Высокоскоростная штамповка листового материала

Штамповка на обычных механических или гидравлических прессах осуществляется со скоростью 0,5... 10 м/сек. Высокоскоростная штамповка реализуется со скоростью 50-400 м/сек.

При высоких скоростях деформирования изменяется механизм пластической деформации. Выделяющаяся теплота при высокоскоростной штамповке не успевает рассеиваться в окружающее пространство, в результате температура материала заготовки существенно повышается, что сказывается на пластичности.

Штамповка листового материала в Волгограде на высокой скорости

Высокоскоростная деформация осуществляется преимущественно путём внутризеренного скольжения и двойникования, появляются дополнительные плоскости скольжения, количество которых увеличивается в 30-40 раз, а количество двойников возрастает в 3-4 раза. Прочностные характеристики предел текучести, временные сопротивления и др. - также возрастают.

По степени влияния скорости нагружения на пластические свойства все материалы разделяют на три группы.

К первой группе относятся материалы с высокой пластичностью при низкоскоростном нагружении и значительно повышенной пластичностью при высокоскоростном нагружении. Примером материалов первой группы может служить коррозионностойкая сталь 12Х18Н10Т, относительное удлинение которой при статическом нагружении составляет 55...57 %, а при высокоскоростном - 73...76 %. Материалы этой группы пригодны для высокоскоростного деформирования.

Ко второй группе относятся материалы со средней пластичностью при статическом нагружении и с такой же или незначительно большей пластичностью при высокоскоростном нагружении, у которых пластичность повышается не более, чем на 10...20 %. Эти материалы также пригодны для высокоскоростной обработки давлением.

К третьей группе относятся материалы с низкой пластичностью при статическом нагружении и такой же или незначительно большей пластичностью при высокоскоростном нагружении, например, большинство титановых сплавов, которые малопригодны для высокоскоростной штамповки.

При увеличении скорости нагружения до некоторого значения рост показателей пластичности прекращается и при критической скорости относительное удлинение становится равным нулю, т. е. наблюдается разрушение материала без пластической деформации. Это объясняется тем, что пластическая деформация начинается не одновременно по всему объёму заготовки, а распространяется с некоторой скоростью.

Если скорость нагружения превышает скорость распространения пластической деформации, то последняя не успевает произойти и материал хрупко разрушается. Поэтому для всех материалов имеются оптимальные скорости нагружения, диапазон которых составляет 50...240 м/сек.

В качестве источников энергии при высокоскоростной штамповке используют энергию взрыва взрывчатых веществ, электрический разряд в жидкости и импульсное электромагнитное поле.

Высокоскоростные методы применяются в самых разнообразных процессах обработки давлением: вытяжке, формовке, вырубке, пробивке, объёмной штамповке, прессовании, калибровке, поверхностном упрочнении и т. п.