الجودة، والموثوقية، والأداء - تم التسليم
[email protected]
أرتيزونو

حساب قوة البثق على البارد: دليل خطوة بخطوة

آخر تحديث
19 أبريل 2024
شاركنا إعجابك:

جدول المحتويات

في عملية البثق على البارد، وبسبب سلسلة من العوامل التكنولوجية، يصعب حساب قوة البثق بدقة. وهذا هو الحال بشكل خاص بالنسبة للأجزاء المعقدة الشكل، والتي لا توجد لها طرق حساب راسخة أو صيغ أو مخططات عملية وموثوقة.

في الوقت الحالي، تتضمن الطرق الشائعة لحساب قوة البثق أثناء البثق على البارد العمليات الحسابية البسيطة والحسابات البيانية وطرق التحليل البياني.

طريقة الحساب البسيطة

يمكن البحث عن القيمة التقريبية لقوة البثق للوحدة لمختلف المواد المختلفة في الجدول 3-13، ثم ضربها في مساحة العمل الفعلية للبثق للحصول على قوة البثق التقريبية. المعادلة هي:

ص = ص أ (3-9)

أين:

  • A هي مساحة عمل البثق (مم²). بالنسبة للأجزاء ذات الأشكال المعقدة، يعتمد الحساب على المساحة المسقطة.
  • p هي قوة البثق للوحدة (MPa)، والتي يمكن العثور عليها في الجدول 3-13.

لقد أثبتت الممارسة العملية أن التقدير الذي تم إجراؤه باستخدام البيانات التجريبية المذكورة أعلاه قريب من الوضع الفعلي ويمكن أن يفي بالمتطلبات بشكل أساسي.

طريقة الحساب البياني

يُعرف هذا النهج أيضًا باسم طريقة الرسم البياني الاسمي، ويفترض وجود حالة تشوه موحدة للمعدن أثناء عملية البثق على البارد. وهي تأخذ في الحسبان عوامل مثل معدل اختزال المقطع العرضي للبثق، وحجم الفراغ، والخصائص الميكانيكية للمادة، وشكل الجزء العامل من القالب.

الشرط الآخر لاستخدام طريقة الحساب البياني هو أن يخضع الفراغ للتليين والمعالجة السطحية والتشحيم قبل البثق.

(1) الطريقة البيانية لحساب قوة بثق وحدة المواد الفولاذية

يوضح الشكل 3-9 الحساب البياني لقوة وحدة البثق للبثق الصلب. ويبين الشكل 3-10 الحساب البياني لقوة وحدة البثق للبثق المجوف.

الجدول 3-13 القيمة التقريبية لقوة البثق للوحدة أثناء البثق

الموادحالة التشوه
البثق المباشرالبثق غير المباشرتشكيل القوالب المغلقة
معدل التخفيض المقطعي المستعرض
εA (%)
قوة البثق للوحدة
ρ/MPa
معدل التخفيض المقطعي المستعرض
εA (%)
قوة البثق للوحدة
ρ/MPa
معدل التخفيض المقطعي المستعرض
εA (%)
قوة البثق للوحدة
ρ/MPa
ألومنيوم نقي97 ~ 99600 ~ 80097 ~99≈80030 ~ 50/
سبائك الألومنيوم92 ~ 95800 ~ 100075 ~82800 ~ 120030 ~ 501000 ~ 1600
نحاس75 ~87800 ~ 120075 ~ 78800 ~ 120030 ~ 501000 ~ 1600
10 فولاذ50 ~ 801400 ~ 200040 ~751600 ~ 220030 ~ 501000 ~ 1600
30 فولاذ50 ~ 701600 ~ 250040 ~ 701800 ~ 250030 ~ 501600 ~ 2000
50 فولاذ40 ~ 602000 ~ 250030 ~ 602000 ~ 250030 ~ 501800 ~ 2500
الشكل 3-9 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر لمواد الصلب الصلبة الصلبة
الشكل 3-9 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر لمواد الصلب الصلبة الصلبة
الشكل 3-10 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للمواد الفولاذية المجوفة

طريقة الرسوم البيانية: تابع السير في الاتجاه المشار إليه بالأسهم في الشكل لإيجاد قوة البثق المطلوبة للوحدة وقوة البثق الكلية.

على سبيل المثال، لإيجاد الوحدة وقوة البثق الكلية أثناء البثق المباشر لقطعة صلبة: افترض أن قطر البليت d1 75 مم، وقطر قضيب البثق d0 45 مم، وارتفاع البليت h 110 مم، وزاوية مخروط القالب α 90 درجة. المادة هي الحديد النقي DT1. بالرجوع إلى الشكل 3-9، نجد أن قوة البثق للوحدة p هي 1050 ميجا باسكال، وقوة البثق الكلية P هي 4600 كيلو نيوتن.

