Способ испытания и оценки штампуемости листового проката

Авторы патента:

Ананченко Игорь Юрьевич (RU)

Афанасьев Евгений Васильевич (RU)

Кирюшин Александр Анатольевич (RU)

Мендель Александр Минович (RU)

G01N3/28 - исследование пластичности, например при определении пригодности листового металла для глубокой вытяжки или выдавливания

Владельцы патента RU 2426979:

Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" (RU)

Изобретение относится к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката. Сущность: заготовку загружают в вытяжной штамп, прижимают по фланцу и вытягивают центральную часть заготовки усилием деформирования на фиксированную глубину. Извлекают вытянутую заготовку из штампа и производят оценку свойств листового проката. Используют прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной части, при этом размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки выбирают в пределах 1,5÷1,9 D_p, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа. Отверстия в центральной зоне заготовки выполняют диаметром d₀, равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии l₁ в пределах от 10,0÷15,0 S₀ от дуги окружности отверстия до контура пуансона, где S₀ - толщина исходной заготовки. Качественную оценку технологических свойств листового проката производят по величине раскрытия разрыва между отверстиями в заготовке, а количественную оценку пластических свойств производят путем замера величин деформации окружностей координатной сетки, нанесенной между отверстиями. Технический результат: обеспечение возможности более точного определения пригодности материала для штамповки различных деталей на операциях вытяжки и выбора оптимальной марки листового проката для штамповки конкретных деталей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к технологическим способам испытания и оценки штампуемости листового проката.

Штампуемость при листовой штамповке оценивают по: а) стандартным и не стандартным механическим характеристикам, б) уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой, в) многочисленным технологическим пробам, г) усилию деформирования при прочих равных условиях.

Известно, что по результатам испытаний на одноосное растяжение (по схеме E₁ > 0, Е_2,3 < 0, где Е_1,2,3 - главные деформации) нельзя однозначно судить о штампуемости, поэтому сделано много попыток выведения математических формул с учетом всех стандартных и не стандартных показателей, по которым оценивается пригодность проката к той или иной операции штамповки, а также более универсального способа оценки штампуемости методом, относящимся к технологическим пробам.

Известен способ оценки штампуемости по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой (А.А.Кирюшин, Е.В.Афанасьев, Ю.А.Каратеев, «Влияние технологических факторов на штампуемость кузовных деталей автомобиля». Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Информационный сборник 7, 1990, с.6), для этого на листовую заготовку наносят координатную сетку, вытягивают деталь, замеряют искажение координатной сетки после вытяжки, по результатам замеров строят поле деформаций и проводят оценку штампуемости по запасу пластичности и величинам деформаций.

Известен способ оценки штампуемости по предельным деформациям с точки зрения потери устойчивости и разрушения, относящийся к технологическим испытаниям - метод Е. Зибеля на продавливание полосы с двумя прорезями (Аверкиев А.Ю. «Технологические испытания (пробы)» - В кн.: «Методы оценки штампуемости листового металла». - М.: Машиностроение, 1985, с 103-110.).

Способ осуществляют следующим образом: в полосе из листового металла делают (например, пробивают в штампе) две параллельные прорези, формуют сферическим пуансоном до момента образования трещины в центральной части, при этом фиксируют высоту лунки, усилие выдавливания и вид трещины.

Известен также способ оценки штампуемости по предельным деформациям с точки зрения потери устойчивости и разрушения, относящийся к технологическим испытаниям, - метод А.Ю. Аверкиева на растяжение образцов с круговыми выточками (Аверкиев А.Ю. Метод оценки штампуемости по диаграммам предельных деформаций. - В кн.: «Методы оценки штампуемости листового металла». - М.: Машиностроение, 1985. с 159-162).

Способ осуществляют следующим образом: образцы 40×160 мм с круговыми выточками в центральной части радиусами R от 10 до 30 мм, причем узкая часть образца не менее 20 мм (расстояние между дугами окружностей - рабочая зона) растягивают на испытательной машине и определяют предельные деформации.

Известен другой способ определения штампуемости листовых материалов (А.С. СССР 934305, МКИ G01N 3/28. Способ определения штампуемости листовых материалов), принятый за прототип.

Способ осуществляется следующим образом: устанавливают в устройство для определения штампуемости дисковую заготовку начальным диаметром D_исх., бóльшим предельного диаметра заготовки. Защемляют заготовку по контуру и образуют углубление в ее средней части, вытягивая заготовку, например, в стакан (чашку). Во время образования углубления фиксируют момент появления трещин и тотчас же прекращают вытяжку. Извлекают заготовку из устройства и замеряют диаметр D_p заготовки. О штампуемости судят по отношению D_исх/D_p, поскольку оно характеризует относительное изменение диаметра D заготовки, чем больше это отношение, тем выше штампуемость.

