RU2613495C2 - Test method for sheet materials (versions) - Google Patents

Test method for sheet materials (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2613495C2
RU2613495C2 RU2015115458A RU2015115458A RU2613495C2 RU 2613495 C2 RU2613495 C2 RU 2613495C2 RU 2015115458 A RU2015115458 A RU 2015115458A RU 2015115458 A RU2015115458 A RU 2015115458A RU 2613495 C2 RU2613495 C2 RU 2613495C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
punch
rift
film
plan
Prior art date
Application number
RU2015115458A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015115458A (en
Inventor
Игорь Юрьевич Ананченко
Александр Анатольевич Кирюшин
Валерий Алексеевич Жарков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
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 Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" filed Critical Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority to RU2015115458A priority Critical patent/RU2613495C2/en
Publication of RU2015115458A publication Critical patent/RU2015115458A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613495C2 publication Critical patent/RU2613495C2/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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: circular, rectangular, square or other shaped blanks shall be cut from the test sheet material with dimensions exceeding the dimensions of the rift placed on the holder in the plan prior to forming of the blank in a device with a punch, die and a holder in the test machine or press. On one or both surfaces of the blank an anti-friction film is glued with a hole or without it and with external dimensions both inside and outside the rift. At the same time the firm grip with the rift is done along the edge of the blank with one or two anti-friction films.
EFFECT: reduced labour and defect.
12 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области листовой штамповки, а в частности к исследованию механических свойств листовых материалов для оценки их штампуемости как возможности получения пластических деформаций без разрушения листовой заготовки, полученной из листового материала, на формоизменяющих операциях листовой штамповки, а также для использования в CAD/CAE-системах (Computer-Aided-Design/Computer-Aided-Engineering-системах) при компьютерном моделировании и проектировании формоизменяющих операций листовой штамповки перед их внедрением в автомобильной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of sheet metal stamping, and in particular to the study of the mechanical properties of sheet materials to assess their formability as the possibility of obtaining plastic deformations without destroying the sheet stock obtained from sheet material in form-forming sheet metal stamping operations, as well as for use in CAD / CAE- systems (Computer-Aided-Design / Computer-Aided-Engineering-systems) for computer modeling and design of form-changing sheet metal stamping operations before their implementation in the automotive and other raslyah industry.

Известны способы испытания листовых материалов путем нанесения делительной сетки на заготовку из испытуемого листового материала, укладки заготовки в устройство, зажима края заготовки между матрицей и прижимом, формовки заготовки пуансоном до разрыва и построения точек на диаграмме предельных деформаций по результатам измерения делительной сетки после испытания (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - Л.: Издательство "Машиностроение", 1979, с. 500, рис. 397).Known methods for testing sheet materials by applying a dividing grid to the workpiece from the test sheet material, laying the workpiece in the device, clamping the edge of the workpiece between the die and clamp, forming the workpiece with a punch before breaking and plotting points on the ultimate strain diagram based on the results of measuring the dividing grid after the test (Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. - L .: Publishing house "Engineering", 1979, S. 500, Fig. 397).

Известен патент RU №2134872, приоритет от 20.08.1999, «Способ построения диаграммы предельных деформаций и устройство для его реализации», в котором блок, собранный из заготовки с прижимом и матрицы, устанавливают в контейнере, и заготовку деформируют стальной дробью диаметром 0,5-1,5 мм с помощью пуансона в силовой установке. Недостатком приведенного способа является то, что требуется использование специального дорогостоящего оборудования и длительный срок проведения испытаний и построения диаграммы предельных деформаций (ДПД).Known RU patent No. 2134872, priority of 08/20/1999, "A method of constructing a diagram of ultimate strains and a device for its implementation", in which a block assembled from a workpiece with a clamp and a matrix is installed in a container, and the workpiece is deformed with a steel shot with a diameter of 0.5 -1.5 mm using a punch in the power plant. The disadvantage of this method is that it requires the use of special expensive equipment and a long period of testing and building a diagram of ultimate deformation (DPD).

Задачи изобретения состоят в снижении трудоемкости, сроков и стоимости построения ДПД листовых материалов, сокращении времени и повышении качества проектирования технологических процессов и оснастки для листовой штамповки, получении экономии листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также в упрощении выбора листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например кузовных деталей автомобилей и другой техники.The objectives of the invention are to reduce the complexity, timing and cost of building DPD sheet materials, reducing time and improving the design quality of technological processes and tooling for sheet stamping, saving sheet material by reducing the percentage of scrap during debugging of technological processes, as well as simplifying the choice of sheet material and equipment for sheet stamping parts, such as car body parts and other equipment.

Задачи решают следующим образом. Для определения вероятности разрушения листовой заготовки на формоизменяющих операциях листовой штамповки, таких как вытяжка или формовка сложных деталей типа коробчатых или кузовных, растяжение или обтяжка листов, используют два критерия:The problems are solved as follows. Two criteria are used to determine the likelihood of a sheet blank being destroyed in form-forming sheet stamping operations, such as drawing or molding complex parts such as box-shaped or body parts, stretching or tightening sheets:

1) разрушение в результате деформаций: на каждом этапе деформирования листовой заготовки точки с координатами наименьшей главной деформации ε2 и наибольшей главной деформации ε1 для всех элементов листовой заготовки должны располагаться ниже ДПД листового материала ε1=f(ε2) с определенным запасом Pd пластичности по деформациям; при заданной абсциссе ε2 принимают ординату ε1 до ДПД за 1;1) destruction due to deformations: at each stage of deformation of the sheet stock, the points with the coordinates of the smallest principal strain ε 2 and the largest principal strain ε 1 for all elements of the sheet stock should be located below the DPD of the sheet material ε 1 = f (ε 2 ) with a certain margin P d deformation ductility; for a given abscissa ε 2 take the ordinate ε 1 to DPD for 1;

