RU186106U1 - PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS - Google Patents

PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS Download PDF

Info

Publication number
RU186106U1
RU186106U1 RU2018122110U RU2018122110U RU186106U1 RU 186106 U1 RU186106 U1 RU 186106U1 RU 2018122110 U RU2018122110 U RU 2018122110U RU 2018122110 U RU2018122110 U RU 2018122110U RU 186106 U1 RU186106 U1 RU 186106U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
punch
stampability
alloys
sheet
determining
Prior art date
Application number
RU2018122110U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Кондратьевич Онищенко
Дмитрий Михайлович Забельян
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют")
Priority to RU2018122110U priority Critical patent/RU186106U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186106U1 publication Critical patent/RU186106U1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к определению предельной штампуемости листовых металлов и сплавов при помощи пуансона. Пуансон для определения предельной штампуемости листовых металлов и сплавов содержит хвостовую часть и сопряженную с ней рабочую часть, рабочая поверхность которой выполнена криволинейной формы в виде параболоида вращения. Достигается улучшение достоверности результатов по определению предельной штампуемости листовых металлов и сплавов при помощи универсального инструмента (пуансона). 2 ил.

Figure 00000002
The utility model relates to the processing of metals by pressure, in particular, to the determination of the ultimate stampability of sheet metals and alloys using a punch. The punch for determining the ultimate stampability of sheet metals and alloys contains a tail part and an associated working part, the working surface of which is made in a curved shape in the form of a paraboloid of revolution. An improvement is achieved in the reliability of the results for determining the ultimate stampability of sheet metals and alloys using a universal tool (punch). 2 ill.
Figure 00000002

Description

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к определению предельной штампуемости листовых металлов и сплавов и может быть использована в авиационной и энергетической промышленности.The utility model relates to the processing of metals by pressure, in particular, to the determination of the ultimate stampability of sheet metals and alloys and can be used in the aviation and energy industries.

Из уровня техники известен пуансон с криволинейной рабочей поверхностью, выбранный в качестве аналога (Малов А.М. Технология холодной штамповки. - М.: Оборонгиз. - 1963. - С. 8, рис. 1). Пуансон в виду отсутствия какого-либо показателя штампуемости применяют при проведении комплекса испытаний, повторяющих в уменьшенном масштабе операции листовой штамповки с целью определения «коэффициента наибольшего формоизменения» листового материала.The prior art known punch with a curved working surface, selected as an analogue (Malov AM Technology of cold stamping. - M .: Oborongiz. - 1963. - S. 8, Fig. 1). The punch, in the absence of any indicator of stampability, is used when conducting a set of tests that repeat sheet stamping operations on a reduced scale in order to determine the “coefficient of the greatest change” of sheet material.

Недостатком аналога является его не универсальность, так как для каждой операции штамповки необходимо изготовление отдельного пуансона.The disadvantage of the analogue is its not universality, since for each stamping operation it is necessary to manufacture a separate punch.

Из уровня техники известен сферический пуансон для испытания листовых материалов по Эриксену на вдавливание, выбранный в качестве аналога (Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю., Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 26, рис. 2.2).The prior art spherical punch for pressing sheet materials according to Eriksen indentation, selected as an analogue (Averkiev Yu.A., Averkiev A.Yu., Cold stamping technology. - M .: Mechanical Engineering, 1989. - P. 26, rice . 2.2).

Недостатком аналога является то, что указанное испытание не соответствуют реальным операциям листовой штамповки и позволяет только косвенно оценить способность материала к формовке.The disadvantage of the analogue is that this test does not correspond to the actual operations of sheet stamping and allows only indirectly assess the ability of the material to molding.

Из уровня техники известен пуансон с криволинейной рабочей поверхностью для отбортовки отверстий, выбранный в качестве аналога (Справочник по холодной штамповке. Романовский В.Л., Л.: Машиностроение. - 1971. - с. 279-282, рис. 232, 233, 234).The prior art known punch with a curved working surface for flanging holes, selected as an analogue (Handbook for cold stamping. Romanovsky V.L., L .: Engineering. - 1971. - S. 279-282, Fig. 232, 233, 234).

