Витяжка – це формозмінна операція , яка перетворює плоску заготовку в порожній вироб. Вихідну заготовку для витяжки зазвичай отримують за допомогою вирубки. Заготовка ,для виготовлення деталі ,яка має форму тіла оберту , є диском визначеного діаметру.

Рис.1 Схема процесу витяжки :

а- витяжка деталі з широким фланцем ,2- деталь, 3- притиск ,4- пуансон , 5- матриця ;

б-витяжка ступінчастої деталі без фланцю ;

в-витяжка деталі з конічним утоншенням ;

Витяжка виконується як без стоншення, так і зі стоншенням стінки. Процес витяжки може виконуватися за кілька послідовних операцій у ряді штампів із поступовим зменшенням діаметра чашечки. Витяжка здійснюється в штампі під тиском пуансона на середню частину заготовки , розміщену над отвором матриці . Проходячи крізь отвір матриці, середня частина заготовки тягне за собою іншу частину заготовки, що призводить до її згортання та зменшення в діаметрі. При цьому в кільцевому напрямку з'являються напруження стиску, що можуть призвести до втрати стійкості фланця та утворення складок. Щоб виключити це явище, застосовують кільцеві притиски різної конструкції .

Рис. 2. Схема операції витяжки: а – без притиску; б –з притиском;

1 – заготовка; 2 – пуансон; 3 – матриця; 4 – притиск.

Рисунок 3. Схеми напруг і деформацій при витяжці: Σ – напруження,

ε – деформації; індекси у σ і ε означають, r – радіальні, t – тангенціальні;

s – осьові.

Таким чином витяжка відбувається за рахунок пластичної деформації, яка супроводжується переміщенням значного обсягу металу вгору. Цей обсяг умовно заштрихований у вигляді трикутників. Про характер змін, що відбуваються при витяжці, можна отримати уявлення зробивши порівняння структури у різних ділянок заготовки зі структурою вже витягнутого ковпачка.

У донної частини структура не змінюється, зате на бічних стінках зерна набувають витягнуту форму. У деталі змінюється товщина і твердість внаслідок впливу потоншуючих і стискаючих напруг.

При витяжці має місце складна пластична деформація, в процесі якої елемент плоскої заготовки (рис.3) змінює свої розміри (подовжується в радіальному і коротшає в тангенціальному напрямку), перетворюючись в подальшому в елемент бічної поверхні виробу.

На початку першої операції витяжки для елемента заготовки 1( рис.3), що знаходиться поблизу краю фланцю найбільшою за величиною є деформація тангенціального стиснення, середньої деформації подовження, в радіальному напрямку, а найменшою – потовщення отоншу. В результаті деформації тангенціального стиснення при витяжці тонкого матеріалу утворюються гофри (рис.4) . При тих же умовах в товстому матеріалі такі гофри не утворюються.

Рисунок 4. Процес гофроутворення при витяжці.

При переміщенні елемента до витяжного ребра матриці 2(рис.3) найбільшою деформацією стає деформація радіального напрямку (подовження), так як тангенціальне стиснення зменшується. При переході елемента через витяжне ребро матриці ця деформація елемента ускладнюється появою деформації просторового вигину. Після цього елемент заготовки переходить в криволінійно – вертикальну стінку і отримує осьове подовження уздовж твірної при незначному стоншуванні матеріалу.

Дно виробу піддається незначно впливу сил, якими практично нехтують. Для наочності характеру деформації і визначення її величини застосовують метод нанесення на заготовку прямокутної або радіально – кільцевої сітки, вивчаючи потім її спотворення при витяжці. Спотворення показує, що деформація тангенціального стиснення перевершує величину деформацій радіального розтягування.

Товщина матеріалу в місці переходу від дна до стінок зменшується при збільшенні ступеня деформації, пластичності металу.

Розглянемо схему витяжки, розбивши заготовку на кілька частин:

Рисунок 5.Схема напруженого стану заготовки з фланцем при витяжці.

На другій ділянці елемент на заокругленні відчуває складну деформацію – розтягнення і вигин, незначне стиснення.

На четвертій ділянці матеріал між пуансоном і матрицею можна вважати знаходяться в лінійно напруженому і плоско – деформованому стані. У донному заокругленні елементу в металі виникають напруги у вигляді двохосного стиснення, що призводять до значного розтягування і стоншування стінок. Тут небезпечний перетин – відрив дна. Потоншення 10 – 18% від товщини матеріалу.

На п’ятому місці дно в плоско – напруженому і об’ємно – деформованому стані. Розтягуванням і стисненням на першій операції 1 – 3% - можна знехтувати. Наступного операції немає. Дно отоншується.

Контрольні запитання.

1.В чому полягає суть процесу витяжки?

2.За скільки операцій може виконуватися витяжка?

3.Поясніть процес утворення складок та гофрів при витяжці.

4.В якій частині заготовки зерна металу набувають витягнуту форму? Чому?

5.З якою метою застосовують метод координатної сітки?

6.Складіть кластер до рисунку 5.