الدليل النهائي للأجزاء الأسطوانية العميقة بالرسم بالثقب

الوقت المقدر للقراءة: 13 الدقائق

الرسم العميق يشير إلى طريقة معالجة الختم التي تستخدم قالبًا لكمة فراغ مسطح في جزء مجوف مفتوح أو لتغيير شكل وحجم الجزء المجوف المفتوح. تُستخدم عملية السحب العميق على نطاق واسع في إنتاج مختلف القطاعات الصناعية مثل السيارات والجرارات والأدوات والإلكترونيات والفضاء والضروريات اليومية. إنها إحدى العمليات الأساسية للختم البارد. لا يمكنها فقط معالجة الأجزاء الدوارة ولكن أيضًا معالجة أشكال الصناديق. يتم عرض الأجزاء والأجزاء الأخرى ذات الجدران الرقيقة ذات الأشكال المعقدة في الشكل 1-1 والشكل 1-2.

ال عملية الرسم مقسمة حسب شكل الفراغ: طريقة التشكيل من الفراغ المسطح إلى جزء مجوف مفتوح بأسفل تسمى الرسم المسطح (الأول) ؛ التشكيل من جزء مجوف بقطر كبير إلى جزء مجوف بقطر صغير. تسمى الطريقة كل رسم عميق لاحق. يتم تقسيم عملية الرسم وفقًا لتغيير سمك الجدار: تسمى عملية الرسم التي لا يتغير فيها سمك الجدار للجزء بعد الرسم كثيرًا مقارنة بسمك الفراغ بالرسم المستمر للتخفيف ؛ سمك جدار الجزء بعد الرسم هو نفس سمك الفراغ. تسمى عملية الرسم الأقل سمكًا بالرسم الخفيف. تستخدم عملية الرسم غير النحيفة على نطاق واسع في الإنتاج. يركز هذا المشروع على تحليل العملية وتصميم القالب.

يأخذ هذا المشروع تصميم قالب الرسم للجزء الأسطواني كما هو موضح في الشكل 1-3 كحامل ، ويقوم بتدريب القراء بشكل شامل لتحديد عملية الرسم والقدرة الأولية على تصميم قالب الرسم.

اسم الجزء: الجزء الأسطواني.

دفعة الإنتاج: دفعة متوسطة.

المواد: 08F فولاذ.

السماكة: 1.0 مم.

رسم الأجزاء: كما هو موضح في الشكل 1-3.

رسم عملية التشوه والخصائص

يوضح الشكل 1-4 عملية رسم الأجزاء الأسطوانية. يتم رسم فراغ دائري مسطح بقطر D وسمك t بعمق بواسطة قالب رسم للحصول على جزء دائري بسيط مفتوح الجدار بقطر داخلي d وارتفاع h ، و h> (Dd) / 2.

ما نوع تدفق البلاستيك الذي ينتج عن الفراغ المستدير تحت تأثير القالب جزءًا مجوفًا مفتوحًا؟ يوضح الشكل 1-5 نقل مادة الفراغ المسطح أثناء السحب العميق. إذا لم يتم استخدام القالب ، فما عليك سوى إزالة الجزء المظلل بالمثلث في الشكل 1-5 ، ثم ثني الجزء المتبقي من الشريط الضيق على طول محيط القطر d ، ولحمه للحصول على القطر d والارتفاع h = ( Dd) / 2. جزء أسطواني مفتوح ذو درز ملحوم على الأطراف وفم مموج. يوضح هذا أنه يجب إزالة "المادة الزائدة" عندما تصبح الفراغ المستدير جزءًا أسطوانيًا. ومع ذلك ، فإن الفراغ المسطح المستدير لم يزيل المواد الزائدة أثناء عملية السحب العميق ، وكان ارتفاع قطعة العمل التي تم الحصول عليها بالسحب العميق أكبر من h ، وزاد سمك جدار قطعة الشغل. لذلك ، لا يمكن اعتبار المادة الموجودة في الجزء المظلل بالمثلث إلا مادة زائدة عن الحاجة. تحت الإجراء ، حدث التدفق والنقل.

تحليل نقل المواد أثناء الرسم العميق من خلال اختبار الشبكة يمكن أن يوضح بشكل أكبر تدفق المعدن أثناء السحب العميق ، كما هو موضح في الشكل 1-6.

قبل الرسم العميق ، ارسم شبكة من الدوائر متحدة المركز بمسافات متساوية وخطوط شعاعية متساوية القسمة على الفراغ المسطح المستدير. بعد، بعدما الرسم العميق، يمكنك أن ترى أن الشبكات في مناطق مختلفة قد تغيرت بدرجات مختلفة. فيما يلي تحليل لتدفق المعدن أثناء عملية الرسم من خلال تغييرات الشبكة.