Недостатком прототипа является неопределенность формы криволинейной рабочей поверхности пуансона.The disadvantage of the prototype is the uncertainty of the shape of the curved working surface of the punch.

Из уровня техники выбран пуансон с криволинейной рабочей поверхностью для определения предельной штампуемости листового материала, выбранный в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) (Авторское свидетельство СССР №1796317, 23.02.1993).The prior art selected a punch with a curved working surface to determine the ultimate stampability of the sheet material, selected as the closest analogue (prototype) (USSR Author's Certificate No. 1796317, 02.23.1993).

Недостатком прототипа является форма рабочей части пуансона с криволинейной рабочей поверхностью, выполненная в виде удлиненного рабочего тела, т.е. не тела вращения, и предназначенная только для гибки листового материала.The disadvantage of the prototype is the shape of the working part of the punch with a curved working surface, made in the form of an elongated working fluid, i.e. not body rotation, and intended only for bending sheet material.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель является сложность в получении результатов по определению предельной штампуемости листовых титановых сплавов универсальным инструментом применительно к основным операциям листовой штамповки (отбортовки, вытяжки и выдавки).The technical problem to which the claimed utility model is directed is the difficulty in obtaining results on determining the ultimate stampability of sheet titanium alloys with a universal tool as applied to the basic operations of sheet stamping (flanging, drawing and extrusion).

Технический результат заявленной полезной модели заключается в определении предельной штампуемости листовых титановых сплавов применительно к основным операциям листовой штамповки (отбортовки, вытяжки и выдавки).The technical result of the claimed utility model is to determine the ultimate stampability of sheet titanium alloys as applied to the basic operations of sheet stamping (flanging, drawing and extrusion).

Технический результат достигается тем, что пуансон для определения предельной штампуемости листовых металлов и сплавов, содержит хвостовую часть и сопряженную с ней рабочую часть, рабочая поверхность которой выполнена криволинейной формы в виде параболоида вращения.The technical result is achieved by the fact that the punch for determining the ultimate stampability of sheet metals and alloys contains a tail part and a working part associated with it, the working surface of which is made in a curved shape in the form of a rotation paraboloid.

Технический результат достигается также тем, что рабочая поверхность имеет вид параболоида вращения второго порядка X2+Y2=2Z, где величины расстояний по осям X и Y изменяются последовательно в диапазоне от 0 до 3, а величина расстояния по оси Z изменяется последовательно в диапазоне от 0 до 9, при этом оси X, Y, Z лежат в декартовой системе координат.The technical result is also achieved by the fact that the working surface has the form of a second-order rotation paraboloid X 2 + Y 2 = 2Z, where the distances along the X and Y axes vary sequentially in the range from 0 to 3, and the distance on the Z axis varies sequentially in the range from 0 to 9, while the axes X, Y, Z lie in the Cartesian coordinate system.

Под интервалом вышеприведенных числовых значений по осям X, Y, Z понимаются значения, увеличивающиеся в разы от первоначальной величины.The interval of the above numerical values along the X, Y, Z axes is understood to mean values that increase many times from the initial value.

Выполнение рабочей поверхности пуансона в виде параболоида вращения позволяет определить коэффициенты наибольшего формоизменения листового материала применительно к основным операциям листовой штамповки (отбортовка, вытяжка и выдавка).The execution of the working surface of the punch in the form of a paraboloid of rotation allows us to determine the coefficients of the greatest shape change of the sheet material in relation to the basic operations of sheet stamping (flanging, drawing and extrusion).

Рабочая поверхность в виде параболоида вращения второго порядка X2+Y2=2Z обеспечивает регламентацию этапов формоизменения заготовки по ходу штамповки с определением предельной штампуемости различных листовых материалов.The working surface in the form of a second-order rotation paraboloid X 2 + Y 2 = 2Z provides the regulation of the steps of forming the workpiece during stamping with the definition of the ultimate stampability of various sheet materials.