2) разрушение в результате напряжений: точки с координатами главных напряжений σ1 и σ2 должны располагаться ниже диаграммы предельных напряжений (ДПН) листового материала σ1=f(σ2) с определенным запасом Ps пластичности по напряжениям; ДПН строят с помощью ДПД по уравнениям связи между деформациями и напряжениями; ДПН соответствует предельному эллипсу пластичности σ1 2-σ1σ2+σ2 2=σs 2.2) failure due to stresses: the points with the coordinates of the principal stresses σ 1 and σ 2 should be located below the diagram of ultimate stresses (DP) of the sheet material σ 1 = f (σ 2 ) with a certain margin of stress plasticity P s ; DPN is built using DPD according to the equations of connection between strains and stresses; DPN corresponds to the ultimate plasticity ellipse σ 1 2 -σ 1 σ 2 + σ 2 2 = σ s 2 .

Напряжение текучести σs в зависимости от интенсивности деформаций εi=ln(1+δp) рассчитывают с учетом упрочнения заготовки по формуле (Жарков В.А. Моделирование в системе Marc обработки материалов в машиностроении. Часть 7. Испытание и правка растяжением. - Вестник машиностроения, 2013, №3, с. 43-48):The yield stress σ s depending on the strain rate ε i = ln (1 + δ p ) is calculated taking into account the strengthening of the workpiece by the formula (Zharkov VA Modeling in the Marc system of material processing in mechanical engineering. Part 7. Tensile testing and editing. - Engineering Bulletin, 2013, No. 3, pp. 43-48):

σs=σ0,2+σB(1+δp)εi n, n=ln{1-σT/[σB(1+δp)]}/ln[ln(1+δp)],σ s = σ 0.2 + σ B (1 + δ p ) ε i n , n = ln {1-σ T / [σ B (1 + δ p )]} / ln [ln (1 + δ p ) ],

где предел текучести σ0,2, предел прочности σв и относительное равномерное удлинение δр для начала образования шейки на образце определяют по ГОСТ 11701-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент".where the yield strength σ 0.2 , the tensile strength σ in and the relative uniform elongation δ p to start the formation of the neck on the sample is determined according to GOST 11701-84 "Metals. Tensile test methods for thin sheets and tapes".

ДПД листового материала в виде функциональной зависимости ε1=f(ε2) строят по точкам, базовые точки получают по данному способу испытания на одноосное и двухосное деформирование заготовок различной формы (круглых, прямоугольных, квадратных или иной формы), вырезанных из этого же листового материала с помощью устройства, содержащего пуансон, матрицу и прижим, причем габаритные размеры заготовок превышают габаритные размеры расположенного на прижиме рифта, и жесткий зажим края заготовки выполняют по всей длине рифта. Для различных параметров испытания получают различные точки на ДПД.The DPD of the sheet material in the form of a functional dependence ε 1 = f (ε 2 ) is built on points, the base points are obtained by this method of testing for uniaxial and biaxial deformation of workpieces of various shapes (round, rectangular, square or other shapes) cut from the same sheet material using a device containing a punch, a matrix and a clamp, and the overall dimensions of the workpieces exceed the overall dimensions of the rift located on the clamp, and a hard clamp on the edge of the workpiece is performed along the entire length of the rift. For different test parameters, different points on the DPD are obtained.

На заготовку толщиной s0 наносят ячейки делительной сетки, обычно в виде окружностей диаметром l0. Диаметр ячеек подбирают таким образом, чтобы после испытания вблизи места разрыва заготовки окружности превращались в овалы или эллипсы с малой осью симметрии длиной lmin и большой осью симметрии длиной lmax, а толщина sf заготовки плавно увеличивалась в направлении от места разрыва контуру заготовки по нормали к линии разрыва. При этом сдвиговые деформации и касательные напряжения в направлении малой и большой осей овала равны нулю, вследствие чего линейные деформации ε1 и ε2 и напряжения σ1 и σ2 соответственно в направлении большой и малой осей овала являются главными. Третье главное напряжение σ3 в направлении толщины листового материала равно нулю. Оси овалов lmin и lmax измеряют и рассчитывают ε1=ln(lmax/l0) и ε2=ln(lmin/lo) в центре ячейки. Третью главную деформацию ε3=ln(sf/s0) рассчитывают или по результатам измерений толщины sf в центре ячейки, или из условия ε1+ε2+ε3=0 несжимаемости листового материала: ε3=-ε1-ε2. Если измеряют все три деформации ε1, ε2 и ε3, то условие несжимаемости используют для оценки точности измерений.On a workpiece of thickness s 0 , cells of a dividing grid are applied, usually in the form of circles with a diameter of l 0 . The diameter of the cells is selected so that after testing near the break point of the workpiece, the circles turn into ovals or ellipses with a small axis of symmetry of length l min and a large axis of symmetry of length l max , and the thickness s f of the workpiece gradually increases in the direction normal from the break point to the workpiece to the break line. In this case, the shear deformations and tangential stresses in the direction of the minor and major axes of the oval are equal to zero, as a result of which the linear strains ε 1 and ε 2 and stresses σ 1 and σ 2, respectively, in the direction of the major and minor axes of the oval are major. The third principal stress σ 3 in the thickness direction of the sheet material is zero. The axis of the ovals l min and l max measure and calculate ε 1 = ln (l max / l 0 ) and ε 2 = ln (l min / l o ) in the center of the cell. The third main strain ε 3 = ln (s f / s 0 ) is calculated either from the results of measurements of the thickness s f in the center of the cell, or from the condition ε 1 + ε 2 + ε 3 = 0 of the incompressibility of the sheet material: ε 3 = -ε 1 - ε 2 . If all three strains ε 1 , ε 2 and ε 3 are measured, then the incompressibility condition is used to evaluate the accuracy of the measurements.