• تحافظ الشبكة السفلية للجزء الأسطواني بشكل أساسي على شكلها الأصلي ، مما يشير إلى أن المعدن الموجود أسفل المثقاب ليس له تدفق واضح.
• يتم تحويل الدوائر متحدة المركز ذات الأقطار العرضية غير المتساوية إلى دوائر متوازية لها نفس المحيط على جدار الأسطوانة. تزداد المسافة ، وكلما اقترب الجزء العلوي من الأسطوانة ، a1> a2> a3>…> a ، مما يشير إلى أن الإجهاد الشعاعي المعدني هو إجهاد شد ، وأن التدفق الشعاعي للمعدن الأقرب إلى الدائرة الخارجية أكبر.
• يتم تحويل الخطوط الشعاعية المركزة ذات الانقسام المتساوي في الاتجاه الشعاعي إلى خطوط عمودية متوازية على جدار الأسطوانة ، ويتم تباعد الخطوط الرأسية بالتساوي مع b. إنه يوضح أن السلالة العرضية هي إجهاد انضغاطي ، وكلما اقترب المعدن من الدائرة الخارجية ، زاد التدفق العرضي.
• كما هو موضح في الشكل 1-6 (ب) ، إذا أخذت وحدة من الشبكة ، فستكون شبكة على شكل مروحة قبل الرسم العميق بمساحة A1. بعد الرسم العميق ، ستصبح شبكة مستطيلة بمساحة A2 ، وهو ما يعادل فتحة على شكل إسفين تسحب شبكة القطاع بنفس الطريقة. تحت تأثير إجهاد الضغط العرضي وإجهاد الشد الشعاعي ، ينتج المعدن تشوه استطالة شعاعي وتشوه ضغط عرضي لتشكيل شبكة مستطيلة.
• وفقًا للقياس ، يكون سمك القاع أصغر قليلاً (يتم تجاهله عمومًا) ، ويزداد سمك جدار الأسطوانة تدريجياً من أسفل إلى الفم ، كما هو موضح في الشكل 1-7 ، مما يشير إلى أن فم الأسطوانة يحتوي على درجة كبيرة من التشوه وكمية كبيرة من المعدن المنقول. ولكن نظرًا لأن متوسط سمك الجزء المرسوم يكاد يكون مساويًا لسمك الفراغ ، يمكن تقريب تجاهل التغيير الطفيف في السُمك حيث تظل مساحة الوحدة الصغيرة دون تغيير قبل الرسم وبعده ، أي A₁= أ₂، مما يشير إلى أن مساحة الفراغ وقطعة العمل متساوية قبل الرسم وبعده.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لاختلاف درجات التشوه وتصلب الفراغات أثناء العمل ، فإن صلابة كل جزء من جدار الأسطوانة على طول اتجاه الارتفاع مختلفة أيضًا ، كما أن صلابة جزء الفم أعلى ، كما هو موضح في الشكل 1. 7.

باختصار ، يمكن تلخيص خصائص التشوه أثناء السحب العميق على النحو التالي.

• المواد الموجودة أسفل المثقاب غير مشوهة بشكل أساسي وتصبح قاع الأسطوانة بعد السحب العميق. يتركز التشوه بشكل أساسي في منطقة الحافة المسطحة على سطح القالب (الجزء الدائري من Dd) ، وهي منطقة التشوه الرئيسية لتشوه الرسم.
• تشوه منطقة التشوه غير متساوٍ. يتم ضغطه وتقصيره في الاتجاه العرضي ويتم شده في الاتجاه الشعاعي. كلما ذهب إلى الفم ، زاد ضغطه وتمدده. يتم زيادة سماكة الصفيحة عند الفم.

الإجهاد والتوتر أثناء الرسم العميق

من خلال تحليل الإجهاد والانفعال للورقة أثناء عملية الرسم، سوف يساعد في حل مشاكل العملية في أعمال الرسم وضمان جودة المنتج. في عملية السحب العميق ، تحتوي المادة على حالات إجهاد وإجهاد مختلفة في أجزاء مختلفة. الأجزاء الأسطوانية هي الأجزاء الأبسط والأكثر نموذجية للرسم العميق. يوضح الشكل 1-8 إجهاد وانفعال الجزء الأسطواني في مرحلة معينة من الرسم الأول بحامل فارغ. معنى كل رمز في الشكل كما يلي.

