RU2400729C1

RU2400729C1 - Test and evaluation method of efficiency of lubricating materials during die forming

Info

Publication number: RU2400729C1
Application number: RU2009100736/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Кирюшин (RU); Александр Анатольевич Кирюшин; Евгений Васильевич Афанасьев (RU); Евгений Васильевич Афанасьев; Игорь Юрьевич Ананченко (RU); Игорь Юрьевич Ананченко; Александр Минович Мендель (RU); Александр Минович Мендель
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2009-01-11
Filing date: 2009-01-11
Publication date: 2010-09-27
Also published as: RU2009100736A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: workpiece and surfaces of the device, which contact the workpiece, are coated with lubricant and restrained along the outline. A cavity is formed in workpiece by means of deformation; workpiece is removed from the device and deformations are measured. Square workpiece with central hole D₀ is used. Sizes of workpiece sides shall be within 1.5÷1.9 D_p, where D_p - puncheon diameter. Diameter in the centre of workpiece is equal to D₀≈D_p/3, deformed to H depth, deformation depth is less than the depth at which breaks appear on workpieces, deformations of the hole are measured and lubrication efficiency is judged by absolute value of flanged hole D_K; the smaller D_K at all other conditions being equal for one test run, the more effective is lubrication.

EFFECT: enlarging technical capabilities, improving test accuracy.

2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам испытания и оценки эффективности различных смазывающих материалов при листовой штамповке - это и технологические смазки, и консервационные смазки, и консервационные смазки с технологическими присадками (или со свойствами технологических смазок).The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of testing and evaluating the effectiveness of various lubricants for sheet stamping - these are technological lubricants, and conservation lubricants, and conservation lubricants with technological additives (or with the properties of technological lubricants).

Эффективность смазывающих материалов при листовой штамповке оценивается в настоящее время по следующим показателям: а) по усилию деформирования с применением различных смазывающих материалов при прочих равных условиях; б) по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой с различными смазывающими материалами.The effectiveness of lubricants in sheet stamping is currently assessed by the following indicators: a) the deformation force using various lubricants, ceteris paribus; b) according to the level of metal deformation on the parts obtained by stamping with various lubricants.

Известен способ оценки эффективности смазки по степени снижения напряжения штамповки σ_{ш max} и удельной работе деформирования А_уд. в процессе глубокой вытяжки в жестких штампах (Е.И.Исаченков, «Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением». - М.: Машиностроение, 1978, с.30), заключающийся в том, что на образец из листового материала или/и на прижимные поверхности матрицы и прижима наносят смазку, зажимают образец по контуру прижимом, вытягивают стаканы диаметром 40, 48 и 80 мм пуансоном в матрицу, фиксируют параметры процесса P_max - усилие вытяжки и А_в- работу вытяжки. Чем меньше напряжение штамповки σ_{ш max} и удельная работа А_уд., вычисляемые по фиксируемым параметрам, тем выше эффективность смазочного действия технологических смазок.A known method of evaluating the effectiveness of the lubricant by the degree of reduction of the stamping stress σ _{w max} and the specific work of deformation A _beats. in the process of deep drawing in hard dies (EI Isachenkov, “Contact friction and lubrication in the processing of metals by pressure.” - M .: Mashinostroenie, 1978, p.30), which consists in the fact that the sample is made of sheet material or / and grease is applied to the pressing surfaces of the matrix and the clamp, the sample is clamped along the contour with the clamp, cups with a diameter of 40, 48 and 80 mm are pulled with a punch into the matrix, the process parameters P _max — the drawing force and A _in — the drawing operation are fixed. The lower the stamping stress σ _{w max} and the specific work A _beats. , calculated by fixed parameters, the higher the efficiency of the lubricating action of technological lubricants.