Для построения ДПД на сетке прямоугольной системы координат откладывают: в положительном и отрицательном направлениях горизонтальной оси абсцисс - наименьшую деформацию ε2=ln(lmin/l0); в положительном направлении вертикальной оси ординат - наибольшую деформацию ε1=ln(lmax/l0), причем из условия ε1+ε2+ε3=0 несжимаемости листового материала следует, что из трех деформаций ε1, ε2 и ε3 как минимум одна деформация во время пластического деформирования листового материала имеет положительное значение. Так как разрушение заготовки в процессе испытания или заготовки из листового материала в процессе штамповки детали может происходить только вследствие утонения, то всегда sf<s0, и деформации δs,f=(sf-s0)/s0, ε3=ln(sf/s0)=ln(1+δs,f) ячейки вблизи места разрыва заготовки или заготовки всегда будут иметь отрицательные значения.To construct the DPD rectangular grid coordinate system lay: in positive and negative directions of the horizontal abscissa - the smallest deformation ε 2 = ln (l min / l 0); in the positive direction of the vertical ordinate axis, the greatest strain ε 1 = ln (l max / l 0 ), and from the condition ε 1 + ε 2 + ε 3 = 0 of the incompressibility of the sheet material, it follows that the three strains ε 1 , ε 2 and ε 3, at least one deformation during plastic deformation of the sheet material has a positive value. Since the destruction of the workpiece during the test or the workpiece made of sheet material during the stamping of the part can occur only due to thinning, then always s f <s 0 , and deformation δ s, f = (s f -s 0 ) / s 0 , ε 3 = ln (s f / s 0 ) = ln (1 + δ s, f ) cells near the break point of the workpiece or workpiece will always have negative values.

Левая половина ДПД при ε2<0 соответствует одноосному растяжению со сжатием элементов листового материала, ось ε2=0 - плоской деформации, правая половина ДПД при ε2>0 - двухосному растяжению элементов листового материала.The left half of the DPD for ε 2 <0 corresponds to uniaxial tension with compression of the sheet material elements, the axis ε 2 = 0 to plane deformation, the right half of the DPD for ε 2 > 0 to biaxial tension of the sheet material elements.

На производстве с целью повышения точности и качества, а также для оценки штампуемости детали, на заготовку наносят делительную сетку, после штамповки в опасных местах детали по сеткам рассчитывают деформации, сравнивают их с ДПД, определяя запас пластичности до разрушения, и, в случае необходимости, назначают меры для уменьшения деформаций в опасных местах и сокращения процента брака при отладке технологических процессов. Часто расчет деформаций заготовки по сеткам заменяют или совмещают с CAD/CAE-моделированием, например, в системе Marc корпорации MSC Software (США) или в программе AutoForm фирмы AutoForm Engineering GmbH (Швейцария), при котором также необходима ДПД.In production, in order to improve accuracy and quality, as well as to evaluate the formability of the part, a dividing grid is applied to the workpiece, after stamping in hazardous places, the parts are calculated on the nets by deformations, compared with DPD, determining the ductility margin before failure, and, if necessary, prescribe measures to reduce deformations in dangerous places and reduce the percentage of defects during the debugging of technological processes. Often, the calculation of deformations of workpieces by grids is replaced or combined with CAD / CAE modeling, for example, in the Marc system of MSC Software Corporation (USA) or in the AutoForm program of AutoForm Engineering GmbH (Switzerland), which also requires DPS.

Сущность способа испытания с помощью оснастки по вариантам для испытательной машины и пресса охарактеризована на приведенных графических материалах: слева от вертикальной оси - перед испытанием, справа - после разрыва заготовки в виде сквозной на просвет трещины: 1 - полусферический пуансон, 2 - матрица, 3 - прижим, 4 - рифт, 5 - заготовка, 6 - антифрикционная пленка, 7 - антифрикционная пленка.The essence of the test method using equipment according to the options for the testing machine and the press is characterized on the following graphic materials: to the left of the vertical axis - before the test, to the right - after the workpiece ruptures in the form of a through-gap crack: 1 - hemispherical punch, 2 - matrix, 3 - clip, 4 - rift, 5 - billet, 6 - antifriction film, 7 - antifriction film.

Кроме критериев разрушения заготовки на основе ДПД и ДПН по результатам испытаний в момент начала разрушения заготовки рассчитывают в системе прямоугольных координат X, Y также критерии в абсолютных или относительных величинах на основе определяемой по приборам оборудования максимальной силы F2 формовки, предельной глубины hlim формовки и предельного угла α охвата заготовкой инструмента (фиг. 1).In addition to the criteria for the destruction of the workpiece based on DPD and DPN, according to the test results at the time of the beginning of the destruction of the workpiece, the criteria in absolute or relative values are also calculated in the system of rectangular coordinates X, Y based on the maximum molding force F 2 determined by the equipment, the maximum molding depth h lim and limit angle α of coverage of the workpiece tool (Fig. 1).