σ₁، ε₁- الإجهاد والانفعال الشعاعي.

σ₂، ε₂- الإجهاد والانفعال في اتجاه السماكة ؛

σ₃، ε₃- الإجهاد والضغط في الاتجاه العرضي.

وفقًا لحالات الإجهاد والانفعال المختلفة ، يمكن تقسيم الفراغ المسحوب إلى 5 مناطق: المنطقة الأولى هي جزء الحافة ، وهي منطقة التشوه الرئيسية في عملية الرسم؛ المنطقة II هي ركن القالب ، وهي منطقة انتقالية ؛ Ⅲ المنطقة هي جزء جدار الأسطوانة ، والذي يلعب دور قوة الإرسال ؛ المنطقة IV هي الجزء المستدير من الثقب ، وهي أيضًا منطقة انتقالية ؛ المنطقة V هي الجزء السفلي من الأسطوانة ، والتي يمكن اعتبارها لا تحتوي على تشوه بلاستيكي.

في مكان أعلى قليلاً من زاوية جدار الأسطوانة والجزء السفلي ، يكون إجهاد الشد σ₁ المتولد كبير نسبيًا لأن مساحة المقطع العرضي لنقل قوة السحب صغيرة. في الوقت نفسه ، هناك كمية أقل من المواد التي يجب نقلها في هذا المكان ، وبالتالي فإن درجة تشوه المادة صغيرة جدًا ، وتصلب العمل أقل ، وقوة المادة أيضًا أقل. بالمقارنة مع الزوايا الدائرية للثقب ، لا توجد مقاومة احتكاك أكبر مثل الزوايا الدائرية للثقب. لذلك ، أثناء عملية السحب العميق ، يكون التخفيف هو الأكثر خطورة عند زوايا جدار الأسطوانة والجزء السفلي ، والذي يصبح أضعف جزء من الجزء بأكمله. يسمى هذا القسم عادة "القسم الخطير". إذا كان الضغط σ₁ في القسم الخطير يتجاوز حد قوة المادة ، سيتم تصدع الجزء المسحوب هناك. حتى في حالة عدم وجود صدع ، تصبح المادة رقيقة جدًا في المكان بسبب الإجهاد المفرط ، بحيث يتم إلغاء قطعة العمل بسبب التحمل المفرط.

من التحليل أعلاه ، يمكن ملاحظة أن مشاكل الجودة الرئيسية أثناء السحب العميق هي التجاعيد في منطقة حافة السطح والشقوق في "القسم الخطير".

مشاكل في عملية الرسم العميق

تجعد

أثناء الرسم العميق ، بسبب الضغط الانضغاطي العرضي σ₃ من مادة الحافة ، عندما يصل هذا الضغط الانضغاطي إلى مستوى معين ، فإن الاتجاه العرضي لمادة الصفيحة سوف يتقوس بسبب عدم الاستقرار ، مما ينتج موجات في الاتجاه العرضي حول الحافة. يسمى الانحناء المستمر للشكل بالتجعد ، كما هو موضح في الشكل 1-9 (أ). عندما يكون الجزء المسحوب مجعدًا ، لا يزال من الممكن سحب المادة الموجودة في منطقة تشوه الشفة للجزء الأخف إلى القالب ، ولكنها ستسبب تموجات عند فم قطعة العمل ، كما هو موضح في الشكل 1-9 (ب) ، والتي سوف تؤثر على جودة الشغل. عندما يكون التجعد شديدًا ، سيتم كسر الجزء المسحوب لأن مادة الحافة بعد التجاعيد لا يمكن أن تمر عبر الفجوة بين القالب المحدب والموت المقعر ، كما هو موضح في الشكل 1-9 (ج). التجاعيد هي أحد الأسباب الرئيسية للهدر في الرسم العميق.

ما إذا كانت التجاعيد أثناء الرسم مرتبطة بحجم₃، وكذلك للسمك النسبي للفارغ t / D و σ₃ يرتبط بدرجة تشوه الرسم. عندما تكون درجة التشوه لكل رسم كبيرة والسمك النسبي t / D للفراغ صغيرًا ، فسوف يتجعد. الإجراء الأكثر فعالية لمنع التجاعيد (والأكثر استخدامًا في الإنتاج) هو استخدام حلقة التجعيد. يمكن أن يؤدي تقليل درجة تشوه الرسم وزيادة سمك الفراغ أيضًا إلى تقليل الميل إلى التجعد.