وبالمثل، لإيجاد الوحدة وقوة البثق الكلية أثناء البثق المباشر لقطعة مجوفة: افترض أن قطر البليت d0 يساوي 95 مم، والقطر الخارجي للقطعة المبثوقة d1 85 مم، والقطر الداخلي d2 80 مم، وارتفاع البليت h0 50 مم، وزاوية مخروط القالب α 120 درجة. المادة هي الحديد النقي DT1. بالرجوع إلى الشكل 3-10، نجد أن قوة البثق للوحدة p هي 1080 ميجا باسكال، وقوة البثق الكلية P هي 2230 كيلو نيوتن.

(2) الحساب البياني لقوة البثق للوحدة لمادة الصلب في البثق الخلفي

يمكن حساب قوة البثق للوحدة وقوة البثق الكلية للبثق الخلفي للأجزاء الفولاذية على شكل كوب من الصلب بيانيًا كما هو موضح في الشكل 3-11.

كيفية استخدام الرسم البياني: اتبع اتجاه السهم في الصورة للعثور على قوة البثق للوحدة المطلوبة وقوة البثق الكلية.

على سبيل المثال، إذا كان قطر البليت (d0) 70 مم، وقطر المثقاب (d1) 58 مم، وارتفاع القضيب (h0) من 35 مم، ومادة من الحديد النقي (DT1)، من الشكل 3-11، يمكننا تحديد أن قوة البثق للوحدة (p) تساوي 1660 ميجا باسكال، وقوة البثق الكلية (P) تساوي 4400 كيلو نيوتن.

الشكل 3-11 رسم بياني لحساب قوة البثق للوحدة للأجزاء على شكل كوب في البثق الخلفي للمواد الفولاذية
الشكل 3-11: رسم بياني لحساب قوة البثق للوحدة للأجزاء على شكل كوب في البثق الخلفي للمواد الفولاذية

وتجدر الإشارة إلى أن الرسم البياني يسرد جزءًا من المواد المعدنية فقط. بالنسبة للمعادن غير المدرجة، يمكنك العثور على معدن بمحتوى كربون مماثل في المخطط، ثم ضرب نسبة قوة الشد (Rm) للمعدنين بعد التلدين بقوة البثق الموجودة في الرسم البياني للحصول على قوة البثق للمادة المبثوقة.

على سبيل المثال، لإيجاد قوة بثق الوحدة للفولاذ الحامل GCr15 في البثق الأمامي، نعلم أن محتوى الكربون في الفولاذ GCr15 والفولاذ 35 ليس متشابهًا، ومقدار Rm للفولاذ GCr15 بعد التلدين هو 650 ~ 750 ميجا باسكال، بينما Rm للفولاذ 35 بعد التلدين هو 530 ~ 550 ميجا باسكال.

من الشكل 3-9، تبلغ قوة البثق للوحدة (p) لجزء فولاذي 35 من الحجم المقابل 2000 ميجا باسكال، وبالتالي فإن قوة البثق للوحدة لـ GCr15 تساوي تقريبًا 2000 × (750/550) ميجا باسكال، أي حوالي 3000 ميجا باسكال.

(3) طريقة الحساب البياني لقوة البثق للوحدة من المعادن غير الحديدية

وترد في الأشكال من 3-12 إلى 3-14 الرسوم البيانية لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للقطع الصلبة والمجوفة، وكذلك البثق العكسي للقطع على شكل كوب في المعادن غير الحديدية. في هذه الرسوم البيانية، يمثل σ متوسط مقاومة التشوه للمادة؛ وتختلف كفاءة التشوه باختلاف ارتفاع الفراغ ومعدل تخفيض المقطع العرضي.

الشكل 3-12 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للقطع الصلبة في المعادن غير الحديدية
الشكل 3-12 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للقطع الصلبة في المعادن غير الحديدية
الشكل 3-13 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للقطع المجوفة في المعادن غير الحديدية
الشكل 3-13 الحساب البياني لقوة البثق للوحدة للبثق المباشر للقطع المجوفة في المعادن غير الحديدية
الشكل 3-14 الحساب البياني لقوة البثق العكسي للقطع ذات الشكل الكوبي في المعادن غير الحديدية
الشكل 3-14 الحساب البياني لقوة البثق العكسي للقطع ذات الشكل الكوبي في المعادن غير الحديدية

طريقة قراءة الرسم البياني: يمكن الحصول على قوة البثق المطلوبة للوحدة باتباع الاتجاه المشار إليه بالأسهم في الرسم البياني.

