Думаю, вы уже в курсе, что резка металла – один из основополагающих процессов в металлообработке. В обработке листов и рулонов нам также никуда не уйти от этого понятия. Любой технологический процесс по изготовлению детали из тонкого листа начинается с разделительных операций – то есть, с резки.
Рабочие органы режущего оборудования (ножи), внедряясь в металл, пластически деформируют его до полного отделения одной части от другой – вот так можно кратко описать весь процесс. Все! И я бы с радостью закончил эту статью на этом, будь все настолько просто.
На самом деле, как водится, существует ряд нюансов и подробностей при ближайшем рассмотрении.
Давайте же приглядимся получше. Вот, что мы примерно увидим
Итак, ножи при резке металла всегда устанавливают с некоторым зазором z. Как следствие, возникает изгибающий момент М, который зависит от силы, приложенной к ножу, и от величины зазора между лезвиями.
Изгибающий момент вызывает поворот отрезаемой заготовки, что влечет к возникновению распирающих реакций N на боковых поверхностях ножей. Так вот, прежде всего очень важно уменьшить эти реакции. Чем меньше этот процесс контролируется, тем хуже будет качество реза.
В зависимости от типа режущего оборудования, производитель предусматривает наличие прижимного устройства или способа противодействия этому явлению (Q) – иначе никак.
Но продолжу свой экскурс, все самое интересное впереди.
Процесс резки можно разделить на отдельные стадии. В начале первой стадии пластическая деформация сосредоточена у рабочих кромок ножей и напряжения в металле не превышают предел упругости. Эту стадию еще называют «упругой». Зоны деформации снизу и сверху идут навстречу друг другу, вот так
Вторая стадия начинается при необратимом смещении одной части листа относительно другой.
В этот момент образуется гладкая блестящая поверхность, сглаженная силами трения, направленными вдоль боковой поверхности ножей. При этом напряжения в металле уже больше предела текучести, но меньше сопротивления металла срезу.
По мере смыкания ножей степень деформации увеличивается и когда ресурс пластичности исчерпывается, начинается третья стадия – появление трещин скалывания и разрушение металла. Напряжения в металле соответствуют сопротивлению срезу.
В итоге одна часть металла отделяется от другой.
Разрушение металла или скалывание всегда опережает внедрение кромок ножа в лист. Начинается скалывание в тот момент, когда нож достигает определенной глубины h. Эта глубина (h) у металлов разная и зависит от толщины и физико-механических свойств. Значение h составляет примерно 0,2-0,8 толщины металла (S). Соответственно, чем мягче металл, тем h больше.
Все стадии резки металла можно проследить по получившейся боковой поверхности среза.
Зона 1 представляет собой скругленную часть листа. Зона 2 – это блестящая поверхность, сглаженная силами трения. Зона 3 представляет собой поверхность скола, образующуюся в результате возникновения и развития трещин скалывания. Трещины скалывания направлены под определенным углом θ к плоскости листа. Этот угол называют естественным углом скола. Значение этого угла также зависит от физико-механических свойств металла.
Напоследок, хочу отметить, что знающий человек по боковой поверхности среза может определить многое. Так, например, чем больше зона 2, тем мягче металл; чем больше радиус в зоне 1, тем тупее ножи. Также по виду среза мы можем судить о настройках оборудования, но это материал для отдельной будущей статьи. Так что до новых встреч.
При подготовке информации я использовал: 1. Аверкиев Ю.А. “Технология холодной штамповки” 1989г; 2. Малов А.Н. “Технология холодной штамповки” 1969г.
