Sealer Relations Analysis

Source:   Date:2014-10-28 15:46:34   Views:

包装封切机剪切按封切机理不同可以分为径向加紧封切机剪切、轴向加压封切机剪切、渐进封切机剪切、高速封切机剪切和自动称重封切机剪切等几种方式;按照采用刀具的数量可分为单面封切机剪切、双面封切机剪切和多刃封切机剪切等。下面对一些使用比较广泛的封切机剪切方式进行简要的介绍。
高速封切机剪切是近几十年发展起来的、国内外学者研究比较多的一种下料方法。一般都是在高速精密封切机上配以专用封切机剪切模具进行封切机剪切，其速度通常在3m/s以上。封切机剪切时，上剪刃在驱动载荷的作用下快速向下运动，与包装接触后在冲击力的作用下快速剪断包装。一般认为，由于加载速度的提高，相对降低了材料的断裂韧性，提高了材料的断裂脆性，使得封切机剪切的变形区变窄，从而提高了封切机剪切断面的质量。已有的研究成果表明，在加载速度达到4-5m/s时，包装封切机剪切断面质量能够显著提高。
如前所述，速度和封切机剪切区材料的受力状态是影响毛坯断面质量的两个关键因素，从断裂力学的角度考虑，可以认为封切机剪切速度的提高导致材料脆性的提高，从而使封切机剪切部分的材料产生应力集中，裂尖的应力奇异性使得高速封切机剪切可以近似地看作是具有预制切口的封切机剪切变形，为实现裂纹沿预封切机剪切面方向开裂和扩展提供了有利的导向作用，从而大大改善封切机剪切后断面的质量。但高速封切机剪切并不是意味着速度越高封切机剪切质量越好，速度过高可能会由于封切机剪切过程中的热量不能迅速传出，而造成坯料的温度急剧升高，使得材料的塑性提高而使速度的优势得不到体现，而且对不同的材料来说，其II界脆性断裂的速度是不相同的。就是同一种材料当封切机剪切条件不同时，临界脆断速度也将发生变化。所以，应该在其他封切机剪切参数合理的情况下，适宜地提高封切机剪切速度。
原来的封切机剪切方式多为自由封切机剪切。自由封切机剪切时包装的包装端和坯料端都完全处于自由状态，由外加载荷带动动剪刃向下运动完成整个封切机剪切过程。这种封切机剪切方式在精密封切机剪切工艺发展以前是使用最为广泛的封切机剪切方式，其模具简单、生产效率高、材料损耗少。但其所得到的封切机剪切毛坯断面质址也最差。因为封切机剪切力作用在包装上时产生一个弯曲力矩，这样封切机剪切的进行方向无法和原来的预定方向一致，使得断面倾角、端面不平度都很大。因而这种封切机剪切方式在对毛坯精度要求较高的生产中是无法适应的，但对一些精度要求不高的情况不失为一种较好的封切机剪切工艺。
随着高速封切机剪切的发展，人们逐渐认识到利用提高封切机剪切速度和改变材料的受力状态来提高封切机剪切质量，提出径向夹紧封切机剪切方式。径向夹紧封切机剪切分为完全夹紧封切机剪切和局部限制封切机剪切.
完全夹紧封切机剪切的力学模型。包装在封切机剪切的整个过程中始终处于夹紧状态，使得材料始终处于三向受力状态，仅存一个我们所需要的移动自由度.封切机剪切变形面小，获得的毛坯断面光滑平整，而且断面倾角也较小。局部限制封切机剪切包括套筒模封切机剪切和单边夹紧封切机剪切，这种封切机剪切方式相对于自由封切机剪切来说，断面质量有所提高。它利用套筒模或单面夹紧限制了包装端的上翘或坯料端的弯曲状况，对一些对质量要求不高的封切机剪切情况还是比较适合的，它的模具形式比较简单，不需专用的夹紧装置。
一般认为，封切机剪切时在包装的两端施加轴向压力使剪切过程中变形区材料的轴向压力增加，静水压力增大，试件中原来的刚性区变为弹性变形区，从而改变了材料的塑性，抑制了封切机剪切裂纹向其他方向的发生和发展，保证剪刃沿预剪面方向的运动延续到封切机剪切的全部过程，提高了断裂质量。轴向加压封切机剪切工艺对一些塑性好、抗力较低的铜、铝等有色金属及其合金材料具有很大的优越性，能够在很大程度上提高封切机剪切断面的质量。但是，在包装两端施加轴向压力首先会增加封切机剪切时的摩擦阻力，而要克服摩擦的作用就必须增加总的封切机剪切力;其次在封切机剪切过程中轴向压力的加大，使得包装端和坯料端对动、静剪刃产生横向推力，这就要求对动、静剪刃预先施加一定的作用力来消除横向推力对封切机剪切的破坏作用。这两点原因就会对封切机剪切设备提出了更高的要求。另外，轴向应力的增大使得模具刃口磨损过快，降低了模具和刀具的使用寿命，还可能出现刀片咬刃和刃口与坯料粘连的现象。轴向加压封切机剪切工艺对一定截面尺寸的软材料有效，而对一些中强钢和高强钢进行剪切时，封切机剪切断面质量还不是很理想。轴向加压封切机剪切还受毛坯长度和工作台长度的限制，毕竞毛坯长度过长时，对毛坯的轴向加压在工艺上是很难实现的。因为轴向加压封切机剪切工艺在实际生产中的局限性，而无法广泛应用，但如果能合理地利用其有利一面还是能够提高封切机剪切质量的，山东大学的郝滨海等人利用斜面滑块结构，增加径向夹紧封切机剪切时包装的轴向作用力，封切机剪切断面质量有所提高，但加大了模具的复杂程度。
除上述的几种封切机剪切方式外，还有自动称重封切机剪切和渐进封切机剪切等方法。自动称重封切机剪切是以毛坯的重量为目标定义的封切机剪切方法。采用该方法，包装即使在径向公差存在误差的情况下，也可以得到重量公差一致的精锻毛坯。但是，渐进封切机剪切对设备导向和定位精度的要求很高，还要有能产生很大压力的包装夹紧装置。所以在实现工艺的设备设计上存在一定困难，在实际生产中具有一定的局限性。而渐进封切机剪切方法不同于上述的所有封切机剪切方法，封切机剪切时是通过动剪刃和静剪刃的偏心回转，使封切机剪切力沿旋转方向依次作用在包装上完成封切机剪切的。采用这种封切机剪切方法，包装受到的封切机剪切作用力和变形比较均匀，可以获得良好的封切机剪切质量，但由于渐进封切机剪切的设备在设计和操作上都比较复杂，因此在实际生产应用中也具有一定的局限性，而没有被广泛应用。