По 1-му варианту (фиг. 1), на испытательной машине с нижним приводом способ испытания листовых материалов формовкой заготовки дном вверх в устройстве с полусферическим пуансоном, матрицей и прижимом реализуют следующим образом. Из испытуемого листового материала вырезают заготовку 5 (круглой, прямоугольной, квадратной или иной формы) с габаритными размерами в плане на виде сверху, слева направо А и спереди назад В, превышающими габаритные размеры рифта 4 в плане. На заготовку наносят делительную сетку для измерения ее до испытания и после испытания и расчета предельных деформаций заготовки перед разрушением. Для снижения коэффициента трения μ между заготовкой 5 и пуансоном 1 от обычно существующего на производстве значения для смазанной стальной заготовки и стального пуансона μ=0,15 до приближающихся к нулю значений перед формовкой между пуансоном 1 и заготовкой 5 непосредственно над торцом пуансона 1 внутри рифта 4 в плане, в дополнение к смазочному материалу на заготовке, укладывают круглую антифрикционную пленку 6, например, из тефлона такого диаметра Df, чтобы в процессе испытания заготовка 5 касалась поверхности пуансона 1 только через эту пленку 6. Жесткий зажим края заготовки 5 выполняют рифтом 4 на прижиме 3 в плане по окружности, концентричной круглому контуру пуансона 1 в плане. Формовку заготовки 5 до разрыва в отверстие матрицы 2 диаметром Dm осуществляют дном вверх через антифрикционную пленку 6 пуансоном 1, торец которого выполнен полусферическим радиуса rp. После зажима края заготовки при испытании деформируется только центральная часть заготовки диаметром D=2R, в то время как вне этого диаметра заготовка не деформируется. Поэтому форма контура заготовки может быть любой, например определенной из условия экономии листового материала и простоты отрезки заготовки, лишь бы контур заготовки везде выходил за контур рифта 4 в плане.According to the 1st embodiment (Fig. 1), on a test machine with a lower drive, the method of testing sheet materials by molding the blank upside down in a device with a hemispherical punch, die and clamp is implemented as follows. From the test sheet material, a blank 5 is cut (round, rectangular, square or other shape) with overall dimensions in plan view from above, from left to right A and from front to back B, exceeding the overall dimensions of rift 4 in the plan. A dividing grid is applied to the workpiece to measure it before the test and after testing and calculating the ultimate deformations of the workpiece before breaking. To reduce the coefficient of friction μ between the workpiece 5 and the punch 1 from the usual value for the lubricated steel workpiece and the steel punch μ = 0.15 to values approaching zero before molding between the punch 1 and the workpiece 5 directly above the end of the punch 1 inside the rift 4 in plan, in addition to the lubricant on the workpiece, lay a round anti-friction film 6, for example, of Teflon of such diameter D f , so that during the test the workpiece 5 touches the surface of the punch 1 only through this plate Enka 6. A rigid clamp of the edge of the workpiece 5 is performed by a rift 4 on the clip 3 in the plan in a circle concentric with the round contour of the punch 1 in the plan. The preform 5 is molded to a gap in the hole of the matrix 2 with a diameter of D m upside down through the antifriction film 6 by the punch 1, the end of which is made hemispherical of radius r p . After clamping the edge of the workpiece during testing, only the central part of the workpiece with a diameter of D = 2R is deformed, while outside this diameter the workpiece is not deformed. Therefore, the shape of the contour of the workpiece can be any, for example, determined from the conditions of saving sheet material and simplicity of cutting the workpiece, if only the contour of the workpiece everywhere goes beyond the contour of the rift 4 in the plan.

Пуансон 1 закрепляют на внутреннем ползуне (не показан), а прижим 3 - на наружном ползуне (не показан) испытательной машины. При ходе вверх наружного ползуна с прижимом 3 на величину hs этот прижим рифтом 4 жестко зажимает край заготовки, после чего наружный ползун останавливается. При последующем ходе вверх внутреннего ползуна с пуансоном 1 этот пуансон выполняет формовку центральной части заготовки до разрыва. За процессом испытания наблюдают сверху через отверстие матрицы 2 визуально или с помощью видеокамер и связанных с ними компьютером, и при начале разрыва, который характеризуется появлением видимой на просвет трещины на всю толщину заготовки или падением фиксируемой приборами силы F2 формовки, испытание останавливают.The punch 1 is fixed on the inner slider (not shown), and the clamp 3 - on the outer slider (not shown) of the testing machine. When the outer slider with clamp 3 moves upward by h s, this clamp with rift 4 rigidly clamps the edge of the workpiece, after which the outer slider stops. In the subsequent upward stroke of the inner slider with the punch 1, this punch performs the molding of the central part of the workpiece before breaking. The test process is observed from above through the opening of the matrix 2 visually or using video cameras and a computer connected with them, and at the beginning of the gap, which is characterized by the appearance of a crack visible on the lumen over the entire thickness of the workpiece or by the drop of the forming force F 2 fixed by the devices, the test is stopped.

При первом частном случае 1 варианта (фиг. 2), перед формовкой заготовки 5 на испытательной машине, на поверхность заготовки 5, обращенную к пуансону 1, наклеивают антифрикционную пленку 6 с размерами за пределами рифта 4, а жесткий зажим рифтом 4 выполняют по краю заготовки 5 вместе с антифрикционной пленкой 6.In the first particular case of option 1 (Fig. 2), before forming the preform 5 on the test machine, an anti-friction film 6 with dimensions outside the rift 4 is glued to the surface of the preform 5 facing the punch 1, and a hard clamp with the rift 4 is performed along the edge of the preform 5 together with anti-friction film 6.

При втором частном случае 1 варианта (фиг. 3), перед формовкой заготовки 5 на испытательной машине, на поверхность заготовки 5, обращенную к пуансону 1, наклеивают антифрикционную пленку 6 с наружными размерами за пределами рифта 4 и с центральным отверстием таких размеров, чтобы в процессе испытания пуансон 1 не касался заготовки 5, а жесткий зажим рифтом 4 выполняют по краю заготовки 5 вместе с антифрикционной пленкой 6.In the second particular case of option 1 (Fig. 3), before forming the preform 5 on a testing machine, an anti-friction film 6 is glued onto the surface of the preform 5 facing the punch 1 with outer dimensions outside the rift 4 and with a central hole of such dimensions that during the test, the punch 1 did not touch the workpiece 5, and a hard clamp with a rift 4 is performed along the edge of the workpiece 5 together with an antifriction film 6.

