Колганов И.М., Дубровский П.В., Архипов А.Н., 2003 - Технологичность авиационных конструкций, пути повышения. Том 1

52

Рис.2.7. Технологичность при отбортовке : а – глухие отбортовки; б – отбортовки отверстий двойной кривизны; в – при фигурном очертании в плане

53

Таблица 2.15. Размеры глухих отбортовок под углом 450 (по ГОСТ 1.7040-80)

2.3.2. Рекомендации при выборе радиуса сгиба

Операции гибки при изготовлении деталей авиакосмической техники применяются повсеместно. Определяющим при этом является минимальный внутренний радиус rmin . Детали, выполняемые с минимальными радиусами сгиба, принято считать нетехнологичными.

Минимальный радиус rmin зависит от напряженного состояния материала заготовки при деформировании, характеристик пластичности и анизотропии, то есть от марки и состояния материала; состояния кромки заготовки, исходной толщины материала s0, направления волокон. Принято оценивать процесс гибки через относительный внутренний радиус r = r s0 ,в том числе rmin = rmin s0 .

Величина rmin определяет предельные возможности деформирования материала при свободной гибке и соответствует такому значению радиуса зоны сгиба, при котором не наблюдается разрушения в поверхностном (наружном) слое заготовки вследствие возникновения опасных растягивающих напряжений.

При проектировании деталей рационально закладывать радиусы сгиба больше rmin. ВИАМ рекомендует их значения не меньше r = rmin +1 s0 , то есть увели-

чивать на одну толщину листовой заготовки. Такие рекомендации принимают при гибке в условиях классических схем пластического деформирования, что позволяет не учитывать анизотропию материала в зависимости от направления волокна.

В случаях гибки в условиях, приближенных к объемному сжато-напряжен- ному состоянию материала [16], можно принимать радиусы сгиба близкие к rmin, например, в условиях стесненного изгиба [17], без опасности разрушения по наружному волокну. Лимитирующей оказывается величина r из-за возникновения явлений экструзии. Привести в учебном пособии рекомендуемые минимальные

54

радиусы сгиба для различных материалов и разного состояния материала перед гибкой : отожженное М, свежезакаленное Тс.з., искусственно состаренное Т1, закаленное на воздухе ТГ, закаленное и естественно состаренное Т, после закалки и правки Тпр, нагартованное Н, полунагартованное П и т.д. нет возможности, поэтому в приведенных табл. 2.16 и 2.17 даются рекомендации по выбору rmin для ряда

листовых алюминиевых и титановых сплавов с учетом развития заготовительноштамповочного производства в период после издания обобщенного труда НИАТ по технологичности конструкций [4].

Таблица 2.16. Минимальные радиусы сгиба листовых алюминиевых сплавов

55

Таблица 2.17. Значения rmin для листовых титановых сплавов

Вслучае необходимости получения детали с радиусами сгиба, меньшими указанных в таблицах, гибка при холодной деформации проводится за несколько переходов с промежуточными смягчающими термообработками или с нагревом заготовки, или при создании благоприятной схемы напряженно-деформирован- ного состояния материала.

Конструктор обязан учитывать, что изготовление таких деталей усложняет технологию производства с увеличением цикла и повышением трудоемкости, зачастую повышает себестоимость детали. После окончательной термической обработки требуется провести эксперименты по определению надежности работы изделия.

Втабл. 2.16 и 2.17 состояние материала кромок заготовки в зоне сгиба предусматривается а) ненагартованное (зачищены, фрезерованы или подвергнуты смягчающей термообработке) и б) нагартованное (после раскроя в штампах, на

гильотинных ножницах). Применение ряда материалов с rmin имеет ограничения, которые устанавливаются производственными инструкциями ПИ-1.2.136-79 - для Д16ч при применении в конструкции в состоянии Т1; ПИ-1.2.150-80 – для сплава 1201АТ (детали с переменной деформацией); ТР1.4.467-78 – для материалов 1420Т,1420ТГ, на последнем переходе. Для деталей ресурсных изделий ограниче-

ние вводится по относительной деформации (εост ≤ εдоп ≤ εпред).

