Дослідження впливу властивостей матеріалу пуансона на роботоздатність оснащення для холодного листового штампування

Анотація

Проаналізувавши основні тенденції обробки заготовок пластичним деформуванням, виявлено, що листове штампування широко застосовують у багатьох галузях машинобудування. Однак, руйнування робочих деталей штампа в серійному або в масовому виробництві суттєво впливає на продуктивність цього процесу. Так, під час роботи пуансони піддаються впливу високих силових навантажень, тому їх виготовляють зі зносостійкої сталі з підвищеною міцністю і прогартованістю. Але, як і будь-який інструмент з довготривалим навантаженням, пуансон і матриця практично завжди піддаються сумісній дії двох руйнівних процесів – зношування та втоми, а термін їх експлуатації обмежений кількістю ударів штампа. Методом скінченних елементів досліджено вплив властивостей матеріалу пуансона штампа холодного листового штампування на процес пробивання отвору у виробі із листового матеріалу. Дослідження проводили для п’яти різних матеріалів, пуансон  піддавався навантаженням від зміни товщини листа. При цьому відстежувалися максимальні напруження, можливі переміщення, а також деформації, що впливають на стійкість інструменту. При довготривалій роботі штампа в найслабшій зоні пуансона виникає значна концентрація напружень, що стає причиною зминання його нижньої частини і породжує сили, які діють у напрямку до осі пуансона. Такі деформації зазвичай призводять до перекосу зазору між пуансоном і матрицею та, відповідно, підвищують сили тертя в зонах контакту. Визначено параметри зазору, що  залежать від механічних властивостей і товщини матеріалу, а також режиму роботи преса  (числа подвійних ходів повзуна на хвилину). Розглянуто залежність впливу матеріалу пуансона й  параметрів зазору між пуансоном і матрицею на якість виготовлених деталей та продуктивність роботи штампа. Визначено максимальну можливу кількість ударів пуансона до перезаточування. Проведено розрахунково-аналітичний аналіз стійкості інструменту при зміні матеріалу та товщини листа, а також в залежності від твердості матеріалу інструменту. Отримані результати досліджень проаналізовано, змістовно обґрунтовано і описано в статті. Подано рекомендації щодо врахування властивостей матеріалу пуансона під час проєктування штампів.