По третьему частному случаю 1 варианта (фиг. 4), перед формовкой заготовки 5 на испытательной машине, на поверхность заготовки 5, обращенную к пуансону 1, наклеивают первую антифрикционную пленку 6 с наружными размерами за пределами рифта, на поверхность заготовки 5, обращенную к матрице 2, дополнительно наклеивают вторую антифрикционную пленку 7 с наружными размерами за пределами рифта 4, а жесткий зажим рифтом 4 выполняют по краю заготовки 5 вместе с обеими антифрикционными пленками 6 и 7.In the third special case of option 1 (Fig. 4), before forming the preform 5 on a testing machine, the first anti-friction film 6 with outer dimensions outside the rift is glued onto the surface of the preform 5, on the surface of the preform 5 facing the matrix 2, a second anti-friction film 7 with external dimensions outside the rift 4 is additionally glued, and a hard clip with the rift 4 is performed along the edge of the workpiece 5 together with both anti-friction films 6 and 7.

По четвертому частному случаю 1 варианта (фиг. 5), перед формовкой заготовки 5 на испытательной машине, на обе поверхности заготовки 5 наклеивают антифрикционную пленку 6 с наружными размерами за пределами рифта 4, на антифрикционной пленке 6, обращенной к матрице 2, выполняют центральное отверстие таких размеров Dh, чтобы в процессе испытания матрица 2 касалась заготовки только через поверхность этой антифрикционной пленки, а жесткий зажим рифтом выполняют по краю заготовки 5 вместе с антифрикционными пленками 6 и 7.In the fourth special case of option 1 (Fig. 5), before forming the preform 5 on a testing machine, an antifriction film 6 with outer dimensions outside the rift 4 is glued on both surfaces of the preform 5, and a central hole is made on the antifriction film 6 facing the matrix 2 of such dimensions D h so that during the test the matrix 2 touches the workpiece only through the surface of this antifriction film, and hard clamping with a rift is performed along the edge of the workpiece 5 together with antifriction films 6 and 7.

Аналогично выполняют испытание формовкой заготовки по второму варианту на прессе, в частности на прессе двойного действия с верхним приводом. По 2-му варианту (фиг. 6), на прессе двойного действия с верхним приводом и двумя наружным и внутренним ползунами способ испытания листовых материалов формовкой заготовки дном вверх в устройстве с полусферическим пуансоном, матрицей и прижимом реализуют следующим образом. Из испытуемого листового материала вырезают заготовку 5 (круглой, прямоугольной, квадратной или иной формы) с габаритными размерами в плане на виде сверху, слева направо А и спереди назад В, превышающими габаритные размеры рифта 4 в плане. На заготовку наносят делительную сетку для измерения ее до испытания и после испытания и расчета предельных деформаций заготовки перед разрушением. Для снижения коэффициента трения μ между заготовкой 5 и пуансоном 1 от обычно существующего на производстве значения для смазанной стальной заготовки и стального пуансона μ=0,15 до приближающихся к нулю значений перед формовкой между пуансоном 1 и заготовкой 5 непосредственно над торцом пуансона 1 внутри рифта 4 в плане, в дополнение к смазочному материалу на заготовке, укладывают круглую антифрикционную пленку 6, например, из тефлона такого диаметра Df, чтобы в процессе испытания заготовка 5 касалась поверхности пуансона 1 только через эту пленку 6. Жесткий зажим края заготовки 5 выполняют рифтом 4 на прижиме 3 в плане по окружности, концентричной круглому контуру пуансона 1 в плане. Формовку заготовки 5 до разрыва в отверстие матрицы 2 диаметром Dm осуществляют дном вверх через антифрикционную пленку 6 пуансоном 1, торец которого выполнен полусферическим радиуса rp. После зажима края заготовки при испытании деформируется только центральная часть заготовки диаметром D=2R, в то время как вне этого диаметра заготовка не деформируется. Поэтому форма контура заготовки может быть любой, например определенной из условия экономии листового материала и простоты отрезка заготовки, лишь бы контур заготовки везде выходил за контур рифта 4 в плане.Similarly, the test is performed by molding the workpiece according to the second embodiment on a press, in particular on a double-action press with a top drive. According to the 2nd embodiment (Fig. 6), on a double-action press with a top drive and two external and internal sliders, a method for testing sheet materials by molding a workpiece upside down in a device with a hemispherical punch, die and clamp is implemented as follows. From the test sheet material, a blank 5 is cut (round, rectangular, square or other shape) with overall dimensions in plan view from above, from left to right A and from front to back B, exceeding the overall dimensions of rift 4 in the plan. A dividing grid is applied to the workpiece to measure it before the test and after testing and calculating the ultimate deformations of the workpiece before breaking. To reduce the coefficient of friction μ between the workpiece 5 and the punch 1 from the usual value for the lubricated steel workpiece and the steel punch μ = 0.15 to values approaching zero before molding between the punch 1 and the workpiece 5 directly above the end of the punch 1 inside the rift 4 in plan, in addition to the lubricant on the workpiece, lay a round anti-friction film 6, for example, of Teflon of such diameter D f , so that during the test the workpiece 5 touches the surface of the punch 1 only through this plate Enka 6. A rigid clamp of the edge of the workpiece 5 is performed by a rift 4 on the clip 3 in the plan in a circle concentric with the round contour of the punch 1 in the plan. The preform 5 is molded to a gap in the hole of the matrix 2 with a diameter of D m upside down through the antifriction film 6 by the punch 1, the end of which is made hemispherical of radius r p . After clamping the edge of the workpiece during testing, only the central part of the workpiece with a diameter of D = 2R is deformed, while outside this diameter the workpiece is not deformed. Therefore, the shape of the contour of the workpiece can be any, for example, determined from the conditions of saving sheet material and the simplicity of the segment of the workpiece, if only the contour of the workpiece everywhere goes beyond the contour of the rift 4 in the plan.