При использовании сварной заготовки (например, длинномерных деталей) rmin следует увеличивать на одну толщину против указанных в табл. 2.16, 2.17. Для деталей, изготовляемых гибкой из химически фрезерованного материала, радиус сгиба следует увеличить на 1-2 толщины против табличных значений.

Отклонения от заданного радиуса сгиба наблюдаются вследствие пружинения материала, которые характеризуются углом пружинения и зависят от марки материала, его состояния, толщины и радиуса сгиба, могут колебаться для одного

57

Наименьшую высоту борта деталей, штампуемых эластичной средой по форм - блокам в контейнере с замкнутым объемом при угле гибки ϕ = 900 , удельном давлении эластичной среды на заготовку, р = 80…100 МПа, можно определить по формуле :

где σв – предел прочности материала.

При относительномрадиусе сгиба r =3,0 Hmin следует определять по табл.2.19 [13].

Таблица 2.19. Минимальная высота бортов некоторых сплавов в зависимости от толщины листа

Увеличение удельного давления до ρ = 300 МПа позволяет уменьшить Hmin

на 25-30%.

Для деталей из титановых сплавов высоту прямого борта рекомендуется проектировать на пять толщин больше, чем rmin .

При гибке борта на выступающих участках (рис.2.8, б) линию сгиба рас-

полагать от края впадины на расстоянии с > (rраб + R).

При местной гибке зону деформации следует ограничивать местными вырезами (рис.2.8, в), глубину которых после гибки принимать b ≥ rраб + a2 , где ши-

рина а ≥ 2s0 . Внутренний радиус сгиба при образовании прямого борта должен удовлетворять требованиям табл.2.16, 2.17, а длина развертки lр соответственно

формуле :

практически не зависит от марки, состояния материала и ширины заготовки. Зна-

59

Высота выпуклого борта Нб при штамповке в инструментальных штампах определяется степенью вытяжки, величину которой определять по табл. 2.21,а.

Таблица 2.21, а. Предельные значения степени вытяжки при формообразовании выпуклого борта

Увеличение Нб (степени вытяжки) усложняет конструкцию штампа, возникает необходимость применения прижимных элементов, увеличиваются размеры заготовки и т.п., что значительно удорожает процесс. При необходимости иметь для деталей из алюминиевых сплавов большую высоту борта использование инструментальных сплавов может привести к снятию плакированного слоя.

Предельная высота выпуклого борта при штамповке эластичными среда-

ми с применением формблоков определяется потерей устойчивости и зависит от механических свойств материала и толщины заготовки, давления и характеристики среды. В табл. 2.21,б приведены наибольшие значения Нб при холодной штамповке ряда авиационных материалов давлением эластичной средой от 40 до 100 МПа и соответствует углу охвата 1200.

Таблица 2.21,б. Высота выпуклого борта Нб наибольшая при штамповке бездоводочной эластичной средой при р = 40 … 100 МПа

мм

60

Детали с выпуклым бортом, формованным из точных заготовок по формблокам с прижимными опорами гидроэластичной средой, требуют доводочной обрезки борта в размер на участках с большей степенью вытяжки. Степень вытяжки борта с открытой малкой (+) и закрытой малкой (-) можно вычислить по формуле:

где R3 , R - радиусы соответственно заготовки и формоблока по ШВК; Hб - высота борта;

β- угол малки.

Предельные значения Нб, получаемых вытяжкой с применением прижимных опор приведены в табл.2.22.

Таблица 2.22. Значения Нб деталей из титановых сплавов ВТ1, ОТ4-1, ОТ4, штампуемых резиной при ρ ≥ 60 МПа с последующей доводкой

мм