Зменшення відхилень залишкових напружень за рахунок ефекту

Баушингера під час гнуття профільованих заготовок Найбільш актуальна проблема, незалежно від способу гибки - це. підвищення точності гнуття та відповідне скорочення робіт розмірної доводки зігнутих заготовок. Низька точність гнуття пояснюється пружнім розвантаженням на пасивнійстадії формоутворення. Номенклатура профілів, застосовуємих під час виготовлення виробів дуже велика за розмірами та формі поперечного перетину та має відхилення розмірів елементів перетину у межах допусків при їх виготовленні.

За для зменшення відхилення кінцевого радіусу будемо застосовувати дві операції гнуття, зменшуючи кривизну заготівки на 2-й операції. Радіуси робочих частим штампі 1-й та2-й операції призначаються, наприклад 0,8 R_ВИР та 1,1R_ВИР.

Існує оптимальне значення радіусів гнуття та розгибки заготівок на 1-й та 2-й операціях – r₁ та r₂, при яких відхилення залишкового радіусу заготівки після 2-ї операції мінімальний. Оптимальне значення r₁ та r₂ можливо визначити розрахунковим шляхом. Для цього розроблена математична модель для розрахунків оптимальних значень радіусів гнуття r₁ та r₂ при яких відхилення кінцевого радіусу заготівки після 2-ї операції мінімальне.

До вихідних даних за для розрахунку необхідно застосовувати три набори параметрів заготовок, 1 -й набір утворює номінальні (середні) значення розмірів й властивостей заготівки, 2-й - мінімально допустимі розміри поперечного перетину й максимальні показники покращення міцності матеріалу, 3-й — максимально допустимі розміри поперечного перетину і мінімальні показники покращення міцності. Допустимі розміри поперечного перетину задаються з урахуванням допусків, функцію спрощення матеріалу у 2-му та 3-му наборах параметрів можливо задавати приблизно, помножуючи мінімальні значення напружень текучості на коефіцієнти, що дорівнюють відповідно 1,1 та 0,9мм, що відповідає максимальним та мінімальним показникам покращення міцності матеріалу.

Перераховані набори параметрів дозволяють моделювати не ідентичність пружиніння різноманітних заготівок: 2-4 набір використовується у розрахунку максимального пружиніння, 3-й мінімального.

Підготувавши вихідні даті, необхідно спроектувати пробні варіанти технологічного процесу, що відрізняються радіусом гнуття на 1-й операції. Розглянемо 4-ри варіанти із наступним значенням радіуса r₁: r_1,1=0,77 R_ВИР,

r_1,2=0,8 R_ВИР, r_1,3=0,83 R_ВИР, r₄=0,86 R_ВИР. Другий індекс у позначенні радіусу гнуття r₁ позначає номер варіанту технологічного процесу. У кожному варіанті розраховується радіус інструменту гнуття для 2-ї операції: r_2,і, і=1,2,3,4.. Ця процедура представлена на мал. 4. Використовується перший набір параметрів заготовок, задавшись у першому наближенні r_2,і= R_изд, будемо поступово уточнювати значення r_2,і, з урахуванням пруженіння, доки не буде отримано значення остаточного радіусу R ₂, що достатньо близько до R_ВИР.

Якщо не передбачати між операційний відпал заготівок, напруження σ_гиб2, що виникає при другій операції, вираховується з врахуванням напруження при 1-й операції σ_гиб1, та ефекту Баушингера. Ґрунтуючись на ефекті Бауншингера (мал.11) [Силка в літературу - Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1979. 399с.], піддаємо алгоритму вирахування σгиб2. При цьому функція Ф, яка апроксимує діаграму напружень при розтягненні.

Мал. 11. Ідеальний ефект Баушингера при переході від пластичного розтяжіння до стиснення.

Після визначення радіусу інструменту гнуття 2-ї операції вираховуємо значення кінцевого радіусу R₂ заготівки із експериментальними значеннями розмірів та властивостей. Відхилення значень R₂

∆ = max

На мал. 12 приведений збільшений алгоритм підрахунків радіусів гнуття для 1 -ї та 2-ї операції.

Мал. 12. Збільшений алгоритм проектування оптимальних процесів гнуття заготівок із наступним частковим розвантаженням.

Другий індекс у позначенні залишкового радіусу R₂ - це номер параметрів заготівки відповідно прийнятій раніше нумерації. Відхилення значень ∆i(i= 1,2,3,4) визначається у кожному із чотирьох варіантів технологічного процесу, й у результаті отримуємо функцію ∆i=φ(r_1i), що задана у дискретній кількості значень r_1i. Необхідно знайти оптимальне значення аргументу r_1опт, що мінімізує величину ∆. Застосувавши метод інтерполяції, замінимо приведену вище функцію ∆i на обрану: r_1j = f ∆i,тоді r_1опт = f (0). Відповідно інтерполяційній схемі Горнера [1]:

f (0) = r₁₁-∆₁[f(∆₁∆₂)-∆₂[f(∆₁∆₂∆₃)-∆₃f(∆₁∆₂∆₃∆₄)]]

де: f(∆₁∆₂)= ; f(∆₁∆₂∆₃)=

f(∆₁…∆₄)=

Після підрахунку оптимального значення r₁, - радіусу інструменту 1-й операції визначається відповідне значення радіусу 2-й операції r₂ із умови отримання виробу відповідного радіусу при використанні заготівок із усередненим (номінальним) значенням розмірів та показників покращення міцності. Результати експериментальної перевірки інтерполяційного методу підтвердили його ефективність при проектуванні процесів гнуття заготівок із наступною розгибкою (таб. 14). Використані результати експериментів, які проводились на заготівках таврового профілю (12 шт.), матеріал заготівки - сплав Д16М, товщина стінок 1,2мм. Для виключення різниці між розмірами — заготівки фрезерували по ширині В та висоті Н. Оптимальні радіуси гнуття інструменту, розраховані інтерполяційним методом: r₁=150 мм, r₂= 175 мм. Відповідно до таб. 14 відхилення значень залишкового радіусу заготівки після першої операції складає 10,9мм, а після останньої — 0,8мм.