Пуансон 1 закрепляют на внутреннем ползуне (не показан), а прижим 3 - на наружном ползуне (не показан) пресса простого действия. При ходе вверх наружного ползуна с прижимом 3 на величину hs этот прижим рифтом 4 жестко зажимает край заготовки, после чего наружный ползун останавливается. При последующем ходе вверх внутреннего ползуна с пуансоном 1 этот пуансон выполняет формовку центральной части заготовки до разрыва. За процессом испытания наблюдают сверху через отверстие матрицы 2 визуально или с помощью видеокамер и связанных с ними компьютером, и при начале разрыва, который характеризуется появлением видимой на просвет трещины на всю толщину заготовки или падением фиксируемой приборами силы F2 формовки, испытание останавливают.The punch 1 is fixed on the inner slider (not shown), and the clamp 3 - on the outer slider (not shown) a simple press. When the outer slider with clamp 3 moves upward by h s, this clamp with rift 4 rigidly clamps the edge of the workpiece, after which the outer slider stops. In the subsequent upward stroke of the inner slider with the punch 1, this punch performs the molding of the central part of the workpiece before breaking. The test process is observed from above through the opening of the matrix 2 visually or using video cameras and a computer connected with them, and at the beginning of the gap, which is characterized by the appearance of a crack visible on the lumen over the entire thickness of the workpiece or by the drop of the forming force F 2 fixed by the devices, the test is stopped.

При первом частном случае 2 варианта (фиг. 7), способ реализуют следующим образом. Пуансон 1 закрепляют через нижнюю плиту штампа на неподвижном столе пресса (не показан), матрицу 2 - на ползуне пресса, а прижим 3 опирают через толкатели на подушку (не показана), находящуюся под столом пресса. При ходе ползуна с матрицей 2 вниз сначала край заготовки 5 жестко зажимают между этой матрицей 2 и прижимом 3 с помощью выполненного на прижиме рифта 4. При дальнейшем ходе ползуна вниз пуансон 1 выполняет формовку центральной части заготовки до разрыва.In the first particular case of 2 options (Fig. 7), the method is implemented as follows. The punch 1 is fixed through the bottom plate of the stamp on a fixed table of the press (not shown), the matrix 2 - on the slider of the press, and the clamp 3 is supported through the pushers on the pillow (not shown) located under the table of the press. When the slider with the matrix 2 moves downward, the edge of the workpiece 5 is first rigidly clamped between this matrix 2 and the clamp 3 using the rift 4 made on the clamp. During the further downward movement of the slide, the punch 1 forms the central part of the workpiece until it breaks.

По второму частному случаю 2-го варианта (фиг. 8) испытание проводят аналогично первому частному случаю 2-го варианта, то есть перед формовкой заготовки 5 на прессе простого действия, на ее поверхность, обращенную к пуансону 1, наклеивают антифрикционную пленку 6 с размерами, выходящими за пределы рифта 4 и с центральным отверстием таких размеров, чтобы в процессе испытания пунсон 1 не касался заготовки 5In the second special case of the 2nd option (Fig. 8), the test is carried out similarly to the first special case of the 2nd option, that is, before forming the blank 5 on a simple press, an anti-friction film 6 with dimensions is glued on its surface facing the punch 1 extending beyond the rift 4 and with a central hole of such dimensions that, during the test, the punch 1 does not touch the workpiece 5

По третьему частному случаю 2-го варианта (фиг. 9) испытание проводят аналогично третьему частному случаю 1 варианта, то есть дополнительно на поверхность заготовки 5, обращенной к матрице 2, наклеивают антифрикционную пленку с наружними размерами за пределами рифта 4, а жесткий зажим вышеуказанным рифтом 4 выполняют по краю заготовки 5 вместе с антифрикционными пленками с ее верхней и нижней сторонIn the third special case of option 2 (Fig. 9), the test is carried out similarly to the third special case of option 1, that is, additionally an anti-friction film with external dimensions outside the rift 4 is glued onto the surface of the workpiece 5 facing the matrix 2, and the hard clip above a rift 4 is performed along the edge of the workpiece 5 along with anti-friction films from its upper and lower sides

По четвертому частному случаю 2-го варианта (фиг. 10) испытание проводят аналогично четвертому частному случаю 1 варианта, то есть перед формовкой заготовки 5 на штампе простого действия на обе поверхности заготовки 5 наклеивают антифрикционную пленку 6 с наружными размерами за пределами рифта 4, на антифрикционной пленке 6, обращенной к матрице 2, выполняют центральное отверстие таких размеров Dh, чтобы в процессе испытания матрица 2 касалась заготовки только через эту антифрикционную пленку, а жесткий зажим рифтом 4 выполняют по краю заготовки 5 вместе с антифрикционными пленками 6 и 7.In the fourth special case of option 2 (Fig. 10), the test is carried out similarly to the fourth special case of option 1, that is, before forming the blank 5 on a simple action stamp, an anti-friction film 6 is glued on both surfaces of the blank 5 with outer dimensions outside the rift 4, on antifriction film 6 facing to the die 2, operate a central opening of such dimensions D h, during the test, the matrix touches the workpiece 2 through only the anti-friction film, and the hard clip rift 4 operate at the edge Zagot and 5 together with the sliding films 6 and 7.