على سبيل المثال، لحساب قوة وحدة البثق لقطعة صلبة مبثوقة مباشرةً من مادة النحاس. إذا كان قطر الفراغ (d0) 50 مم وقطر القضيب المبثوق (d1) التي تبلغ 24 مم، يمكننا الرجوع إلى الشكل 3-12 لنجد أن قوة البثق للوحدة (p) تساوي 760 ميجا باسكال.

(4) طريقة الحساب البياني لقوة البثق للوحدة على أساس صلابة فيكرز المعروفة لمادة الفولاذ

لا يمكن للرسوم البيانية التي تم إعدادها مع الأخذ في الاعتبار نوع المادة المعدنية كعامل لا يمكن إدراج جميع المواد. بالنسبة للمواد غير المدرجة، من غير الملائم التحويل بناءً على محتواها من الكربون. يعرض الشكلان 3-15 و3-16 رسمين بيانيين تم إنشاؤهما باستخدام معامل صلادة فيكرز (HV) بعد التلدين لمواد الصلب. نظرًا لاختلاف قيم الصلابة في هذه الرسوم البيانية، يجب أن تختلف أيضًا قوة البثق الناتجة للوحدة وفقًا لذلك.

الشكل 3-15 مخطط بياني لحساب ضغط وحدة البثق لمكونات الصلب الصلب تحت البثق المباشر
الشكل 3-15: رسم بياني لحساب ضغط وحدة البثق لمكونات الصلب الصلب الصلب تحت البثق المباشر
الشكل 3-16 مخطط لحساب ضغط وحدة البثق للمكونات الفولاذية ذات الشكل الكوبي تحت البثق العكسي
الشكل 3-16: مخطط لحساب ضغط وحدة البثق للمكونات الفولاذية ذات الشكل الكوبي تحت البثق العكسي

الطريقة المرجعية للرسم البياني: اتبع اتجاه الأسهم في الرسم البياني للعثور على ضغط البثق المطلوب للوحدة وضغط البثق الكلي.

على سبيل المثال، لإيجاد ضغط البثق للوحدة وضغط البثق الكلي للبثق المباشر لقطعة صلبة.

إذا كان القطر الفارغ d0 35 مم، والارتفاع h0 هو 35 مم، وقطر الجزء المبثوق d1 25 مم، وصلابة المادة فيكرز 140HV، بزاوية قالب α تساوي 120 درجة؛ بالرجوع إلى الشكل 3-15، يمكن إيجاد أن ضغط البثق للوحدة p هو 1220 ميجا باسكال، وضغط البثق الكلي P هو 1180 كيلو نيوتن.

طريقة التحليل البياني

يمكن تقدير ضغط البثق للقطع البسيطة على شكل قضيب أو على شكل كوب باستخدام الصيغ أو المخططات التجريبية الموجودة. ومع ذلك، لا توجد طريقة حساب شاملة أو مخططات عمودية عملية وموثوقة لضغط البثق لقطع العمل المعقدة الشكل.

على سبيل المثال، لا توجد صيغ أو مخططات جاهزة يمكن اعتمادها مباشرةً لحساب ضغط البثق للجزء الموضح في الشكل 3-17 تحت البثق المباشر. ولذلك، من الضروري تحليلها على وجه التحديد وتحليلها إلى قطعة بسيطة على شكل كوب لحسابها، كما هو موضح في الشكل 3-18.

الشكل 3-18: عملية التبسيط لحساب القوة في الأشكال المعقدة
الشكل 3-17 البثق الإيجابي للمكوّن المتدرج


1-الضربة
2-بلانك
3-الجزء المبثوق
4-الموت
5-الضربة السفلية
6-جلبة القاذف الحلزوني

عند الحساب، يتم أولاً تبسيط الخطوة الخارجية 4 للجزء المبثوق الموضح في الشكل 3-18أ إلى جزء أسطواني مستقيم الجدران (انظر الشكل 3-18ب)، وهذا هو أول تبسيط للشكل. نظرًا لأن حجمي الفتحتين 2 و3 متشابهان نسبيًا، يمكن اعتبار الفتحتين على أنهما فتحة واحدة كبيرة، وتتحول إلى الشكل الموضح في الشكل 3-18ج، وهذا هو التبسيط الثاني للشكل.

