72067

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ГАРЯЧОГО ОБ’ЄМНОГО ШТАМПУВАННЯ ПОПЕРЕДНІМ ОСАДЖУВАННЯМ ЗАГОТОВОК ПРОФІЛЬНИМИ ПЛИТАМИ

Автореферат

Производство и промышленные технологии

Підготовку заготовок у штампах кривошипних гарячоштампувальних пресів КГШП вважають малоефективною через особливості кінематики їх роботи сталості величини робочого ходу. Відомо що виробництво поковок пластин пластин із відростками на КГШП відзначається значними відходами металу через...

Украинкский

2014-11-17

351 KB

2 чел.

PAGE  15

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені  ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

БУРКО ВАДИМ АНАТОЛІЙОВИЧ

 

УДК 621.73.043: 621.73.011-016

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ГАРЯЧОГО ОБ'ЄМНОГО

ШТАМПУВАННЯ ПОПЕРЕДНІМ ОСАДЖУВАННЯМ ЗАГОТОВОК

ПРОФІЛЬНИМИ ПЛИТАМИ

Спеціальність 05.03.05 – процеси  та машини обробки тиском

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

 

Луганськ - 2011


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державному вищому навчальному закладі
«Приазовс
ький державний технічний університет» Міністерства освіти і науки України (м. Маріуполь).

Науковий керівник:  кандидат технічних наук, доцент

Кухар Володимир Валентинович,

доцент кафедри «Ковальсько-штампувальне виробництво»

Державного вищого навчального закладу

«Приазовський державний технічний університет»

(м. Маріуполь).

Офіційні опоненти:     доктор технічних наук, професор

Дорошко Володимир Іванович, 

професор кафедри «Обробка металів тиском
і зварювання» Східноукраїнського національного
університету імені В
олодимира Даля (м. Луганськ);

кандидат технічних наук, доцент

Марков Олег Євгенійович,

докторант кафедри «Обробка металів тиском»
Донбаської державної машинобудівної акад
емії(м. Краматорськ).

Захист відбудеться 18 березня 2011 р. об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 29.051.02 при Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.  

 

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля за адресою: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.   

Автореферат розіслано 9 лютого 2011 р.   

Учений секретар спеціалізованої
вченої ради Д 29.051.02,
д.т.н., професор Ю.І. Гут
ько


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. При гарячому об’ємному штампуванні розповсюдженим засобом зниження витрат основного матеріалу є послідовне наближення форми заготовки до конфігурації поковки, тобто профілювання, яке проводять у штампах пароповітряних штампувальних молотів або на додатковому профілюючому устаткуванні. Підготовку заготовок у штампах  кривошипних гарячоштампувальних пресів (КГШП) вважають малоефективною через особливості кінематики їх роботи (сталості величини робочого ходу).

Відомо, що виробництво поковок пластин, пластин із відростками на КГШП відзначається значними відходами металу через відсутність засобів раціонального профілювання заготовок у пресових штампах або через виключення підготовчих операцій. При цьому варто зауважити, що можливості попереднього осаджування заготовки в якості профілюючої операції реалізуються не в повній мірі. Для штампування поковок зазначеного типу можливим є отримання фасонних заготовок змінного поперечного перерізу в штамповому просторі КГШП на основі операції осаджування за рахунок витягування й різної форми бочкоподібності, що утворюється в результаті використання профільованих бойків випуклої подовженої конфігурації. Це дозволяє виконувати профілювання заготовки за один хід пресу зі зменшенням кількості облою та покращенням заповнення рівчака при кінцевому штампуванні. Однак розробка технологічних процесів на основі осаджування заготовок випуклими подовженими плитами (ОВПП) є неможливою без знань закономірностей формозміни, для вивчення яких необхідне проведення комплексних теоретичних, експериментальних досліджень і комп’ютерного моделювання плину металу на профілюючих операціях і наступних переходах.

