RU2134872C1

RU2134872C1 - Method and device for formation of ultimate strain diagrams

Info

Publication number: RU2134872C1
Application number: RU97103398/28A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Осипов
Original assignee: Акционерное общество "АвтоВАЗ"
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: stamping. SUBSTANCE: unit assembled of specimen with clamp and matrix is placed in container and deformed by steel shot, 0.5-1.5 mm in diameter, with the aid of punch in power plant. Device performs stretching for difference kinds of deformation in matrix with ellipse hole, with different size of ellipse smaller diameter and constant large diameter of ellipse. When specimen is deformed, rubber gasket is used which thickness S is calculated depending on steel shot diameter D by formula S = 2D of shot. During deformation, specimen clamping force is selected depending on slope angle and area of clamp contact with steel shot. EFFECT: reduced labor consumption. 9 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области листовой штамповки, а в частности к исследованию прочностных свойств твердых материалов с последующей штамповкой. The invention relates to the field of sheet stamping, and in particular to the study of the strength properties of solid materials with subsequent stamping.

Известен способ и устройство для построения диаграммы предельных деформаций, заключающийся в изготовлении образцов с фиксированными размерами, обеспеченными после вытяжки всеми видами деформации, на которые наносится деформационная сетка; после чего заготовку защемляют прижимным устройством к матрице, установленной на испытательной машине, и при помощи этой машины выдавливают лунку полусферическим пуансоном диаметром 75 мм до момента локального утонения; далее измеряют размеры измененной деформационной сетки, рассчитывают деформации ε1 и ε2 , наносят на поле деформаций диаграммы, соединяют нанесенные точки различного вида деформации линией; получают таким образом кривую диаграммы предельных деформаций (ДПД) (Veerman C.Chr.et all. Determination of appearing and admissible strains of cold reduced sheet Metal Industries, 1971, v. 48, N 9, p. 678-694. A known method and device for constructing the diagram of ultimate strains, which consists in the manufacture of samples with fixed sizes, provided after drawing all types of deformation, which is applied to the deformation grid; after which the workpiece is clamped by a clamping device to the matrix mounted on the testing machine, and using this machine, the hole is squeezed out with a hemispherical punch with a diameter of 75 mm until local thinning; then measure the dimensions of the modified deformation grid, calculate the strains ε1 and ε2, apply the diagrams to the deformation field, connect the plotted points of various types of deformation with a line; thus obtain the curve of the diagram of ultimate deformation (DPD) (Veerman C. Chr.et all. Determination of appearing and admissible strains of cold reduced sheet Metal Industries, 1971, v. 48, No. 9, p. 678-694.

Недостатком данного способа и устройства является невозможность получения в центральной зоне однородных деформаций при построении ДПД с учетом коэффициента трения. The disadvantage of this method and device is the impossibility of obtaining uniform deformations in the central zone when constructing the DPD taking into account the friction coefficient.

Известно устройство для двухосного растяжения листового материала по а. с. СССР N 246902 и N 800806, содержащее пустотелый пуансон, матрицу и прижимное кольцо для жесткого крепления образца в матрице; для создания однородной деформации до разрушения в центральной зоне (площадью 20 x 20 мм) применяют кольцеобразный элемент в виде пластины из эластичного материала, внутри которой находится нитевой корд, обеспечивающий стойкость этой эластичной пластины. A device for biaxial tension of sheet material according to a. with. USSR N 246902 and N 800806, containing a hollow punch, a matrix and a clamping ring for rigid fastening of the sample in the matrix; To create a uniform deformation to fracture in the central zone (20 x 20 mm in area), an annular element is used in the form of a plate of elastic material, inside of which there is a filament cord, which ensures the resistance of this elastic plate.

Недостатком устройства по а. с. N 246902 и N 800806 является низкая стойкость прокладки из резины с нитевым кордом, после 10 вытяжек нити рвутся и однородность деформаций в центральной части искажается. The disadvantage of the device is a. with. N 246902 and N 800806 is the low resistance of rubber gaskets with thread cord, after 10 hoods the threads break and the uniformity of deformation in the central part is distorted.

