты h₁=200 мм. Предел прочности стали при 20 °С =750 МПа, а при 1100 °С – 35 МПа., к.п.д. h=0,8, коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора на предел текучести, j=0,65. Коэффициент динамичности, учитывающий влияние скорости деформации на предел текучести при температуре 1100 °С равен K_e= 2. Высота падающих частей над наковальней – H_м=2 м.

Требуется определить минимальный вес падающих частей молота, выбрать молот и определить необходимое число ударов молота.

Проверка заготовки на устойчивость:

(3.106)

Определим диаметр заготовки после осадки из условия постоянства объема

(3.107)

Объем заготовки:

(3.108)

Предел текучести с учетом влияния температуры, скорости деформации и масштабного фактора:

. (3.109)

Определим полную работу деформации

(3.110)

Выберем наибольшее число ударов молота n=4.

Работа, которая должна быть затрачена на деформацию заготовки за 1 удар молота

(3.111)

Необходимая минимальная потенциальная энергия падающих частей с учетом к.п.д.

(3.112)

Учитывая, что

, (3.113)

найдем

(3.114)

Принимаем 2-тонный молот.

Пример 2. Рассмотрим выбор пресса при прямом выдавливании заготовки на конкретном примере.

Дана стальная заготовка диаметром D=300 мм, высотой h₀= 150 мм. Необходимо выдавить вал диаметром d=160 мм длиной 100 мм, оставив фланец диаметром 300 мм высотой 100 мм (рис. 3.55).

Рис. 3.55. Схема выдавливания заготовки типа «вал с фланцем»

Предел прочности стали при q = 900 °С =100 МПа, коэффициент, учитывающий влияние масштабного фактора на предел текучести j=0,65. Наибольшее перемещение горизонтальных линий координационной сетки – D=60 мм.

Вычислим линейную деформацию:

. (3.115)

Вычислим наибольшую деформацию сдвига:

. (3.116)

Интенсивность деформации при r=r:

. (3.117)

Вычислим силу деформации:

, (3.118)

Определим силу трения:

, (3.119)

Итого суммарное усилие выдавливания:

На практике суммарное усилие выдавливания иногда определяют по упрощенной эмпирической формуле:

(3.120)

где К- эмпирический коэффициент, зависящий от отношения высоты фланца к диаметру выдавленного стержня d, использующийся вместо выражения и учитывающий, кроме того, силы трения. В нашем случае К=2,9, что примерно соответствует значениям, использующимся на практике.

Соответственно пресс должен развивать большее усилие, чем