Известен способ оценки эффективности технологических смазок - по уровню деформации металла на деталях, получаемых штамповкой («Влияние технологических факторов на штампуемость кузовных деталей автомобиля», А.А.Кирюшин, Е.В.Афанасьев, Ю.А.Каратеев, Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. Информационный сборник 7, 1990, с.6), для этого на листовую заготовку наносят координатную сетку, смазывают, вытягивают деталь, замеряют искажение координатной сетки после вытяжки, по результатам замеров строят поле деформаций и проводят анализ влияния технологических смазок на путь и величины деформаций.There is a method of evaluating the effectiveness of technological lubricants - by the level of metal deformation on the parts obtained by stamping ("The influence of technological factors on the stampability of car body parts", A.A. Kiryushin, E.V. Afanasyev, Yu.A. Karateev, Scientific and technical achievements and best practices in the automotive industry. Information collection 7, 1990, p.6), for this purpose a coordinate grid is applied to the sheet blank, lubricated, the part is drawn, the distortion of the coordinate grid after drawing is measured, the deformation field is constructed from the measurements and analyze the effect of technological lubricants on the path and strain.

С улучшением качества смазки наблюдается сдвиг в область более благоприятного напряженно-деформированного состояния и уменьшение величин деформаций.With an improvement in the quality of the lubricant, a shift to the region of a more favorable stress-strain state and a decrease in the values of deformations are observed.

Известен также способ испытания («Способ испытания и оценки эффективности технологических смазок», Патент на изобретение №2133460, г.Москва, 20 июля 1999), заключающийся в том, что деформируют одновременно две жестко защемленных по контуру заготовки: основную с отверстием диаметром D₀ и технологическую без отверстия; смазку наносят на поверхности контакта пуансона и основной заготовки. При деформации происходит отбортовка отверстия основной заготовки с одновременной формовкой технологической. Проводят сравнительную оценку смазок. Чем больше диаметр отбортованного отверстия, тем выше эффективность смазки.There is also a test method ("A method for testing and evaluating the effectiveness of technological lubricants", Patent for the invention No. 2133460, Moscow, July 20, 1999), which consists in the fact that two rigidly clamped along the contour of the workpiece are deformed simultaneously: the main one with an opening with a diameter of D ₀ and technological without a hole; grease is applied on the contact surface of the punch and the main workpiece. During deformation, the hole of the main workpiece is flanged with the simultaneous molding of the technological one. A comparative assessment of lubricants is carried out. The larger the diameter of the flanged hole, the higher the lubrication efficiency.

За прототип принят способ определения штампуемости листовых материалов (А.С. СССР 934305, МКИ G01N 3/28, «Способ определения штампуемости листовых материалов»), позволяющий также определить технологичность применяемых смазок.The prototype adopted a method for determining the stampability of sheet materials (AS USSR 934305, MKI G01N 3/28, "Method for determining the stampability of sheet materials"), which also allows to determine the manufacturability of the applied lubricants.

Способ осуществляется следующим образом: устанавливают в устройство для определения штампуемости дисковую заготовку начальным диаметром D_исх., большим предельного диаметра заготовки. Предельный диаметр заготовки - это такой расчетный диаметр, при котором заготовку можно полностью втянуть в стакан или образовать углубление заданного размера без образования в ней трещин. Затем покрывают заготовку и контактирующие с заготовкой поверхности устройства смазкой. Защемляют заготовку по контуру и образуют углубление в ее средней части, вытягивая заготовку, например, в стакан. Во время образования углубления фиксируют момент появления трещин и тотчас же прекращают вытяжку. Извлекают заготовку из устройства и замеряют диаметр D_pзаготовки. Об эффективности смазки судят по отношению D_иcx/D_p, поскольку оно характеризует относительное изменение диаметра D заготовки, и чем больше это отношение, тем эффективнее смазка.The method is as follows: install in the device for determining the stampability of the disk blank with an initial diameter D _ref. , large limit diameter of the workpiece. The maximum diameter of a workpiece is such a design diameter at which the workpiece can be completely pulled into a glass or a recess of a given size can be formed without cracking in it. Then cover the workpiece and the surfaces of the device in contact with the workpiece are lubricated. Pinch the workpiece along the contour and form a recess in its middle part, pulling the workpiece, for example, into a glass. During the formation of the recesses, the moment of occurrence of cracks is recorded and the drawing is immediately stopped. Remove the workpiece from the device and measure the diameter D _{p of the} workpiece. The effectiveness of the lubricant is judged by the ratio D and _cx / D _p , since it characterizes the relative change in the diameter D of the workpiece, and the larger this ratio, the more effective the lubrication.