Із цього погляду робота, що спрямована на вдосконалення технологій гарячого об’ємного штампування на основі попередньої формозміни заготовок осаджуванням профільними плитами, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов’язана з тематичними планами Державного вищого навчального закладу «Приазовський державний технічний університет» (ДВНЗ ПДТУ) 2006-2010р.р. за напрямами «Теоретичні та експериментальні дослідження процесів обробки металів з метою створення енергозберігаючих технологій, підвищення якості металопродукції та економії матеріалів» і «Розробка енерго- та ресурсозберігаючих, екологічно чистих технологій». За безпосередньої участі автора в якості виконавця здійснена госпдоговірна науково-дослідницька робота № держ.реєстрації 0109U000796.

Мета й завдання дослідження. Підвищення ефективності процесів виробництва на пресах гарячоштампованих поковок на основі розвитку математичних моделей і технологічних засобів підготовчого осаджування заготовок випуклим подовженим профільним інструментом.

У зв’язку з цим у роботі поставлено й вирішено такі основні завдання:

- розробити математичні моделі процесів ОВПП, які дозволяють прогнозувати формозміну заготовки, й провести оцінку ступеня деформації при осаджуванні таким інструментом;

- виконати експериментальну перевірку адекватності розроблених математичних моделей за розрахунком показників нерівномірності деформації при ОВПП, а також кількісно оцінити бочкоутворення мідних (М1) заготовок при гарячому осаджуванні;

- дати оцінку напружено-деформованому стану (НДС) та закономірностям зміни силового й деформаційного режиму при ОВПП і на подальших штампувальних операціях;

- визначити напрям подальшого формоутворення заготовок після ОВПП, встановити межі застосування такої профілюючої операції при штампуванні поковок типу пластин і пластин із наявністю відростків;

- розробити рекомендації щодо вибору радіуса випуклості осаджувальних плит і технологічних переходів при гарячому штампуванні поковок на пресах, провести апробацію і впровадження в промисловість удосконалених технологій.

Об’єкт дослідження: технології гарячого об’ємного штампування.

Предмет дослідження: основні закономірності формозміни сталевих (38ХС) циліндричних заготовок при їх профілюванні під гаряче об’ємне штампування осаджуванням профільними випуклими подовженими плитами.

Методи дослідження. Теоретичний аналіз формозміни при ОВПП, напружено-деформованого стану та силових режимів на переходах штампування виконано з використанням методу скінчених елементів (МСЕ) і залучанням теорії планування повного факторного експерименту; ступінь деформації при профілюванні визначено методом зміщених об’ємів.

Експериментальні дослідження були виконані в лабораторних умовах на стандартному устаткуванні та включали методи фізичного й аналогового моделювання з використанням для обробки результатів вимірів методів математичної статистики, теорії подібності, регресійного аналізу та ітераційних процедур цілеспрямованого перебору за аргументом.

Наукова новизна роботи. Полягає в наступному:

1. Уперше стосовно до осаджування заготовок випуклими подовженими плитами визначено ступінь деформації осаджування на основі розрахунку зміщеного об’єму, що дозволяє призначати й регулювати технологічні режими профілювання в залежності від величини радіуса профілю осаджувальних плит.

2. Уперше розроблено математичні моделі формозміни заготовок (сталь 38ХС, свинець ССу, як моделюючий матеріал) при ОВПП, що дозволяють кількісно прогнозувати нерівномірність деформації у висотному, поздовжньому, поперечному напрямках при отриманні профільованих напівфабрикатів під гаряче об’ємне штампування.

3. Визначені закономірності зміни напружено-деформованого стану та плину металу при багатоперехідному штампуванні поковок пластин із заготовок, які профільовані ОВПП, що дозволило обґрунтувати маловитратні способи виробництва таких поковок і розробити рекомендації щодо вибору технологічних переходів.

4. Установлені залежності для розрахунку енергосилових параметрів процесу осаджування циліндричних заготовок випуклими подовженими плитами, що дозволяє оцінювати силовий режим на профілюючій операції з урахуванням технологічних параметрів процесу й радіуса осаджувальних плит.