Ограниченный интервал изменения величин (параметров) параболоида X, Y от 0 до 3 и, соответственно, Z - от 0 до 9 связан с максимально возможными величинами коэффициентов формоизменения при отбортовке - не более 2 (Котб.=Dдет./dотв.≤1+δфакт.) и вытяжке - не более 3 (Квыт.=Dзаг./dдет.≤1+2δфакт.). Так как относительное удлинение (δфакт.) листовых металлических материалов под холодную штамповку реально ограничено величиной менее 1 (100%). Величина относительного удлинения листовых металлов и сплавов более 100% (1) может быть достигнута при нагреве заготовки до температур «сверхпластичности» сплавов (например, для листовых титановых сплавов - это 600-900°С).The limited range of variation of the values (parameters) of the paraboloid X, Y from 0 to 3 and, respectively, Z - from 0 to 9 is associated with the maximum possible values of the form-change coefficients during flanging - no more than 2 (K select = D det. / D resp. ≤1 + δ fact. ) And hood - no more than 3 ( Kout. = D zag. / D detail. ≤1 + 2δ fact. ). Since the relative elongation (δ fact. ) Of sheet metal materials for cold stamping is really limited to less than 1 (100%). The relative elongation of sheet metals and alloys of more than 100% (1) can be achieved by heating the workpiece to the “superplasticity” temperature of the alloys (for example, for titanium sheet alloys, this is 600-900 ° C).

Сущность заявленной полезной модели поясняется фиг. 1, на которой изображен пуансон с параболической рабочей поверхностью в виде параболоида вращения X2+Y2=2Z, ограниченного интервалом изменения X, Y от 0 до 3 и, соответственно, Z - от 0 до 9 (1) и хвостовиком (2).The essence of the claimed utility model is illustrated in FIG. 1, which shows a punch with a parabolic working surface in the form of a paraboloid of revolution X 2 + Y 2 = 2Z, limited by the interval of variation of X, Y from 0 to 3 and, accordingly, Z from 0 to 9 (1) and the shank (2) .

Работает предлагаемый пуансон следующим образом.The proposed punch works as follows.

На стол пресса устанавливают матрицу в виде кольца, а к подвижной траверсе пресса за хвостовик крепят пуансон (на чертеже не показано). Производят центровку пуансона и матрицы между собой, после чего крепят окончательно.A matrix in the form of a ring is installed on the press table, and a punch is attached to the movable crosshead of the press behind the shank (not shown in the drawing). Center the punch and the matrix between each other, after which they are finally fixed.

Круглую листовую заготовку (Dзаг) с центральным отверстием (d0) или без него из материала детали, предназначенной для штамповки - отбортовкой, вытяжкой (сверткой), выдавливанием, укладывают на матрицу и производят вдавливание пуансона до образования в заготовке первой трещины. После чего пресс останавливается и производится обратный ход траверсы (это происходит автоматически). Далее заготовку с трещиной снимают со стола пресса и производят замер диаметра патрубка (лунки) - dдeт. и по полученным замерам определяют коэффициенты наибольшего формоизменения:A round sheet blank (D zag ) with a central hole (d 0 ) or without it from the material of the part intended for stamping - flanging, drawing (convolution), extrusion, is laid on the die and the punch is pressed into the first crack to form the first crack. After that, the press stops and the traverse moves backward (this happens automatically). Next, the blank with a crack is removed from the press table and the diameter of the nozzle (hole) is measured - d det. and the obtained measurements determine the coefficients of the greatest shape change:

- для вытяжки Квыт<Dзаг./dдет. - for hood Kout <D zag. / d children

- для отбортовки Котб.<dдет./dотв. - for flanging To otb. <d children / d resp.

- для выдавки Квыд<2Lпар.-dдет./dдет. - for the pads to the vyd <2L pairs. -d children / d children

При этом длина дуги параболы

Figure 00000001
может в интервале х (0,1) вычисляться как длина полуокружности πdдет./2, так как расчеты показывают что уже при вдавливании пуансона в интервале х (0,1) деформация металла в лунке при x, y, z=1 по расчетам составляет 47,5%. Что соответствует металлам и сплавам высокой штампуемости.The length of the arc of the parabola
Figure 00000001
in the interval x (0,1) can be calculated as the semicircle length πd det. / 2, since the calculations show that even when the punch is pressed in the interval x (0,1), the deformation of the metal in the hole at x, y, z = 1 is calculated to be 47.5%. Which corresponds to metals and alloys of high punchability.

