扩口与缩口作业中数据的镜像

春山一羽

本人在试验中发现两个很有趣的现象 ,它们是属于偶然还是必然结果呢,欢迎讨论.

                                                               春山一羽在此有礼了
在硬模缩口作业中，采用内支承，缩口程度为23%；采用外支承，缩口程度为25%；同时采用内支承，缩口程度可达27%，
当缩口程度达到27%时，缩口作业就很难再进行下去。
这是因为，此时的材料在外径减小的同时，厚度在原来的基础上增加22%，由口沿向变形区尾端逐渐减少。
这种情况下，由上模传来的压力已不能令坯筒继续变小，因为此时的坯筒直壁部份的屈服强度已明显低于已变形区域，直壁产生失稳起皱现象。
笔者在后续的试验过程中采取了多种改进手段，所得效果并无实质性进展。
而扩口作业在进行到27%时，材料产生反转；
扩口与缩口互为逆向作业，那么，这两种作业状态中出现的同一数据，是不是一种在某种力量的制约下的镜像呢？
附试验条件与数据：
材料：304不锈钢（Cr18Ni9）
直径×厚度    φ50×0.5  φ60×0.6  φ70×0.68
坯筒 高度：240mm
缩口凹模材料 ：Cr12MoV，表面硬度HRC62～64，表面粗糙度0.2
支承方式:内外同时支承
凹模运动方式:凹模垂直运动
压力机:800KN立式液压机
坯筒直径×厚度        缩口直径
mm        变形程度
%        口沿厚度
mm        增量%
φ50×0.5        φ36.2        27        0．62        0．24
φ60×0.6        φ43.8        27        0.72        0.20
70×0.68        φ51.4        0.266        0.8        0.176

恭请大家踊跃参加讨论。                             春山一羽

春山一羽

材料延伸率在硬模胀形工序中的映射
在设计硬模胀形或扩口模中的凸模时，入料角不可大于15°；大于上述数值时，材料不是向下扩张而是向上卷曲，形成卷缘。
查三角函数有余切值，  tg15°=0。269≈27%
查不锈钢材料的延伸率：38～40%，取出39%
查不锈钢材料延伸率的安全利用系数：0.7
39%×0.7=0.273
这两个数据是如此地接近，是不是材料延伸率在硬模胀形工序中的映射呢
欢迎大家讨论

春山一羽

新名词
1．        杠杆挠曲——材料在成形过程中，以承受压力的点或面作为力点，以模具转角为支点，以模具转角以外的材料作受力点发生变形的现象。
杠杆挠曲现象普遍地存在于拉深、弯曲、辗压等工序中；在剪裁作业中，如果压料板不能抵近剪切线，且上下刃口间隙较大时，也会有所表现。
杠杆挠曲的高度，与料厚成正比，与R角大小成反比例关系。
在转角R小于5t时，其斜角等于7度，宽度等于14t。

在冲压件制品成形中，杠杆挠曲最大的害处是影响产品外观。在模具设计时，如果不事先加以提防，形成后很低难消除，尤其是发生在径向平面上。
杠杆挠曲的预防：
在拉深模具中，当模具转角R逐步增大后，杠杆挠曲现象也逐步趋于消失；在模具转角处用7°以上的斜肩代替圆角，可令杠杆挠曲现象分散或消失。
在设计弯曲、辗压模具时，事先在变形位置施加压力是最好的预防策略。
（共有三幅插图）

杠杆挠曲的利用：
迄今为止所发现杠杆挠曲现象可以利用的作业，是在散热管的制作中。
假如散热管的参数与杠杆挠曲节律一致，则采用两端加压的方法用很低的模具费用即可投入生产。参看〈散热管制作〉
已成形面的消除：
杠杆挠曲的形成面，在轴向面上的可以用辗压法予以消除；（参看辗压工序包括的作业内容）
发生在径向面上的杠杆挠曲现象，目前尚无有效的消除方法。



2．        自蠕合能力——自然状态⑴下，材料在发生形变时，接受、容纳漂移材料、内部发生晶格重排、而外观不发生挠曲、起皱现象的能力。
影响材料自蠕合能力的主要因素有
⑴．硬度、熔点。硬度越小、熔点越低，材料的自蠕合能力越强。
⑵．材料厚度ε
材料越厚，材料的自蠕合能力越强。

在难以获取实验数据支持的情况下，自蠕合能力的计算采用下面的公式近似计算，容易得到理论支持。
Q=（t3/2/B）*0.015
文字表述为: 自蠕合能力等于材料厚度的二分之三次方除以变形宽度的商乘以1.5%。
     数据来源：二分之三次方除以变形宽度——《工业炉设计》电阻炉热平衡计算方法。
     百分之1.5——〈冲模设计手册〉第5章第二节“压料近似应用范围”，表5-1。
⑴  自然状态：指常温、表面无正负压力的条件下。
导致蠕合现象发生的单位压力值与材料的单位压溃强度值相同。

这就可以很好地解释卷边作业中，向内卷边比向外卷边所需要的压力大得多；也可以很好地解释为什么缩口比胀形单位压力要大数倍的原因。

由此可以推导出缩口力的计算公式；文字表达为：
变形区面积乘以单位压溃强度加上磨擦系数的和的积，除以材料厚度的二分之三次方与入料角的余切的积；
数学表达式为：
P=k×F Q（1+M）÷（t3/2 ×Ctga）
式中   k:安全系数
       P：缩口力（N）
       Q：压溃强度MN。低碳钢取20～24MN，不锈钢取28～32MN
       F：变形区面积m㎡
       M：磨擦系数
           t：材料厚度㎜
           a：入料角（单边斜度）

3．        挠边——拉深件切除凸缘后，其口沿发生外张现象，俗称挠边。挠边是杠杆挠曲的后效之一。
4．        辗压——通过滚轮对工件施加压力，令工件发生形变的工序。在辗压工序中，至少有一只滚轮与工件发生相对运动。

辗压加工包括下列作业内容：
1．        筒形件直壁起凸、起筋，增加强度或美化外观。
2．        作为胀形工艺的补充，令阳角与线条更加轮廓分明，起到美化产品外观的作用。
3．        凹槽 或装饰线辗压；
4．        管形件缩口。
5．        管形件缩径。
6．        螺纹旋压。
7．        环线焊缝、直线焊缝辗压，增加工件的平整度。作为抛光工艺的前期手段，可以大幅度减少工作量和材料消耗。
8．        不锈钢与其它材质的包复。

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