الشكل 3-18 عملية التبسيط لحساب القوى على الأشكال المعقدة
الشكل 3-18 عملية التبسيط لحساب القوى على الأشكال المعقدة
1، 2، 3 - الثقوب؛ 4 - الخطوة

إذا تم النظر أيضًا في الثقب الصغير 1 بشكل منفصل، فإن الشكل بعد التبسيط الثالث يكون قطعة مبسطة على شكل كوب بالبثق المباشر (انظر الشكل 3-18د). وبدلًا من ذلك، يمكن أن تبدأ الحسابات بقطعة على شكل كوب تحت البثق العكسي (انظر الشكل 3-18 هـ).

عند هذه النقطة، تكتمل عملية التبسيط النهائية. وبهذه الطريقة، بعد إجراء تحليل وتبسيط محدد، يمكن التعامل مع الجزء المعقد ذي الشكل الداخلي والخارجي الشبيه بالخطوة كقطعة نموذجية على شكل كوب البثق العكسي لحساب ضغط البثق المطلوب، وهو أبسط وأسهل بكثير.

في العملية الحسابية، يجب أن نبدأ من الشكل النهائي المبسَّط ثم نعود إلى الوراء. أثناء عملية الحساب، يجب أن نأخذ في الاعتبار تأثير كل شكل على قوة البثق، وبالتالي تحديد قوة البثق المطلوبة تدريجيًا. يُرمز إلى قوة البثق للقطعة ذات الشكل الكوبي المبثوق العكسي (انظر الشكل 3-18 هـ) بالرمز P، ويمكن الحصول على قيمتها من الصيغ والرسوم البيانية الموجودة، والتي لن نتوسع في شرحها هنا.

إذا عولجت القطعة على شكل كوب باستخدام طريقة البثق المباشر (انظر الشكل 3-18د)، فإن قوة البثق ستكون أعلى من 15% إلى 20%، كما هو موضح في الشكل 3-19. وبالتالي، فإن قوة البثق عند هذه النقطة ستكون 1.2P. بشكل عام، سيؤدي وجود ثقب متدرج إلى زيادة قوة البثق بحوالي 20%، كما هو موضح في الشكل 3-20. ولذلك، فإن قوة البثق للشكل الموضح في الشكل 3-18ج ستكون 1.44P (1.2P × 1.2).

الشكل 3-19 تأثير طرق التشكيل على قوة البثق - 1. البثق المباشر 2. البثق غير المباشر
الشكل 3-19: تأثير طرق التشكيل على قوة البثق - 1. البثق المباشر 2. البثق غير المباشر
الشكل 3-20: تأثير الثقوب المتدرجة على قوة البثق
الشكل 3-20: تأثير الثقوب المتدرجة على قوة البثق

1. البثق غير المباشر مع الثقوب المتدرجة
2. البثق غير المباشر مع ثقوب مستقيمة

نظرًا لاختلاف أحجام الثقوب المتدرجة (الفتحتان 2 و3) اختلافًا طفيفًا، يمكن إهمال تأثيرها. ولهذا السبب تظل قوة البثق للشكل الموضح في الشكل 3-18ب 1.44P. أما تأثير الخطوة الخارجية 4 (انظر الشكل 3-18أ) فيمكن اعتبار تأثير الخطوة الخارجية 4 (انظر الشكل 3-18أ) كزيادة 10% في قوة البثق، وبالتالي تصبح قوة البثق للشكل الموضح في الشكل 3-18أ 1.58P (1.44P × 1.1).

بافتراض أن حجم الفراغ لهذه القطعة هو 34.94 مم × 32 مم، ودرجة التشوه 40% (الشكل 3-18e)، فإن قوة البثق التي تم الحصول عليها من المخطط العام هي 800kN تقريبًا. لذلك، فإن قوة البثق المطلوبة للجزء المتدرج بالبثق المباشر الموضح في الشكل 3-17 هي 1264 كيلو نيوتن (800 كيلو نيوتن × 1.58).

ومن ثم، فإن معادلة حساب قوة البثق للأجزاء المعقدة الشكل هي:

ف = ف1C1C2 (3-10)

حيث:

  • P1 هي قوة البثق للقطعة البسيطة على شكل قضيب أو على شكل كوب (نيوتن);
  • C1 هو عامل تعقيد الشكل;
  • C2 هو عامل تأثير طريقة التشوه.

يتم تحديد عامل التعقيد من خلال تعقيد شكل قطعة البثق، مع الأخذ في الاعتبار بشكل أساسي تأثير الشكل المتدرج على قوة البثق. يمكن تحديده تقريبًا بناءً على مواد التصميم ذات الصلة والمنحنيات التجريبية. يرتبط الاختيار الدقيق لعامل التعقيد C1 ارتباطًا وثيقًا بخبرة المصمم.