В качестве примера использования предлагаемого пуансона представлены результаты его испытания при определении предельной штампуемости широко применяемого в авиадвигателестроении листового титанового сплава «повышенной пластичности» ОТ4 - 1 толщиной 2 мм.As an example of the use of the proposed punch, the results of its testing are presented to determine the ultimate stampability of a 2 mm thick OT4 - 1 sheet titanium alloy of "increased ductility" widely used in aircraft engine building.

По данным ВИАМ (АВИАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, т. 5, ОНТИ, Москва - 1973) для листа этого сплава толщиной 2 мм предельные коэффициенты составляют:According to VIAM (AVIATION MATERIALS, Vol. 5, ONTI, Moscow - 1973), the limiting coefficients for a sheet of this alloy with a thickness of 2 mm are:

- для вытяжки Квыт.=1,8-1,85;- for extracting K ex. = 1.8-1.85;

- для отбортовки Котб.=1,45-1,55;- for flanging To otb. = 1.45-1.55;

- для выдавки Квыд.=15-18%.- for the pads to the vyd. = 15-18%.

Испытания проводили параболическим пуансоном с максимальным диаметром 21 мм (т.е. в координатах X, Y параболоида вращения - 21/3=7 мм) и высотой рабочей части 56 мм (т.е. в координатах Z параболоида вращения - 56/9=7 мм). То есть единицей масштаба в данном пуансоне является размер в 7 мм). При этом матрица выполнена с диаметром отверстия 25 мм (с целью уменьшения трения - с зазором 0,5 мм).The tests were carried out with a parabolic punch with a maximum diameter of 21 mm (i.e., in the X, Y coordinates of the rotation paraboloid - 21/3 = 7 mm) and a working part height of 56 mm (i.e., in the Z coordinates of the rotation paraboloid - 56/9 = 7 mm). That is, the unit of scale in this punch is the size of 7 mm). The matrix is made with a hole diameter of 25 mm (in order to reduce friction - with a gap of 0.5 mm).

Исходя из данных ВИАМ по предельным коэффициентам штампуемости при диаметре детали равном 21 мм, исходные размеры составят:Based on the VIAM data on the limiting stampability coefficients with a part diameter equal to 21 mm, the initial dimensions will be:

- для вытяжки Dзаг.=38 мм;- for hood D zag. = 38 mm;

- для отбортовки dотв.=13,5 мм;- for flanging d holes. = 13.5 mm;

- для выдавки dдeт.=21 мм.- for extrusion d children. = 21 mm.

Проведенные эксперименты по вытяжке, отбортовке и выдавке на прессе 25тс ЦЗЛ с использованием предлагаемого пуансона и цилиндрической матрицы подтвердили данные ВИАМ, так как на всех вышеуказанных операциях листовой штамповки имели место трещины: на переходе от цилиндра к дну (вытяжка), на торце горловины патрубка (отбортовка) и на дне впадины (выдавка).The experiments on drawing, flanging and extruding on the 25ts CFL press using the proposed punch and cylindrical matrix confirmed the VIAM data, since cracks occurred at all of the above sheet stamping operations: at the transition from the cylinder to the bottom (exhaust), at the end of the nozzle neck ( flanging) and at the bottom of the cavity (extrusion).

Claims (3)

1. Пуансон для определения предельной штампуемости листового титанового сплава, содержащий хвостовую часть и сопряженную с ней рабочую часть с рабочей поверхностью, отличающийся тем, что рабочая поверхность выполнена в виде параболоида вращения.1. A punch for determining the ultimate stampability of a sheet of titanium alloy containing a tail part and a working part mating with it with a working surface, characterized in that the working surface is made in the form of a paraboloid of revolution. 2. Пуансон по п. 1, отличающийся тем, что рабочая поверхность выполнена в виде параболоида вращения второго порядка X2+Y2=2Z.2. The punch under item 1, characterized in that the working surface is made in the form of a paraboloid of rotation of the second order X 2 + Y 2 = 2Z. 3. Пуансон по п. 2, отличающийся тем, что оси X, Y, Z параболоида вращения второго порядка лежат в декартовой системе координат, при этом величины расстояний по осям X и Y изменяются в диапазоне от 0 до 3, а величина расстояния по оси Z изменяется в диапазоне от 0 до 9.3. A punch according to claim 2, characterized in that the X, Y, Z axes of the second-order rotation paraboloid lie in the Cartesian coordinate system, while the distances along the X and Y axes vary in the range from 0 to 3, and the distance along the axis Z ranges from 0 to 9.
RU2018122110U 2018-06-18 2018-06-18 PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS RU186106U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122110U RU186106U1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122110U RU186106U1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186106U1 true RU186106U1 (en) 2019-01-09