Наряду с достоинствами данного способа испытаний также имеет место негативное влияние разброса механических свойств заготовок на результат испытаний, так как при вытяжке стаканчика достигают глубины, при которой происходит разрушение металла. Но так как имеет место разброс механических свойств металла, то разрушение происходит при различной величине деформации, поэтому величина конечной глубины вытяжки даже для одного и того же металла будет различной.Along with the advantages of this test method, there is also a negative effect of the dispersion of the mechanical properties of the workpieces on the test result, since when the cup is drawn, the depth at which the metal is destroyed is reached. But since there is a scatter in the mechanical properties of the metal, fracture occurs at different strains, so the value of the final drawing depth, even for the same metal, will be different.

Задачей изобретения является расширение возможностей оценки эффективности смазывающих материалов для достижения нового технического результата - исключения влияния механических свойств листового металла заготовок на результат испытания.The objective of the invention is to expand the ability to evaluate the effectiveness of lubricants to achieve a new technical result - eliminating the influence of the mechanical properties of sheet metal blanks on the test result.

Для решения данной задачи в известном способе, заключающемся в том, что в дисковой заготовке, покрытой слоем смазки, защемленной по контуру, образуют углубление до появления трещины, предлагается способ, в котором применяют квадратную заготовку с центральным отверстием D₀. Покрывают смазкой заготовку и/или контактирующие с ней поверхности штампа - матрицу. Защемляют заготовку по контуру прижимом с гладкими прижимными поверхностями для более полного вытекания металла из-под прижима и образуют углубление в ее средней части, при этом происходит одновременно и вытяжка заготовки со смещением фланца, и отбортовка отверстия. Извлекают заготовку из штампа и замеряют деформации отверстия. Об эффективности смазки судят по абсолютной величине отбортованного отверстия D_к, и чем меньше D_кпри прочих равных условиях для одной серии испытаний, тем эффективнее смазка.To solve this problem in the known method, namely, in a disk billet coated with a layer of lubricant, trapped along the contour, a recess is formed until a crack appears, a method is proposed in which a square billet with a central hole D _{0 is used} . Lubricate the workpiece and / or the surface of the stamp in contact with it - the matrix. The workpiece is clamped along the contour with a clamp with smooth clamping surfaces for a more complete discharge of metal from under the clamp and form a recess in its middle part, while the workpiece is simultaneously pulled with the flange displaced and the hole is flanged. Remove the workpiece from the stamp and measure the deformation of the hole. The effectiveness of the lubricant is judged by the absolute value of the flanged hole D _to , and the smaller D _to ceteris paribus for one series of tests, the more efficient the lubrication.

Применение квадратной заготовки обусловлено увеличенной, по сравнению с круглой, эффективной площадью контакта заготовки с прижимом при вытяжке и простотой изготовления на гильотинных ножницах. Размеры сторон заготовки должны находиться в пределах 1,5÷1,9D_п, где D_п - диаметр пуансона. Верхнее ограничение 1,9 выбрано близким по значению коэффициента вытяжки для марки стали 08Ю - 2,0÷2,2 для круглых в плане заготовок. Нижнее ограничение связано с уменьшением величины фланца образцов при испытании, это снижает активную площадь контакта с прижимными поверхностями штампа, что нежелательно влияет на конечное качество полученных деталей. Диаметр в центре заготовки выбирают равным D₀≈D_п/3. При такой величине центрального отверстия на его кромке при отбортовке достигаются напряжения, которые уравновешиваются напряжениями при перетекании листовой заготовки по радиусам пуансона и матрицы и вытеканием металла из-под прижима (с учетом трения), в оптимальных соотношениях: при относительно небольшой глубине вытяжки Н=¹/₄D_п, степень отбортовки составляет от 1,4 до 2,0 при различных условиях трения или эффективности смазывающих материалов.The use of a square billet is due to the increased, compared with a round, effective contact area of the billet with a clip during drawing and ease of manufacture on guillotine shears. The dimensions of the sides of the workpiece should be within 1.5 ÷ 1.9 D _p , where D _p - the diameter of the punch. The upper limit of 1.9 was chosen close in terms of the coefficient of drawing for the grade of steel 08Yu - 2.0 ÷ 2.2 for round billets. The lower restriction is associated with a decrease in the size of the flange of the samples during testing, this reduces the active contact area with the pressing surfaces of the stamp, which undesirably affects the final quality of the parts obtained. The diameter in the center of the workpiece is chosen equal to D ₀ ≈D _p / 3. With such a magnitude of the central hole at its edge during flanging, stresses are achieved that are balanced by stresses when the sheet blank flows over the radii of the punch and die and the metal flows out from under the clamp (taking into account friction), in optimal ratios: with a relatively small drawing depth H = ¹ / ₄ D _p , the degree of flanging is from 1.4 to 2.0 under various friction conditions or the effectiveness of lubricants.