يأخذ عامل تأثير طريقة التشوه في الاعتبار بشكل أساسي الفرق في قوة التشوه بين البثق المباشر والبثق العكسي والجمع بين الاثنين. وعادةً ما يتم اختياره ليكون حول زيادة 20%، أي C2 ≈ 1.2.

ولذلك، فإن عملية التحليل البياني لحساب قوة البثق للأجزاء المعقدة الشكل هي:

1) تبسيط قطعة البثق ذات الشكل المعقد تدريجيًا إلى قطعة بسيطة على شكل قضيب أو على شكل كوب، والتي تعمل كشكل أولي للحساب.

2) تحليل الاختلافات بين كل هيئة واعتبارها عوامل مستقلة.

3) تحليل شامل لعملية التحلل البياني والتبسيط، واستخدامه كنموذج تكنولوجي لحساب قوة البثق على البارد الفعلية لقطعة البثق.

يعد استخدام التحليل البياني لحل قوة البثق طريقة حساب هندسية بسيطة وعملية وفعالة. دقة تقدير هذه الطريقة كافية لتلبية المتطلبات.

طريقة حساب قوة البثق للبثق المركب هي: تكون قوة البثق المطلوبة للبثق المركب مساوية للقيمة اللازمة للبثق أحادي الاتجاه بدرجة تشوه أصغر أو أقل قليلًا منها، كما هو موضح في الشكلين 3-21 و3-22. وهذا يعني أنه عند حساب الضغط للبثق المركب، نحتاج فقط إلى إيجاد قيمة قوة البثق للاتجاه ذي درجة التشوه الأصغر.

الشكل 3-21 منحنيات اختبار ضغط البثق في البثق المركب للأجزاء المركبة على شكل كوب
الشكل 3-21: منحنيات اختبار ضغط البثق في البثق المركب للأجزاء المركبة على شكل كوب

1. البثق غير المباشر
2. البثق المباشر
3. البثق المركب

الشكل 3-22 منحنيات اختبار ضغط البثق في البثق المركب للأجزاء المركبة على شكل كوب مع
الشكل 3-22: منحنيات اختبار ضغط البثق في البثق المركب للأجزاء المركبة على شكل كوب بخطوات خارجية

1. البثق غير المباشر
2. البثق المباشر
3. البثق المركب

عندما لا يقيد البثق المركب الحجم في اتجاه معين، أي عندما يتدفق المعدن بحرية في كلا الاتجاهين مع فتح القالب في كلا الطرفين، يُعرّف الضغط على النحو التالي:

Pكومب=Pمباشر (Pمباشر<Pغير مباشر) (3-11)
Pكومب=Pغير مباشر(Pغير مباشر<Pمباشر (3-12)

أين:

  • Pمباشر هو الضغط المطلوب للبثق غير المباشر أحادي الاتجاه بنفس حجم البليت ودرجة التشوه (N).
  • Pغير مباشر هو الضغط المطلوب للبثق المباشر أحادي الاتجاه بنفس حجم البليت ودرجة التشوه (N).

عندما يقيّد البثق المركب الحجم في اتجاه معين، أي عندما يكون البثق المغلق ضروريًا في أحد طرفي عملية البثق مع اقتراب عملية البثق من نهايتها، يُعرّف الضغط على النحو التالي:

  • Pكومب=Pمباشر إذا كان الحجم مقيدًا في اتجاه البثق غير المباشر (3-13)
  • Pكومب=Pغير مباشر إذا كان الحجم مقيدًا في اتجاه البثق المباشر (3-14)
طلب عرض أسعار مجاني
نموذج الاتصال

أحدث المنشورات
ابق على اطلاع دائم على آخر المستجدات والمحتوى الجديد والمثير حول مواضيع مختلفة، بما في ذلك النصائح المفيدة.
تحدث إلى خبير
اتصل بنا
مهندسو المبيعات لدينا على استعداد للإجابة على أي من أسئلتك وتزويدك بعرض أسعار فوري مصمم خصيصاً لتلبية احتياجاتك.

طلب عرض أسعار مخصص

نموذج الاتصال

طلب عرض أسعار مخصص
احصل على عرض أسعار مخصص مصمم خصيصًا لاحتياجاتك الفريدة من نوعها من الماكينات.
© 2024 أرتيزونو. جميع الحقوق محفوظة.
احصل على عرض أسعار مجاني
سيصلك رد خبرائنا خلال 24 ساعة.
نموذج الاتصال