Недостатками известных способов оценки штампуемости являются ограничение возможности получения информации, в основном по теоретическим критериям, а также недостаточная точность и надежность оценки штампуемости, так как условия испытаний не соответствуют схемам деформирования и формоизменения заготовки в производственных условиях на реальных штампах вытяжки.

Задача изобретения заключается в создании нового способа испытания и оценки штампуемости листового проката, позволяющего получить качественную оценку технологических и количественную оценку пластических свойств листового проката в большей мере, чем известными способами, соответстующего схеме деформирования и формоизменения заготовки в производственных условиях на операциях вытяжки для деталей разной формы.

Задача решается за счет того, что способ испытания и оценки штампуемости листового проката включает укладку заготовки в штамп, прижим по фланцу и вытяжку центральной части заготовки усилием деформирования, причем для испытания используют листовую прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной зоне, с размером наименьшей стороны заготовки в пределах 1,5÷1,9 D_p, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, отверстия в центральной части заготовки выполняют диаметром d₀, равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии 1₁, равном 10,0÷15,00 S₀ от дуги окружности отверстия до контура пуансона, где S₀ - толщина исходной заготовки, расстояние между центрами отверстий l₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀.

Между дугами окружностей отверстий на заготовке наносят координатную сетку в виде окружностей, вытяжку производят на глубину h, замеряют деформации окружностей координатной сетки, о штампуемости судят по величине раскрытия разрыва между отверстиями и величине деформаций окружностей координатной сетки, чем меньше раскрытие разрыва между отверстиями и чем больше величина деформации окружностей координатной сетки, тем выше штамповочные свойства листового проката.

Изобретение характеризуется следующими графическими материалами: на фиг.1 показана плоская листовая заготовка с отверстиями, на фиг.2 - заготовка после вытяжки, на фиг.3 - заготовка после вытяжки из стали 08ПС с разрывом, на фиг.4 - заготовка после вытяжки из стали 08Ю ОСВ с разрывом, на фиг.5 - заготовка после вытяжки с координатной сеткой, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, d₀ - диаметр отверстий в заготовке, l₁ - расстояние от дуги отверстия в заготовке до контура пуансона, l₂ - расстояние между центрами отверстий в заготовке, h - глубина вытяжки заготовки, а также приведена таблица с результатами оценки технологических и пластических свойств различных марок стали.

Способ осуществляется следующим образом. В вытяжной штамп, установленный на прессе, загружают листовую заготовку, осуществляют прижим фланца заготовки и вытяжку центральной части заготовки усилием деформирования. Для испытания используют листовую прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной зоне. Применение прямоугольной заготовки обусловлено простотой изготовления на гильотинных ножницах. Размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки должен находиться в пределах 1,5÷1,9 D_p. Верхнее ограничение 1,9 D_p выбрано близким значению коэффициента вытяжки для марки стали 08Ю - 2÷2,2 для круглых в плане заготовок. Нижнее ограничение связано с уменьшением величины фланца заготовки при испытании, это снижает активную площадь контакта с прижимными поверхностями вытяжного штампа, что нежелательно.

Отверстия в центральной части заготовки выполняют диаметром d₀ (фиг.1), равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии 1₁ (фиг.1), равном 10,0÷15 S₀ от дуги отверстия в заготовке до контура пуансона, в частном случае расстояние между центрами отверстий 1₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀.

В центральной части заготовки между отверстиями наносят координатную сетку в виде окружностей, производят вытяжку на фиксированную глубину h (фиг.2), одинаковую для всех марок испытываемых материалов. После извлечения вытянутой заготовки из штампа проводят качественную оценку технологических свойств листового проката по величине раскрытия разрыва между отверстиями.

Пластические свойства оценивают по величине деформаций окружностей координатной сетки. И чем меньше раскрытие разрыва и больше величина деформации окружностей координатной сетки, тем выше штамповочные свойства листового проката.

Техническим результатом использования изобретения является обеспечение возможности более точного определения пригодности материала для штамповки различных деталей на операциях вытяжки и выбора оптимальной марки листового проката для штамповки конкретных деталей.