Прототипом заявляемого изобретения является способ и устройство для построения ДПД, который заключается в выполнении следующих операций: изготавливают образцы, на которых обеспечиваются все комбинации деформаций, наносят на каждый из образцов координатную сетку, затем к каждому из образцов со стороны пуансона прикладывают с припудренной поверхностью порошковой конифолью технологическую прокладку с центральным отверстием из автолиста с высокими пластическими свойствами (из стали JF), к технологической прокладке со стороны контакта с пуансоном прикладывают полиэтиленовую пленку толщиной не более 0,025 мм, после чего образец совместно с технологической прокладкой защемляют прижимным устройством к матрице, установленной на испытательной машине (МТЛ-10Г) и при помощи этой машины деформируют - вытягивают чашку полым пуансоном с плоским дном диаметром 50 мм, при этом происходит отбортовка прокладки, которая растягивает центральную часть равномерно без участия трения до линии утонения, далее измеряют стороны искаженной координатной сетки, рассчитывают деформации ε1 и ε2 и наносят на поле деформаций точки с различным видом деформаций, соединяют их и получают кривую ДПД. (Афанасьев Е.В., Кирюшин А.А. Простой метод построения диаграммы предельных деформаций. Информационный сборник "Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Москва, N 6, 1991 г. Стр. 15-16). The prototype of the claimed invention is a method and device for constructing a DPD, which consists in performing the following operations: make samples on which all combinations of deformations are provided, apply a coordinate grid to each of the samples, then apply a powdery powder to each of the samples from the punch side with a powdered surface process gasket with a central hole from a sheet with high plastic properties (made of JF steel), to the process gasket on the contact side a plastic film with a thickness of not more than 0.025 mm is applied by the punch, after which the sample, together with the process gasket, is clamped by a clamping device to the matrix installed on the testing machine (MTL-10G) and is deformed by this machine - the cup is pulled out with a hollow punch with a flat bottom with a diameter of 50 mm, in this case, the gasket flanges, which stretches the central part evenly without friction to the thinning line, then measure the sides of the distorted coordinate grid, calculate the strains ε1 and ε2 and nan points with a different type of deformation are deposited on the deformation field, connect them and get the DPD curve. (Afanasyev E.V., Kiryushin A.A. A simple method of constructing a diagram of ultimate strains. Information collection "Scientific and technological achievements and best practices in the automotive industry. Moscow, N 6, 1991, pp. 15-16).

Недостатком способа и устройства является высокая стоимость прокладки, получаемой из автолиста с высокими пластическими свойствами (импортная сталь JF, не освоенная отечественными производителями), что приводит к увеличению себестоимости данного способа и устройства. The disadvantage of this method and device is the high cost of laying obtained from a sheet with high plastic properties (imported steel JF, not mastered by domestic manufacturers), which leads to an increase in the cost of this method and device.

Общим недостатком перечисленных выше аналогов и прототипа является то, что требуется использование специального дорогостоящего оборудования, что не дает возможности реализовать эти способы для технологического испытания при доводке технологического процесса изготовления тонколистового холоднокатанного проката с высокими пластическими свойствами для автомобильной промышленности у производителей, например на Новолипецком металлургическом комбинате. A common drawback of the above analogues and prototype is that it requires the use of special expensive equipment, which does not make it possible to implement these methods for technological testing when fine-tuning the manufacturing process for manufacturing cold rolled thin-sheet products with high plastic properties for the automotive industry from manufacturers, for example, the Novolipetsk Metallurgical Plant .

Задача изобретения состоит в снижении трудоемкости контроля пластичности автолиста, повышении качества контроля и универсальном применении в любом производстве. The objective of the invention is to reduce the complexity of control plasticity of the sheet, improving the quality of control and universal use in any production.