Данный способ испытания снижает трудоемкость, сроки и стоимость построения ДПД листовых материалов, сокращает время и повышает качество проектирования технологических процессов и оснастки для листовой штамповки, дает экономию листового материала за счет сокращения процента брака при отладке технологических процессов, а также значительно упрощает выбор листового материала и оборудования для листовой штамповки деталей, например кузовных деталей автомобилей и другой техники.This test method reduces the complexity, timing and cost of building the DPD of sheet materials, reduces time and improves the quality of the design of technological processes and tooling for sheet stamping, saves sheet material by reducing the percentage of scrap during debugging of technological processes, and also greatly simplifies the choice of sheet material and equipment for sheet stamping parts, such as car body parts and other equipment.

Claims (12)

1. Способ испытания на штампуемость листовых материалов, включающий нанесение делительной сетки на заготовку из испытуемого листового материала, ее размещение и жесткий зажим края заготовки между матрицей и прижимом, формовку заготовки пуансоном с полусферическим торцом до ее разрыва, построение диаграммы предельных деформаций по результатам измерения делительной сетки и по точкам, полученным по результатам испытаний, отличающийся тем, что заготовку размещают на испытательной машине с нижним приводом и внутренним и наружным ползунами, при этом прижим закрепляют на наружном ползуне, а пуансон – на внутреннем ползуне, жесткий зажим края заготовки осуществляют рифтом, выполненным на прижиме в плане по окружности, концентричной круглому контуру пуансона, при ходе наружного ползуна вверх используют заготовку из испытуемого листового материала с габаритными размерами, превышающими габаритные размеры имеющегося на прижиме рифта в плане, перед формовкой между пуансоном и заготовкой непосредственно над полусферическим торцом пуансона в плане размещают по меньшей мере одну круглую антифрикционную пленку диаметром, выбранным из условия касания заготовки в процессе испытания поверхности пуансона через упомянутую пленку, при этом формовку заготовки до разрыва осуществляют дном вверх через антифрикционную пленку пуансоном при его ходе вверх.1. The method of testing the stampability of sheet materials, including the application of a dividing grid on the workpiece from the test sheet material, its placement and tight clamping of the workpiece edge between the die and the clamp, forming the workpiece with a hemispherical end punch until it breaks, plotting the ultimate deformations according to the results of measuring the dividing grid and according to the points obtained from the test results characterized in that the workpiece is placed on a testing machine with a lower drive and internal and external sliders, while the clamp is fixed to the external slider, and the poin it is on the inner slider, the hard clamp on the edge of the workpiece is carried out by a rift made on the clamp in a plan around a circle concentric with the round contour of the punch, while the outer slider moves upward, a blank from the test sheet material with overall dimensions exceeding the overall dimensions of the rift on the clamp in plan is used , at least one round antifriction film with a diameter of the selected diameter is placed in plan view before molding between the punch and the workpiece directly above the hemispherical end face of the punch tangency conditions of the workpiece during the test, the surface of the punch through said film, wherein the preform molding is carried out to divide the bottom up through an anti-friction film punch during its upstroke. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют антифрикционную пленку с размерами, превышающими пределы рифта, которую наклеивают на поверхность заготовки, обращенную к пуансону, а жесткий зажим рифтом по краю заготовки осуществляют совместно с антифрикционной пленкой.2. The method according to p. 1, characterized in that the use of an antifriction film with dimensions exceeding the limits of the rift, which is glued to the surface of the workpiece facing the punch, and a hard clip with a rift along the edge of the workpiece is carried out together with the antifriction film. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют антифрикционную пленку с центральным отверстием, выполненным с размерами, выбранными из условия отсутствия касания пуансона заготовки в процессе формовки.3. The method according to p. 2, characterized in that they use an anti-friction film with a Central hole made with dimensions selected from the condition that the punch of the workpiece is not touched during molding. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют дополнительную антифрикционную пленку с размерами в плане, превышающими пределы рифта, которую наклеивают на поверхность заготовки, обращенную к матрице, а жесткий зажим рифтом по краю заготовки осуществляют совместно с двумя антифрикционными пленками.4. The method according to p. 3, characterized in that they use an additional anti-friction film with dimensions in plan that exceed the limits of the rift, which is glued to the surface of the workpiece facing the matrix, and a hard clip with a rift along the edge of the workpiece is carried out together with two anti-friction films. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что используют дополнительную антифрикционную пленку с центральным отверстием, выполненным с размерами, выбранными из условия касания матрицы заготовки через поверхность антифрикционной пленки в процессе формовки. 5. The method according to p. 4, characterized in that they use an additional antifriction film with a Central hole made with dimensions selected from the condition of touching the workpiece matrix through the surface of the antifriction film in the molding process. 6. Способ испытания на штампуемость листовых материалов, включающий нанесение делительной сетки на заготовку из испытуемого листового материала, размещение заготовки в прессе, зажим края заготовки между матрицей и прижимом, формовку заготовки пуансоном с полусферическим торцом до ее разрыва, построение диаграммы предельных деформаций по результатам измерения делительной сетки и по точкам, полученным по результатам испытаний, отличающийся тем, что жесткий зажим края заготовки осуществляют рифтом, выполненным на прижиме в плане по всей окружности, концентричной круглому контуру пуансона в плане при ходе ползуна пресса вниз, при этом используют заготовку с габаритными размерами, превышающими габаритные размеры имеющегося на прижиме рифта в плане, перед формовкой между пуансоном и заготовкой над полусферическим торцом пуансона в плане размещают по меньшей мере одну круглую антифрикционную пленку диаметром, выбранным из условия касания заготовки в процессе испытания поверхности пуансона через упомянутую пленку, при дальнейшем ходе ползуна вниз формовку заготовки пуансоном до разрыва осуществляют дном вверх через антифрикционную пленку. 6. A method for testing the formability of sheet materials, including applying a dividing grid on a workpiece from the test sheet material, placing the workpiece in the press, clamping the edge of the workpiece between the die and the clamp, forming the workpiece with a punch with hemispherical end to its rupture, the construction of the diagram of ultimate deformations according to the results of measuring the dividing grid and the points obtained from the test results, characterized in that the hard clamp the edges of the workpiece is carried out by a rift made on the clamp in the plan along the entire circumference, concentric with the round contour of the punch in the plan during the slide of the press down, using a workpiece with overall dimensions exceeding the overall dimensions of the rift on the clip in the plan, before molding between the punch and the workpiece At least one round antifriction film with a diameter selected from the condition that the workpiece touches the punch through the above-mentioned film is placed over the hemispherical end face of the punch in the plan, during the further course of the slide downward, the workpiece is formed by the punch until breaking upside down through the antifriction film. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что используют пресс двойного действия с верхним приводом.7. The method according to p. 6, characterized in that they use a double-acting press with top drive. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что используют пресс простого действия с верхним приводом.8. The method according to p. 6, characterized in that they use a simple action press with top drive. 9. Способ по п.6, отличающийся тем, что используют антифрикционную пленку с размерами, превышающими пределы рифта, которую наклеивают на поверхность заготовки, обращенную к пуансону, а жесткий зажим рифтом по краю заготовки осуществляют совместно с антифрикционной пленкой.9. The method according to claim 6, characterized in that the use of an antifriction film with dimensions exceeding the rift limits, which is glued to the surface of the workpiece facing the punch, and hard clamping with a rift along the edge of the workpiece is carried out together with the antifriction film. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что используют антифрикционную пленку с центральным отверстием, выполненным размером, выбранным из условия отсутствия касания пуансона заготовки в процессе формовки.10. The method according to p. 9, characterized in that they use an antifriction film with a central hole made in a size selected from the condition that the punch of the workpiece is not touched during molding. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что используют дополнительную антифрикционную пленку с размерами в плане, превышающими пределы рифта, которую наклеивают на поверхность заготовки, обращенную к пуансону, а жесткий зажим рифтом по краю заготовки осуществляют совместно с двумя антифрикционными пленками.11. The method according to p. 10, characterized in that they use an additional antifriction film with dimensions in plan that exceed the limits of the rift, which is glued to the surface of the workpiece facing the punch, and a hard clip with a rift along the edge of the workpiece is carried out together with two antifriction films. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что используют дополнительную антифрикционную пленку с центральным отверстием, выполненным с размерами, выбранными из условия касания матрицы заготовки через поверхность антифрикционной пленки в процессе формовки.12. The method according to p. 11, characterized in that they use an additional antifriction film with a Central hole made with dimensions selected from the condition of touching the workpiece matrix through the surface of the antifriction film in the molding process.
RU2015115458A 2015-04-23 2015-04-23 Test method for sheet materials (versions) RU2613495C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115458A RU2613495C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Test method for sheet materials (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015115458A RU2613495C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Test method for sheet materials (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015115458A RU2015115458A (en) 2016-11-10
RU2613495C2 true RU2613495C2 (en) 2017-03-16