Таблица.
Результаты оценки технологических и пластических свойств различных сталей
Марка стали	Трещина, мм	Деформации E₁
08Ю ОСВ	1,0÷1,5	0,26÷0,28
08ПС	7,0÷8,0	0,21÷0,22
08ЮП	0÷0,5	0,22÷0,23
размытая шейка

Примечание: значения в таблице получены при одних и тех же технологических параметрах штамповки (давление прижима, глубина и т.д.).

1. Способ испытания и оценки штампуемости листового проката, заключающийся в том, что заготовку загружают в вытяжной штамп, прижимают по фланцу и вытягивают центральную часть заготовки усилием деформирования на фиксированную глубину, извлекают вытянутую заготовку из штампа и производят оценку свойств листового проката, отличающийся тем, что используют прямоугольную заготовку с двумя отверстиями в центральной части, при этом размер наименьшей стороны прямоугольной заготовки выбирают в пределах 1,5÷1,9 D_p, где D_p - диаметр пуансона вытяжного штампа, отверстия в центральной зоне заготовки выполняют диаметром d₀, равным 0,2÷0,23 D_p, и размещают на расстоянии l₁ в пределах 10,0÷15,0 S₀ от дуги окружности отверстия до контура пуансона, где S₀ - толщина исходной заготовки, качественную оценку технологических свойств листового проката производят по величине раскрытия разрыва между отверстиями в заготовке, а количественную оценку пластических свойств производят путем замера величин деформации окружностей координатной сетки, нанесенной между отверстиями.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояние между центрами отверстий в заготовке 1₂ выбирают равным d₀+(25,0÷35,0)S₀.

Изобретение относится к способу прогнозирования разрушения тонкой пластины, выполненной из металлического материала, в качестве критерия определения разрушения в случае разрушения материала автомобильной детали, подвергнутой прессованию (штамповке).

Способ испытания и оценки эффективности смазывающих материалов при штамповке // 2400729

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Штамп-прибор для испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при двухугловой гибке с прижимом краем образца (варианты) // 2399036

Изобретение относится к листовой штамповке. .

Способ определения вязкости металла // 2393454

Изобретение относится к механическим испытаниям, применяемым для оценки надежности металлов, в частности сталей различных классов, марок, структурного состояния. .

Способ определения относительной степени упругопластической деформации материала // 2386116

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам определения свойств материала деталей при упрочнении пластическим деформированием. .

Способ нагружения плоского образца // 2377531

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для асимметричного двухосного (плоского) нагружения крестообразных образцов материалов при их испытаниях.

Способ определения вязкопластических свойств бетонной и растворной цементопесчаной смеси // 2370749

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в испытаниях по определению вязкопластических свойств материалов. .

Способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при двухугловой гибке с прижимом краев образца (варианты) // 2370748

Изобретение относится к листовой штамповке. .

Способ испытания листовых материалов на двухосное растяжение // 2344407

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях двухосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности.

Штамп-прибор для испытания и способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при двухугловой гибке (варианты) // 2333471

Изобретение относится к листовой штамповке. .

Способ прогнозирования разрушения // 2434217

Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок // 2437076

Изобретение относится к обработке металлов давлением

Способ определения полосчатой структуры металла листового проката феррито-перлитных сталей // 2439169

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения

Способ прогнозирования трещинообразования, устройство обработки, программный продукт и носитель записи // 2445601

Изобретение относится к способу прогнозирования трещинообразования для выделения участка опасности трещинообразования при осуществлении анализа деформации методом конечных элементов, устройству обработки и носителю записи

Способ испытания листового материала на пружинение и предельные параметры при вытяжке стакана с фланцем (варианты) // 2460985

Изобретение относится к листовой штамповке

Способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий // 2506138

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой. Для исследование течения металла при горячей объемной штамповке используют металлическую заготовку с расположенной но ее оси полостью. В заготовку с натягом устанавливают пруток и соосные ему одну или несколько труб. Пруток и трубы выполнены из сталей с различным химическим составом, который отличается от химического состава металла заготовки. Производят горячую объемную штамповку заготовки с получением поковки изделия. Поковку разрезают но критическим сечениям и готовят макрошлифы. После подготовки макрошлифов и травления их реактивами анализируют распределение металла прутка и труб в поковке, по которому судят о течении металла заготовки при горячей объемной штамповке. В результате обеспечивается повышение точности определения течения металла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Способ прогнозирования степени охрупчивания теплостойких сталей // 2508532

