штуцер; 18-клапан впускний; 19-деталь; 20-шток.

Агрегат"штамп-насос" працює наступним чином: спочатку матриця 1 заповнюється оливою і на неї зверху вкладається заготовка; при ході преса вниз притискувач 4, в якому знаходяться ущільнювальні манжети, завдяки пружним елементам притискує заготовку встановлену в середині кільця 3, що виконує в даному випадку роль фіксатора. В кільці виконана кругова канавка, куди поступає рідина, що витісняється через зазор між стінками матриці та заготовки і через канал 2 дросельний клапан по магістралі 16 поступає в маслонаповнювальну камеру насосної частини агрегату. Тиском рідини клапан 15 закритий і рідина по магістралі 13 не може перетекти в насосну частину агрегата. В наслідок цього між стінками заготовки і контейнера-матриці утворюється масляна плівка і встановлюється режим гідродинамічного тертя, що сприяє зменшенню розтягуючих напружень в небезпечному перерізі заготовки, створюється запас міцності необхідний для зменшення коефіцієнта витяжки (коефіцієнт витяжки досягає величини 0,35) і відповідно, кількості переходів.

Це стосується в першу чергу витяжки деталей із металів і сплавів схильних до налипання на матрицю.

Одночасно при робочому ході шток 20 штовхає поршень насосу 8 вниз, стискуючи пружину 9 і звільнюючи надпоршневий простір, який через впускний клапан 18 заповнюється маслом із камери. При зворотньому ході відштампована деталь виштовхувачем 11 видаляється із контейнера-матриці. Клапан 15 відкривається і масло, яке витісняється поршнем 8 під дією пружини 9 через клапан 14 поступає по магістралі 13 і відкритий клапан 15 заповнює контейнер.

В такому штампі виготовляють порожнисті вироби сферичної, конічної та параболічної форми. Приклади таких деталей показані на Рис. 6.3.

Рис.6.3 Зразки деталей одержаних гідромеханічною витяжкою за один перехід.

 

Зусилля гідродинамічної витяжки можна підрахувати по формулі:

P=d∙R_фл·σ_т [1+d/(4r _д ], (6.1)

де d- діаметр деталі; R_фл- поточний радіус фланця; r _д- радіус спряження стінок і дна деталі; σ_т- границя пластичності.

Зусилля притискувача повинно забезпечити режим гідродинамічного тертя протягом усього процесу витяжки. Необхідний для цього тиск рідини можна оцінити по формулі:

q = 2s·σ_т ∕ {μ(D+s)[(1+δ₁₀)/(1-δ₁₀)]}, (6.2)

де (δ₁₀) -відносне подовження на границі міцності.

Виробничий досвід показує, що тиск q (в МПа) при товщині заготовок до 1 mm складає: для маловуглецевих сталей — 20-70; для нержавіючих хромонікелевих сталей — 30-100; для алюмінію і його сплавів — 6-30.

Рис. 6.4. Схема виготовлення трійника із трубчастої заготовки тиском рідини.

1 - верхня половина штампа; 2 - осьові плунжери; 3 - нижня половина штампа; 4 - боковий плунжер; D – діаметр труби, P_r - зусилля замикання; P_а -осьове зусилля; P_s - зусилля підпору.

Безпосереднім тиском рідини можна виготовлять деталі із трубчастих заготовок-трійників хрестовин, деталей гідроапаратури, перехідників.

Конструктивна схема пристрою для виготовлення деталі типу трійника тиском рідини показана на Рис. 6.4. Необхідний для цього тиск можна оцінити за формулою

q= а (D/d) ^b, (6.3)

де D і d - діаметри відводу і заготовки відповідно;

а і b - константи матеріалу (Таб.6.1)

Табдиця 6.1

Матеріал	а	b
Сталь 12Х18Н9Т	23,86	5,68
Сталь 10	47,37	2,38
Латунь Л62	34,08	2,73

Тиск рідини супроводжується осьовим зусиллям P_а, що діє на торці заготовки тапідпором P_s відводу, які запобігають його значному потоншенню Значення всіх зусиль рекомендується визначити за формулами:

P_a={qd² / 4+1.15σ_т[3 / 4s(D-s)-d² / 8ln(d / (d-2s)]+

+fd / 2(l-D)[q+(1 / 1.15 σ_t*s / (D-2s)]} (6.4)

P_s=[q/(D-2s)²/4-0.65 σ_тs/(D-s) ] (6.5)

Зусилля змикання матриць приштампуванні деталей з відводами визначають за формулою

P_c=[[q=1.15 σ_ts/(d-2s)](l-D)+qD(d-nh), (6.6)

де h і n висота і кількість відводів; l- довжина заготовки.

Значним недоліком деформування листових заготовок безпосереднім тиском рідини полягає в труднощах надійного ущільнення штампа для запобігання протікання рідини з робочої зони. Усунуть їх можна якщо тиск рідини передавати через еластичну мембрану із достатньо гнучкого і міцного матеріалу яким є поліуретан. Такий метод одержав назву гідроеластичного штампування. Вказаним методом можна виготовляти за один перехід складні за формою деталі (Рис. 6.5). Гнучка еластична мембрана дозволяє уникнути концентрації напружень на ділянках, де різко змінюється кривизна. а також одночасно деформувати ті з них, що утворюють “кармани“.

Гідроеластичним методом можна штампувати деталі навіть без преса, маючи контейнер куди завантажуються штамп і заготовка. Контейнер замикається жорсткою кришкою з мембраною за допомогою струбцин після чого в ній створюється тиск від насоса або мультиплікатора. Принципова схема такого пристрою показана на Рис.6.6.

Загальним недоліком штампування еластичним матеріалом і рідиною є те, що для цього потрібні набагато більші зусилля чим для штампування жорстким інструментом. Це викликано тим, що тиск діє на всю площу контейнера, розміри якого значно більші розмірів осередку деформації при штампуванні жорстким інструментом. Але переваги деформування еластичним матеріалом, його гнучкість в умовах багатономенклатурного дрібносерійного виробництва значно переважають вказаний недолік. Для використання його переваг і технологічних можливостей створені потужні гідравлічні преси. Прикладом такого обладнання може служити показаний на рисунку гідравлічний прес із 6-а висувними столами показаний на Рис.6.7

Рис 6.5 Схема штампування деталі складної форми гідроеластичним методом

 

Рис. 6.6. Принципова схема пристрою для гідроеластичного штампування без преса.

Рис. 6.7 Гідравлічний прес із 6-а висувними столами для штампування еластичним матеріалом.

Питання для самоперевірки до лекції 6 (Штампування гідроеластичним інструментом та рідиною):

1. Які перевагиштампуваннярідиною порівняно з штампуванням еластичним матеріалом.

2. Які труднощі виникають при штампуванні безпосередньою дією на заготовку рідини.

3. Для витяжки яких деталей раціонально застосовувати гідромеханічну витяжку.

4. В чому полягає суть гідроеластичного штампування та які його переваги перед гідромеханічним.

5. Поясніть, користуючись кресленням, послідовність роботи штампонасосного агрегата для гідромеханічної витяжки.

6. Поясніть принцип гідромеханічної витяжки без застосування преса

7. Приведіть схему формування рідиною високого тиску виробів типу “трійників” із трубчатої заготовки.

8. Як зменшити потоншення та запобігти розриву відводу при формуванні деталей типу “трійників” із трубчатої заготовки рідиною.