Листовая штамповка

24.01.2017

Следует помнить, что, хотя гексагональный тип решетки магния препятствует возможности больших деформаций при комнатной температуре, металл становится очень пластичным при температурах выше 200° С. На практике листовую штамповку магния обычно производят с нагревом до температур 230—240° С, что имеет ряд преимуществ по сравнению со штамповкой без нагрева, применяемой при обработке, других сплавов, например алюминиевых. Преимущества эти заключаются в еле дующем:
1. Упругая отдача меньше или практически ничтожна.
2. За один ход пресса можно достичь большой степени деформации, что позволяет придать заготовке окончательную форму и исключить дополнительные операции, промежуточные нагревы и т. п.
3. Требуются меньшие усилия деформации, что увеличивает потенциальную возможность оборудования.
4. Можно использовать инструмент из менее прочного мате риала.
Оборудование для листовой штамповки магниевых сплавов несложно и относительно дешево. Можно модернизировать стандартное оборудование, используемое для штамповки изделий из алюминиевых сплавов. Так, применяющиеся для этой цели прижимное устройство и пуансон с заполнителем из кирксайта (легкоплавкого сплава) можно нагреть газом или паром, а другие элементы инструментальной оснастки при помощи электрических нагревателей; для экспериментальных же работ достаточно газовых горелок с принудительной подачей воздуха, применяемых обычно для нагрева листов и инструмента. Для нагрева заготовок из магниевых сплавов до температур 150—450°С± 10°С перед штамповкой широко применяют газовые или электрические печи сопротивления.
В литературе описано несколько конструкций приспособлений для быстрого нагрева листовой заготовки толщиной до 1,6 мм до температуры 315° С за 10 сек между плитами, снабженными электронагревателями. Описаны также портативные радиационные нагреватели, обеспечивающие нагрев до 175°С за 5 сек.
Периодически в печати появляются интересные обзоры и отдельные статьи, посвященные листовой штамповке сплавов на основе магния.
Влияние температуры на деформируемость при штамповке и на свойства магниевых сплавов. Данные о влиянии температуры нагрева заготовки на пластичность при штамповке не совпадают с данными, полученными при деформировании монокристаллов магния при температуре 225° С. На рис. 198 приведены кривые, полученные Уинклером, о постепенном увеличении пластичности листов из сплавов AZ31, АМ503 и AZM при температурах от комнатной до 200° С.
В условиях проведенных испытаний параметры деформируемости (величина степени деформации равна величине вытяжки по диаметру заготовки) достигают максимального значения для листов из сплава AZ31 при температуре около 230° С; для листов из других сплавов максимальные степени деформации, вероятно, возможны при более высоких температурах. Так для сплава АМ503 оптимальной температурой листовой штамповки является 250° С.
Листовая штамповка
Листовая штамповка

В идеальном случае, однако, оптимальная температура нагрева заготовки меняется: так, заготовки, подвергаемые обработке давлением с преобладанием напряжений сжатия, следует нагревать до более высоких температур, чем в том случае, когда в процессе деформации преобладают напряжения растяжения. Изменение механических свойств отожженных листов из сплава AZ31 показано на рис. 199, из которого следует, что относительное удлинение сравнительно постоянно при температуре 150—225° С. в то время как предел прочности при растяжении этих листов быстро падает. Следовательно, детали большого размера нужно подвергать обработке давлением по схеме, обеспечивающей преобладание напряжений растяжения при температурах 160—200° С. При более низких температурах сплав более прочен и значительно менее пластичен. Это положение подтверждается на практике. В том случае, если преобладают напряжения сжатия, заготовки желательно нагревать до максимально допустимых температур.
Листовая штамповка

В процессе штамповки с нагревом может произойти разупрочнение листов, поэтому очень важно ограничить время обработки при заданной температуре.
Фирма Dow рассчитала время штамповки листов толщиной до 1,6 мм из сплава AZ31 (рис. 200, 201). Ее данные, очевидно, справедливы и для листов толщиной до 6,35 мм включительно. Необходимо отметить следующее:
а) кривые были экстраполированы выше обычного уровня типичных свойств и, если начальный уровень свойств сплава ниже приведенного на кривых, это необходимо учесть при расчетах;
б) выдержки при нагреве до различных температур имеют суммарный эффект. Таким образом, если какой-то сплав разупрочняется до заданного значения прочности (S) при одной температуре (τ1), а затем подвергается воздействию другой температуры (τ2) в течение заданного времени (t2), то путем нахождения на кривой τ2 точки, соответствующей прочности S, можно определить влияние времени t2 на величину прочности.
Листовая штамповка

Максимальная температура деформации полностью нагартованного или отожженного листа из сплава AZ31 может быть принята соответственно 160 или 290° С при выдержке 1 ч (табл. 57).
Уилкинсон приводит результаты термообработки листов толщиной 1,2 мм из сплава ZW3 (рис. 202) в течение получаса при различных температурах. Листы из сплава ZW3 имеют определенные преимущества по сравнению с полностью нагартованными листами из сплава AZ31, так как после отжига они меньше разупрочняются.
Листовая штамповка

Влияние скорости деформации на технологическую пластичность

Технологическая пластичность сплавов на основе магния увеличивается с уменьшением скорости деформации. Это положение подтверждается графиками, приведенными на рис. 203 и 204. Тем не менее хорошие результаты по изготовлению мелких деталей получают при штамповке отожженных листов из сплава AZ31 на копре, когда за одну операцию со скоростью 25 м/мин достигают степени деформации, равной 50%. Производительность при этом составляет 2000 штамповок в час.
Листовая штамповка

При очень малых скоростях, в частности при вибрационном нагружении и постепенно увеличивающейся нагрузке, можно достичь значительно большей степени деформации, чем в обычных условиях. Так, при вытяжке без нагрева листов из сплава АМ503 со скоростью 12,7 мм/мин. Карапелла и Шоу при статической нагрузке получали степень деформации, равную 25% а при вибрационном нагружении 40%.