Изобретение относится к методам тепло-прочностных испытаний конструкционных материалов преимущественно при прогнозировании и оценке работоспособности необлучаемых конструктивных элементов в атомной технике. Для продления срока службы корпусов реакторов типа ВВЭР предварительно определяют уровни зернограничных сегрегаций фосфора в образцах-свидетелях, изготовленных из стали исследуемого корпуса реактора, подвергавшихся воздействию рабочих температур реактора с выдержками в течение различного времени, определяют методом экстраполяции уровень накопления сегрегаций на момент окончания эксплуатации реактора, затем изготавливают экспериментальные образцы из стали, близкой по составу и микроструктуре к стали исследуемого корпуса реактора, проводят охрупчивающий отжиг экспериментальных образцов в исходном состоянии при температуре максимального развития отпускной хрупкости в течение различного времени, определяют сдвиг критической температуры хрупкости (ТК) и уровень сегрегаций на экспериментальных образцах, подвергшихся отжигу, определяют корреляцию между сдвигом критической температуры хрупкости и уровнем сегрегаций. По полученным корреляционной кривой и экстрополяции уровня накопления сегрегаций определяют степень охрупчивания исследуемой стали в прогнозируемый период срока эксплуатации корпуса реактора. 2 ил.

Способ определения зоны пластической деформации под изломом в образце // 2516391

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к способам определения в образцах после однократного ударного нагружения зон пластического деформирования под изломом, и может быть использовано для оценки изменения свойств в сталях вблизи развивающейся трещины, поэтапно или после разрушения образца, контроля причин разрушения изделия и при диагностике в технической экспертизе. Сущность: используют образец типа 15 по ГОСТ 9454-78, после разрушения образца однократным ударным воздействием по виду излома определяют степень вязкости исследуемого материала образца. Обе части образца делят по центру в направлении от поверхности излома вдоль длины частей образца. Исследуют зону пластической деформации под изломом и вглубь образца во вновь образовавшихся поверхностях в условиях плоскодеформированного состояния развития трещины, а в боковых поверхностях, параллельных вновь образовавшимся, в условиях плосконапряженного состояния, для этого в двух частях образца на исследуемые поверхности в направлении от поверхности излома по ширине и длине исследуемой части образца наносят отпечатки в виде дорожек индентором, причем величину нагрузки выбирают таким образом, чтобы деформация была преимущественно упругой, шаг между отпечатками и расстояние между дорожками были не менее трех диагоналей отпечатка. Определяют микротвердость в отпечатках, определяют границу зоны пластического деформирования по переходу, отделяющему уровень микротвердости в зоне пластического деформирования от уровня микротвердости недеформированной части и определяют зону пластического деформирования под изломом по формуле. В третьей части образца, на исследуемых поверхностях, проводят травление в травителе, выявляющем соответствующую микроструктуру в зонах пластического деформирования под изломом и в недеформированных участках в условиях формирования плосконапряженного и плоскодеформированного состояний соответственно. Четвертую часть образца используют в качестве резервной. Технический результат: обеспечение возможности комплексного исследования на одном образце всей зоны пластического деформирования под изломом, полученной в результате однократного ударного нагружения образца. 8 ил.

Способ испытания листовых материалов на растяжение // 2527671

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях одноосного растяжения в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении и других отраслях промышленности. Сущность: образец прямоугольной формы нагружают до разрушения эластичным пуансоном в жесткой щелевой матрице усилием, перпендикулярным плоскости образца. При испытании используют образец с шириной рабочей части, втрое превышающей его толщину. Определяют площадь поперечного сечения рабочей части образца в месте разрушения, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности его материала. Технический результат: возможность определить с высокой точностью и достоверностью характеристики механических свойств листовых материалов при одноосном растяжении. 1 ил.

Способ испытания образцов листового материала на растяжение // 2555217

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при определении характеристик механических свойств листовых материалов в условиях плоской деформации. Способ испытания конструкционного листовых материалов на растяжение заключается в том, что по всей противолежащей рабочей части плоскости прямоугольного образца размещают антифрикционную прокладку, отбортовывают его края и устанавливают образец на оправку прямоугольного сечения, перед нагружением растягивающим усилием устанавливают на отбортованные края образца и оправку накладки, охватывающие торцы образца, а нагружение осуществляют через неотбортованные края образца. До начала испытания на периферии рабочей части образца формуют два продольных рифта, блокирующие деформацию образца по его ширине, нагружают образец до разрушения, измеряют толщину рабочей части образца вблизи образовавшейся трещины, на основании которой рассчитывают величину предельной пластичности материала образца. Техническим результатом является повышение точности испытания путем исключения деформации по ширине рабочей части образца. 2 ил.