Работа А пластической деформации на основной стадии процесса прессования определяется по индикаторной диаграмме «усилие прессования Р – ход пресс-шайбы h » площадью, заключенной между кривой Р = Р (h) и осью абсцисс (cм. рис. 3.1) [6]:
,
где Lp – высота заготовки;
H – высота пресс-остатка.
К основным факторам, влияющим на величину усилия прессо-вания можно отнести следующие:
- прочностные характеристики металла;
- степень деформации;
- профиль матрицы;
- размеры заготовки;
- условия трения;
- скорости прессования и истечения;
- температура контейнера.
В общем виде полная работа А при прямом прессовании профи-
лей с прямым истечением может быть представлена в виде суммы работ:
А = А ε+ А тр.к+ А тр.м+ А тр.п
где А ε – работа пластической деформации;
А тр.к., А тр.м., А тр.п. – работа сил трения по поверхности контейнера, матрицы и пояска матрицы соответственно.
Исходя из рассмотренной структуры энергозатрат, И.Л. Перлин предложил следующее уравнение для определения усилия прессования Р на основной стадии процесса прессования [6]:
Р = R м+ T кр+ Т м+ Т п , (3.1)
где R м – усилие, необходимое для осуществления пластической деформации круглого профиля без учета сил трения.
T кр – сила трения, возникающая на боковой поверхности кон-тейнера. На основной стадии прессования составляющая Т кр убывает из-за уменьшения длины заготовки.
Т м – сила трения, возникающая на конической поверхности матрицы в очаге деформации:
Т п – сила трения, возникающая на поверхности калибрующего пояска матрицы:
При прессовании круглых изделий входящие в формулу (3.1) составляющие определяютсяследующим образом:
,
где σ s – средняя по длине пластической зоны величина сопротивления деформации металла, МПа (для свинца σs = 25 МПа);
λ – коэффициент вытяжки, λ =(Dк / Dп)2, где Dк – диаметр контейнера; Dп –диаметр выходного отверстия (диаметр калибрующего пояска);
α – угол наклона образующей канала матрицы к оси прессования (для плоской матрицы угол α принимают равным 60°).
,
где Lзр – длина распрессованной заготовки, мм, Lзр = L зк (Dзк / Dк)2, где
Lзк и Dзк – длина и диаметр исходной заготовки;
hуз – высота упругой зоны, мм; hуз = 0,5(Dк – Dп)(0,58–ctgα);
μ к – коэффициент трения на поверхности контейнера.
,
где µ м – коэффициент трения в очаге деформации.
,
где µ п – коэффициент трения на поверхности калибрующего пояска;
lп – длина калибрующего пояска, мм.
Обычно Т п ≈ 0,05 Р, поэтому можно принять, что Т п ≈ 0.
Численные значения коэффициентов трения в вышеприведенных формулах можно принять из следующих диапазонов: при прессовании со смазкой μ к =μ м =μ п =0,1…0,2, без смазки μ к =μ м =0,5;μ п =0,2.
На заключительной стадии III появляется составляющая Т ш– усилие, необходимое для преодоления сил трения по поверхности пресс-шайбы, что приводит к росту усилия Р (см рис. 3.1).
Формула (3.1), предложенная Перлиным И. Л., наиболее распространена на производстве, так как обеспечивает достаточную точность при проведении технологических расчетов усилия прессования, однако отличается повышенной трудоемкостью при выполнении расчетов, поэтому часто для определения усилия прессования применяют формулу Л. В. Прозорова [7]:
, (3.2)
где Fк – площадь поперечного сечения контейнера;
σ в – предел прочности прессуемого материала;
μ – коэффициент трения на боковой поверхности контейнера (для пары «свинец–сталь» μ= 0,4…0,5).
Определить ориентировочную величину ожидаемого наиболь-шего усилия прессования можно также по следующей формуле:
Р ≈5 σт F к lnλ, (3.3)
где σт – сопротивление деформации свинца, σт =25 МПа;
F к – площадь поперечного сечения контейнера;
λ– коэффициент вытяжки.
Практическая часть