Другое отличие состоит в том, что вытяжку производят на фиксированную глубину (Н). Глубину вытяжки (Н) выбираем в сочетании с усилием прижима, исходя из более полного проскальзывания заготовки по прижимным поверхностям, но меньше глубины, при которой появляются трещины в отбортованном отверстии заготовки.Another difference is that the hood is produced at a fixed depth (H). We choose the drawing depth (N) in combination with the clamping force, based on a more complete slip of the workpiece on the clamping surfaces, but less than the depth at which cracks appear in the flanged hole of the workpiece.

Изобретение характеризуется следующими графическими материалами и таблицей: на фиг.1 показана квадратная заготовка с центральным отверстием D₀, а на фиг.2 - вытянутая заготовка с диаметром, соответстующим D_п - диаметру пуансона на фиксированную глубину Н с отбортованным отверстием DH_к. В таблице приведены результаты испытаний различных технологических смазок по замерам отбортованного отверстия D_к (D₀=51 мм), заготовка - листовая сталь марки 08Ю ОСВ, толщиной 0,8 мм.The invention is characterized by the following graphic materials and a table: Fig. 1 shows a square blank with a central hole D ₀ , and Fig. 2 shows an elongated blank with a diameter corresponding to D _p , the diameter of the punch to a fixed depth N with a flanged hole DH _k . The table shows the test results of various technological lubricants by measuring the flanged hole D _to (D ₀ = 51 mm), the workpiece is sheet steel grade 08Yu OSV, 0.8 mm thick.

ТаблицаTable Вид смазывающего материалаType of lubricant Диаметр D_к*, ммDiameter D _to *, mm ПримечаниеNote Консервационная смазка на прокате в состоянии поставкиRental grease at delivery 100-105100-105 Здесь приводятся рекомендуемые величины для проведения серии сравнительных испытаний (во избежание разрывов на кромке)Recommended values for a series of comparative tests are given here (to avoid ruptures at the edge) Жидкие технологические смазкиLiquid process lubricants 90-9690-96 Смазки типа Росойл-101Rosoil-101 greases Консистентные технологические смазкиGrease Technology 80-8580-85 Смазки типа ШС-2ShS-2 greasings * - условные (примерные) интервалы значений приведены для различных смазывающих материалов, но для одних и тех же условий штамповки: материал, глубина вытяжки Н, давление прижима, места нанесения смазки и т.д.* - conditional (approximate) ranges of values are given for various lubricants, but for the same stamping conditions: material, drawing depth N, pressure, locations of lubrication, etc.

Claims

The method of testing and evaluating the effectiveness of technological lubricants for stamping, which consists in the fact that the workpiece and the surfaces of the device in contact with the workpiece are coated with grease, pinched along the contour and deformed, form a depression in it, the workpiece is removed from the device and the deformations are measured, characterized in that use a square workpiece with a central hole D ₀ , the dimensions of the sides of the workpiece should be in the range 1.5 ÷ 1.9 D _p , where D _p is the diameter of the punch, the diameter in the center of the workpiece is chosen equal to D ₀ ≈D _n / 3, deform to a depth of H, the depth of deformation is chosen less than the depth at which gaps are formed on the workpieces, the hole deformations are measured and the lubrication efficiency is judged by the absolute value of the flanged hole D _k , the smaller D _k , ceteris paribus for one series of tests the more effective the lubrication.