Family

ID=57267781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115458A RU2613495C2 (en) 2015-04-23 2015-04-23 Test method for sheet materials (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613495C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2039965C1 (en) * 1992-05-26 1995-07-20 Акционерное общество "ГАЗ" Method of estimation of stamping capacity of sheet metal
DE4426208A1 (en) * 1994-07-23 1996-01-25 Huber & Bauer Gmbh Method and device for bending pipes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2039965C1 (en) * 1992-05-26 1995-07-20 Акционерное общество "ГАЗ" Method of estimation of stamping capacity of sheet metal
DE4426208A1 (en) * 1994-07-23 1996-01-25 Huber & Bauer Gmbh Method and device for bending pipes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке, Машиностроение, Л., 1979, с.494, 500, РИС.397. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015115458A (en) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150082855A1 (en) Method of preparing forming limit diagram in press forming, method for predicting crack and method of producing press parts
Kong et al. Theoretical prediction of flange wrinkling in first-pass conventional spinning of hemispherical part
Coer et al. Detailed experimental and numerical analysis of a cylindrical cup deep drawing: pros and cons of using solid-shell elements
Abbasi et al. Analytical method for prediction of weld line movement during stretch forming of tailor-welded blanks
Khardin et al. Preliminary studies on electromagnetic forming of aluminum/polymer/aluminum sandwich sheets
López-Fernández et al. Wrinkling in shrink flanging by single point incremental forming
RU2613495C2 (en) Test method for sheet materials (versions)
Altinbalik et al. Numerical and experimental study of sheet thickness variation in deep drawing processes
CN111595697A (en) Method for judging shearing resistance forming capability of material in stamping process
RU2677839C2 (en) Device for testing sheet materials (options)
RU2620781C1 (en) Sheet material test method
Saleh et al. Development technique for deep drawing without blank holder to produce circular cup of brass alloy
RU2655636C1 (en) Method for testing sheet materials to axiosymmetrical drawing
Patel et al. Study of earing defect during deep drawing process with finite element simulation
Park et al. Effects of punch load for elliptical deep drawing product of automotive parts
RU2631230C1 (en) Device for testing sheet materials
RU2655634C1 (en) Method for testing sheet materials to axiosymmetrical drawing
CN112536355B (en) Method for evaluating forming performance of blanking and flanging of high-strength steel plate
RU2659458C1 (en) Method for testing sheet materials to axisymmetrical drawing
Tisza et al. Preliminary studies on the determination of FLD for single point incremental sheet metal forming
Li et al. Benchmark 1-nonlinear strain path forming limit of a reverse draw: Part b: Physical tryout report
Bao et al. Finite element simulation of the punch with inclined edge in the sheet metal blanking process
Tisza et al. Incremental forming: an innovative process for small batch production
CN105241752A (en) Sheet material forming limit diagram test device and method thereof
JP2015047605A (en) Evaluation method and estimation method of bending inside crack