Family

ID=64958762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122110U RU186106U1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186106U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1683855A1 (en) * 1989-04-27 1991-10-15 Киевский Филиал Центрального Конструкторского Бюро Киноаппаратуры Stamping die
SU1796317A1 (en) * 1990-10-17 1993-02-23 Volzh Ob Proizv Method of evaluating formability of sheet metal at stretching
US20160271676A1 (en) * 2013-11-15 2016-09-22 Adm28 S.Àr.L Electrohydraulic forming device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1683855A1 (en) * 1989-04-27 1991-10-15 Киевский Филиал Центрального Конструкторского Бюро Киноаппаратуры Stamping die
SU1796317A1 (en) * 1990-10-17 1993-02-23 Volzh Ob Proizv Method of evaluating formability of sheet metal at stretching
US20160271676A1 (en) * 2013-11-15 2016-09-22 Adm28 S.Àr.L Electrohydraulic forming device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Honarpisheh et al. Numerical and experimental study on incremental forming process of Al/Cu bimetals: influence of process parameters on the forming force, dimensional accuracy and thickness variations
Krinninger et al. Experimental investigation of the influence of punch velocity on the springback behavior and the flat length in free bending
Dewang et al. A study on sheet metal hole-flanging process
US20010027686A1 (en) Method of measuring shear friction factor through backward extrusion process
Sosenushkin et al. Mathematical model of adhesive wear of three-dimensional dies
Li et al. Geometry-dependent springback behaviors of thin-walled tube upon cold bending
Guo et al. The Bauschinger effect and mechanical properties of AA5754 aluminum alloy in incremental forming process
Shi et al. Study on formability of vertical parts formed by multi-stage incremental forming
Sosenushkin et al. Mechanics of nonmonotonic plastic deformation.
RU186106U1 (en) PUNCH FOR DETERMINING THE LIMIT STAMPABILITY OF SHEET METALS AND ALLOYS
CN107649629A (en) Larger ratio of height to diameter magnesium alloy bar eliminates anisotropic big plastic deformation blank-making method
Bergonzi et al. Development of a miniaturized specimen to perform uniaxial tensile tests on high performance materials
Han et al. Thickness improvement in non-homogeneous tube hydroforming of a rectangular component by contact sequence
CN104897480A (en) Method for evaluating bending mechanical properties of unequal-wall-thickness metal tube
Gupta et al. Design and analysis of aircraft sheet metal for spring back effect
CN107745026B (en) A kind of method of the micro- V-arrangement array structure precision stamping of curved surface metal
Wang et al. Effect of viscosity of viscous medium on formability of Al1060-O sheet in viscous pressure forming (VPF): an experimental study
JP5091831B2 (en) Lubricating film evaluation method for forging and lubricating film evaluation apparatus for forging
Huang et al. Wall thinning characteristics of Ti-3Al-2.5 V tube in numerical control bending process
Feng et al. Effect of relief-hole diameter on die elastic deformation during cold precision forging of helical gears
CN110633501B (en) Method for determining bulging force energy parameters of ring rigid mold
Richter et al. Quality optimization for aluminum precision forging processes in completely enclosed dies of long forging parts by prediction and avoidance of thin flash generation
Zhelezkov et al. Shaping the Hexahedral Head of a 12Kh18N10T Stainless Steel Bolt
CN102172705B (en) Variable-cross-section thin-wall titanium tube fluid mechanical moulding device
Baburin et al. Application of thickness-shaped workpieces to control the wall thickness of lead-formed shell parts

Legal Events

Date Code Title Description
PC92 Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model

Effective date: 20190919