Задача решается следующим образом. В предлагаемом изобретении деформируют образцы по различным схемам нагружения, дающим возможность получения основных напряженно-деформационных состояний автолиста при холодней листовой штамповке. Это достигается за счет деформирования образцов стальной дробью диаметром в пределах от 0,5 до 1,5 мм, которая при передаче усилия пуансона образует их нагружение. Образцы получают из листового проката вырубкой, затем наносят на них координатную сетку. Далее образец и прижим для его жесткого защемления устанавливают в матрице и деформируют до появления утонения на образце, измеряют деформации и по нанесенным на поле графика величинам деформаций строят кривую диаграммы предельных деформаций, причем блок, собранный из образца с прижимом, имеющим форму в сечении, приближенной к прямоугольному треугольнику, и матрицы, устанавливают в контейнере, в котором на образце и на кромке прижима с перекрытием на 1,5 - 3 мм линии перехода прижима и образца размещают резиновую прокладку и производят деформацию образца стальной дробью с помощью пуансона в силовой установке. The problem is solved as follows. In the present invention, samples are deformed according to various loading schemes, which make it possible to obtain the main stress-strain states of a sheet with colder sheet stamping. This is achieved due to the deformation of the samples with steel shot with a diameter in the range from 0.5 to 1.5 mm, which upon transfer of the force of the punch forms their loading. Samples are obtained from sheet metal cutting, then a grid is applied to them. Next, the specimen and the clamp for its rigid pinching are installed in the matrix and deformed until thinning appears on the specimen, the strains are measured, and the curve of the ultimate strains is constructed from the strain values applied to the graph field, and the block assembled from the specimen with a clamp having a shape in a cross section approximately to the right triangle, and the matrix, is installed in a container in which a rubber gasket is placed on the sample and on the edge of the clip with an overlap of 1.5 - 3 mm of the transition line of the clip and sample and defect rmatsiyu sample steel grit with a punch in a power plant.

Результатом этого является получение значительных устойчивых деформаций образца. The result is significant sustained deformations of the sample.

За счет использования устройства приспособления производят вытяжку для различного вида деформации в матрице с эллипсным отверстием, то есть с различным размером малого диаметра эллипса при const большого диаметра эллипса. Толщину резиновой прокладки рассчитывают по формуле:
S = 2Dдроби;
где S - толщина резиновой прокладки,
D - диаметр дроби.Due to the use of the device, the device extracts for a different type of deformation in the matrix with an ellipse hole, that is, with a different size of the small diameter of the ellipse with const large diameter of the ellipse. The thickness of the rubber gasket is calculated by the formula:
S = 2D fraction;
where S is the thickness of the rubber gasket,
D is the diameter of the fraction.

Пример конкретного выполнения изобретения. Вырубают образцы диаметром 120 мм из листа 08ЮПБ толщиной 0,9 мм (по пять образцов на каждый вид деформации: вытяжка - m = 0, плоская - m = 0,5, двухосная - m = 1). На образцы при помощи лазера наносят координатную сетку, состоящую из круглых ячеек диаметром 2 мм. Далее в штампе на образцах отформовывают ребро по профилю тормозного ребра матрицы для жесткого защемления образца. Образец 1 (см. фиг. 1) помещают на матрицу 4, за счет тормозного ребра 5 образец отцентровывается, ставят прижим 6, имеющий форму в сечении, приближенной к прямоугольному треугольнику, на образец 1 и матрицу 4, прижим 6 также отцентровывается по отформованному ребру на образце 1. Собранный блок из матрицы 4, образца 1, прижима 6 отпускают в контейнер 3. В контейнере 3 на образец 1 и на кромку прижима 6 (с перекрытием на 1,5-3 мм линии перехода прижима 6 и образца 1) опускают резиновую прокладку 2 с толщиной, рассчитанной по приведенной выше формуле для компенсации коэффициента трения образца стальной дробью, а также для получения качественной поверхности вытянутого образца 1. Затем засыпают стальную дробь 7 в количестве приблизительно в две высоты от собранного блока, ставят пуансон 8 и собранный штамп 1 в силовую установку (см. фиг. 2), где этот штамп является замыкающим звеном между 20 тонным гидравлическим домкратом 2 и рамой 3. Домкратом 2 создают усилие и одновременно производят наблюдение за появлением утонения на образце 1 (фиг. 1). При появлении утонения усилие снимают. Затем снимают образец. An example of a specific implementation of the invention. Cut samples with a diameter of 120 mm from a sheet 08YUPB 0.9 mm thick (five samples for each type of deformation: hood - m = 0, flat - m = 0.5, biaxial - m = 1). A coordinate grid consisting of round cells with a diameter of 2 mm is applied to the samples using a laser. Next, in the stamp on the samples, an edge is molded along the profile of the brake edge of the matrix for rigid jamming of the sample. Sample 1 (see Fig. 1) is placed on the matrix 4, due to the brake rib 5, the sample is centered, a clamp 6 is placed, having a shape in cross section close to a right triangle, on sample 1 and matrix 4, the clamp 6 is also centered on the formed edge on sample 1. The assembled block from the matrix 4, sample 1, clamp 6 is released into the container 3. In the container 3, the sample 1 and the edge of the clamp 6 (overlapping by 1.5-3 mm the transition line of the clamp 6 and sample 1) are lowered rubber pad 2 with a thickness calculated according to the above formula to compensate the ratio of the coefficient of friction of the sample with steel shot, as well as to obtain a high-quality surface of the elongated sample 1. Then, the steel shot 7 is poured in an amount of approximately two heights from the assembled block, put the punch 8 and the assembled stamp 1 in the power plant (see Fig. 2), where this stamp is the closing link between the 20 ton hydraulic jack 2 and the frame 3. The jack 2 creates a force and simultaneously monitor the appearance of thinning on the sample 1 (Fig. 1). When thinning occurs, the force is removed. Then remove the sample.