Практичне значення отриманих результатів. Практичну цінність роботи представляють такі її результати:

1. На основі встановлених закономірностей розвитку нерівномірності деформації при попередньому ОВПП розширено номенклатуру поковок, що штампують на пресах, й розроблено рекомендації щодо оцінки технологічності поковок пластин і пластин із відростками за критеріями форми (співвідношення поздовжнього розміру до поперечного, довжини відростка до висоти напівфабриката, об’єму відростка до об’єму заготовки).

2. Розроблено методику проектування процесів штампування поковок пластин і пластин із відростками, яка забезпечує економію металу. Пропонований спосіб штампування поковок пластин захищений патентом України.

3. Розроблено методику прогнозування показника бочкоподібності мідних заготовок при підготовчому гарячому осаджуванні.

4. Результати роботи використані при вирішенні ряду технічних завдань в умовах промислових підприємств: при розробці інструменту для профілювання заготовок під елементи теплозахисного охолоджуваного спецодягу (ТОВ «Стредл файненс груп», м. Маріуполь); при вдосконаленні технології штампування поковок «Пластина» та «Пластина опірна» (ЗАТ «Азовелектросталь»); при розробці технології штампування поковки «Сопло» (ВАТ «МК «Азовсталь»). Окремі розробки використовуються при викладанні дисциплін «Вимірювання технологічних і енергосилових параметрів у процесах обробки металів тиском» та «Технологія ковальсько-штампувального виробництва» у ПДТУ.

Особистий внесок здобувача. Автор самостійно виконав постановку завдань скінчено-елементного аналізу напружено-деформованого стану, аналіз теоретичних рішень і регресійний опис показників формозміни при ОВПП, провів вибір і адаптовану розробку методик експериментальних досліджень, взяв участь у їх виконанні та обробці результатів, сформулював практичні рекомендації щодо проектування переходів штампування на основі операцій осаджування випуклими подовженими профільними плитами й узяв участь у впровадженні удосконалених технологій у промисловість. Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві, викладено в списку робіт із теми дисертації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи доповідалися й обговорювалися на міжнародній виставці «Металургія-2008» (м. Донецьк, Експоцентр «Донбас», 2008 р.) і науковому семінарі кафедри обробки металів тиском Національної металургійної академії України (м. Дніпропетровськ, протокол №139 від 15.12.2008 р.), а також на міжнародних науково-технічних конференціях (МНТК): МНТК «Використання теорії пластичності у сучасних технологіях обробки тиском і автотехнічних експертизах» (м. Вінниця, 2006 р.); МНТК «Машини й пластична деформація металів», присвяченій 100-річчю з дня народження С.З. Юдовича(м. Запоріжжя, 2007 р.); МНТК «Університетська наука» (м. Маріуполь, 2007-2010 рр.); МНТК «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металов» (м. Санкт-Петербург, 2007 р.); ІІ МНТК молодих спеціалістів «Азовмаш-2008» за участі ЮНЕСКО (м. Маріуполь, 2008 р.); VІІІ МНТК молодих спеціалістів ВАТ «ММК ім. Ілліча» (м. Маріуполь, 2008 р.); МНТК із проблем дослідження та вдосконалення технологій та обладнання обробки тиском (м. Краматорськ, 2007, 2008, 2010 рр.); МНТК «Неделя металлов в Москве» (м. Москва, 2008 р.); МНТК «Ресурсозбереження та енергоефективність процесів і обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії», присвяченій 125-річчю НТУ «ХПІ» (м. Харків, 2010 р.).

Публікації. Матеріали дисертації викладені у 18 друкованих роботах, із них 9 у спеціалізованих виданнях ВАК України, 2 патенти на корисну модель.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків та додатків. Загальний обсяг роботи 237 сторінок, із яких 128 сторінки основного машинописного тексту, 89 малюнків, 10 таблиць, список використаних джерел з 214 найменувань, 4 додатка на 36 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета й завдання дослідження, наукова новизна та практичне значення отриманих результатів, показано зв'язок роботи з науковими планами та темами, наведено відомості про особистий внесок здобувача, результати апробації та впровадження.