صتملق

لا يعني التجعد أن تشوه مادة الصفيحة قد وصل إلى الحد الأقصى لأنه لا يزال من الممكن تحسين درجة التشوه بعد إجراءات مثل الضغط على حلقة الحافة. مع زيادة درجة التشوه ، تزداد قوة التشوه وفقًا لذلك. عندما تكون قوة التشوه أكبر من القدرة الاستيعابية للقسم الخطير ، سيتم كسر الجزء المسحوب ، كما هو موضح في الشكل 1-10. لذلك ، فإن القدرة الاستيعابية للقسم الخطير هي المفتاح لتحديد ما إذا كان السحب العميق يمكن أن يستمر بسلاسة.

ما إذا كان القسم الخطير مكسورًا أثناء الرسم العميق يعتمد على خصائص المادة ، ودرجة التشوه ، ونصف قطر شرائح القالب ، وظروف التزييت. في ممارسة الإنتاج ، عادةً ما تُستخدم المواد ذات مؤشر تصلب كبير ونسبة إنتاجية صغيرة للسحب العميق ، وتدابير مثل زيادة نصف قطر شريحة القالب المحدبة والمقعرة بشكل مناسب ، وزيادة عدد مرات الرسم ، وتحسين التشحيم لتجنب حدوث تشققات.

تصلب

عملية الرسم هي عملية يخضع فيها الفراغ للتشوه البلاستيكي ، والذي يجب أن يكون مصحوبًا بتصلب العمل. لذلك ، بالمقارنة مع الفراغ ، زادت صلابة وقوة قطعة العمل التي تم الحصول عليها بعد الرسم ، وتناقصت اللدونة والصلابة. من خلال اختبار الشبكة ، يمكن ملاحظة أن تشوه الفراغ في كل منطقة أثناء عملية الرسم غير متساوٍ ، من منطقة التشوه الصغيرة في الأسفل إلى منطقة التشوه الرئيسية لحافة فم الأسطوانة ، وبالتالي فإن خصائص المواد المشوهة بعد الرسم غير متساوية أيضًا. يزداد توزيع صلابة الجزء المسحوب تدريجيًا من أسفل إلى الفم ، كما هو موضح في الشكل 1-7 ، ويظهر قسم خطير به أكثر صلابة عمل غير كافية بالقرب من الزاوية المستديرة للثقب. هذا هو عكس متطلبات العملية. من وجهة نظر العملية ، من أجل منع التشقق أثناء عملية التثقيب ، يجب أن يكون تصلب الجزء السفلي من جزء السحب كبيرًا ، ويجب أن يكون تصلب الفم صغيرًا.

بسبب تصلب العمل للأجزاء المسحوبة بعمق ، تكون قوتها وصلابتها أعلى من تلك الموجودة في المادة الفارغة ، وهو أمر مفيد لتحسين عمر خدمة الأجزاء المسحوبة بعمق. ومع ذلك ، عندما يتم تصميم الرسم عدة مرات ، تقل مرونة الجزء المسحوب ويصعب تشوه الفراغ شبه النهائي عند رسمه بشكل أكبر. لذلك ، يجب تحديد درجة التشوه في كل مرة بشكل صحيح ، وما إذا كان الجزء شبه النهائي بحاجة إلى التلدين لاستعادة اللدونة. خاصة بالنسبة لبعض المعادن ذات القدرة القوية على التصلب (الفولاذ المقاوم للصدأ ، الفولاذ المقاوم للحرارة ، إلخ) ، يجب أن تنتبه أكثر. على سبيل المثال ، الفولاذ المقاوم للصدأ 1Cr18Ni9Ti حساس جدًا لتصلب العمل البارد في تشوه البلاستيك. درجة صغيرة من التشوه ستسبب صلابة وقوة. الزيادة واضحة ، لذلك غالبًا ما يكون من المستحيل اختيار هذا النوع من الفراغات لرسومات عميقة متعددة.

العروات

عندما يتم رسم الجزء الأسطواني ، فإن التفاوت المنتظم في نهاية الفم للجزء المسحوب يسمى العروة. سبب العروات هو تباين الخواص في الورقة. في الاتجاه الذي يكون فيه معامل اتجاه سماكة اللوحة منخفضًا ، تصبح اللوحة أكثر سمكًا ويكون ارتفاع جدار البرميل أقل ؛ في الاتجاه الذي يكون فيه معامل اتجاه سماكة اللوحة مرتفعًا ، يتغير سمك اللوحة قليلاً ، ويكون ارتفاع جدار البرميل أعلى. أثناء الرسم العميق ، كلما زاد معامل اتجاهية مستوى اللوحة Δr ، زادت خطورة ظاهرة النتوء.