Таким образом, деформируют еще по 3-4 образца с различными видами напряженно-деформационного состояния (НДС). Далее измеряют деформации ε11 и ε22 на каждом образце и среднее значение их наносят на диаграмму предельных деформаций (ДПД) (см. табицу и фиг. 4). Для получения других видов деформации ставят другие формующие матрицы и прижимы (см. фиг. 3). Thus, 3-4 more samples with different types of stress-strain state (VAT) are deformed. Next, the strains ε11 and ε22 are measured on each sample and their average value is plotted on the ultimate strain diagram (DPD) (see table and Fig. 4). To obtain other types of deformation, other forming matrices and clamps are placed (see Fig. 3).

Изменение видов деформации зависит от изменения малого диаметра эллипсной формующей матрицы, больший диаметр при этом остается const. При одинаковых диаметрах эллипса, частный случай - круг, - НДС - равномерное двухосное растяжение. При изменении малого диаметра эллипса матрицы получают НДС от неравномерного двухосного растяжения, до НДС - растяжение - сжатие. Величина усилия прижима может изменяться в зависимости от величины угла наклона плоскости и площади, контактирующей со стальной дробью. The change in the types of deformation depends on the change in the small diameter of the ellipse forming matrix, while the larger diameter remains const. With the same ellipse diameters, a special case is a circle, - VAT - uniform biaxial tension. When changing the small diameter of the ellipse, the matrices receive VAT from non-uniform biaxial tension, to VAT - tension - compression. The magnitude of the clamping force may vary depending on the magnitude of the angle of inclination of the plane and the area in contact with the steel shot.

Использование предложенного способа и установки для его реализации дает следующие преимущества: универсальное применение в любых производственных условиях, повышение качества контроля. Происходит снижение трудоемкости. Using the proposed method and installation for its implementation provides the following advantages: universal application in any production environment, improving the quality of control. There is a decrease in labor intensity.

Claims

1. A method of constructing a diagram of ultimate strains, namely, that a coordinate grid is applied to a sample cut from sheet metal, a sample and a clamp for firmly fixing the sample are installed in the matrix and deformed until thinning appears on the sample, strain is measured and the values applied to the graph field of deformations, a curve of the diagram of ultimate deformations is constructed, characterized in that the block assembled from the sample with the clip and the matrix are installed in a container in which on the sample and on the edge of the clip with overlap iem 1.5 - 3.0 mm transition line clamp and the sample is placed a rubber gasket, and deform the sample filled in a container diameter steel shot of 0.5 - 1.5 mm with a punch in a power plant.

2. The method according to claim 1, characterized in that the various types of deformation are obtained by installing in the container a matrix with an ellipse-shaped hole.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that various types of deformation are obtained depending on the numerical value of the ratio of the larger diameter of the ellipse to the small diameter in the range of 1 to 2; the size of the matrix is selected a priori.

4. The method according to claim 1, characterized in that the clamping force of the sample during deformation is selected depending on the angle of inclination and the contact area of the clamp with steel shot.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the clamping force of the sample is created due to the redistribution of the force of the punch with steel shot.

6. The method according to claim 1, characterized in that the thickness S of the rubber strip is determined depending on the diameter D of the steel fraction according to the formula
S = 2 D Fractions
7. A device for constructing a diagram of ultimate strains containing a flat matrix with a hole for deforming the sample and a clamp for rigidly fixing the sample in the matrix, characterized in that the device contains a container in which a punch and a matrix are installed, having an ellipse shaped hole for loading the sample with deformations of various kind of.

8. The device according to claim 7, characterized in that steel shot is used as the working medium for transferring force from the punch to the sample.

9. The device according to claim 7, characterized in that the clamp for fixing the sample has a cross-sectional shape close to a right triangle.