У першому розділі наведено стан питання отримання профільованих заготовок і проведено аналіз особливостей формозміни металу при деформуванні інструментом різної конфігурації. Представлено основні способи формоутворення профільованих заготовок під об’ємне штампування. Проаналізовано розбіжності в проектуванні переходів штампування поковок пластин і круглих у плані, показано, що виробництво поковок на КГШП лишається найбільш переважаючим. Незважаючи на розповсюджені випадки штампування на КГШП поковок пластин і пластин із відростками, вони не включені до відомих класифікацій поковок, що штампують на КГШП, і рекомендації щодо вибору відповідного способу профілювання відсутні. Через це штампування часто ведуть за один-два переходи, без попереднього профілювання із підвищеним утворенням облою. Для ефективного наближення форми заготовок до конфігурації поковок необхідна розробка профілюючих операцій, здійснюваних у штамповому просторі КГШП, основаних на використанні бойків простої конфігурації з максимальною реалізацією можливостей вільної формозміни, що є характерним для процесів осаджування. У розділі також проаналізовано відомі методи дослідження формозміни в процесах гарячого об’ємного деформування.

У розвиток процесів об’ємного деформування зробили істотний внесок І.Л. Акаро, І.С.Алієв, В.Г. Берьозкін, А.М. Брюханов, І.М. Володін, С.І. Губкін, В.І. Дорошко, Г.Д. Дель, В.О. Євстратов, В.Л. Колмогоров, Я.М. Охріменко, В.А. Огородніков, А.В. Ребельський, Л.О. Рябічева, Є.І. Семенов, І.О.Сивак, Л.М. Соколов, М.В. Сторожев, І.Я. Тарновський, Г.П. Тетерін, В.О. Тюрін, Є.П. Унксов, М.А. Шестаков, S. Kobayashi, K. Mori, K. Osakada та інші вчені.

Аналіз відомостей із формозміни металу при осаджуванні (та одиничних обтисках при протягуванні) інструментом різної конфігурації дозволив обґрунтувати раціональність використання випуклих подовжених (круглих) плит для профілювання заготовок під штампування поковок пластин. Для прогнозування конфігурації напівфабрикату при цьому способі профілювання стає необхідною розробка математичних моделей, що дозволяють розраховувати критерії (відносні геометричні показники), які відображають характер плину металу. Крім того, в технологічному ланцюжку штампування круглих у плані мідних поковок широко використовують осаджування плоскими плитами, при цьому методику кількісного оцінювання бочкоподібності міді до цього часу не запропоновано, що збільшує витрати матеріальних ресурсів і знижує ефективність реалізації технологічних процесів.

У другому розділі обґрунтовано напрями та методи досліджень процесів ОВПП. У методах рішення завдань формозміни при ОВПП слід враховувати основні фактори, що впливають: відношення радіуса випуклості профільних плит (R) до діаметра заготовки (D0), тобто радіусність (R/D0) плит, ступінь деформації осаджування (ε), властивості матеріалу (s) та відношення висоти (H0) до діаметра вихідної заготовки, швидкість () і температура (t) деформації.

Відносні геометричні показники нерівномірності деформації при ОВПП визначали для висотного (h3//H0, (h1h)/H0), поздовжнього (D/m/D4, D3/D/3) та поперечного (D3/D0 и Dm/D1) напрямків, де h3/, h1, h, D/m, D4, D3, D/3, Dm и D1 – розміри за універсальною схемою обміру зразків (рис. 1), яку використано для теоретичних та експериментальних досліджень. Розрахунок ступеня деформації осаджування за відомою формулою , де Hк – кінцева висота осадженої заготовки, є неможливою через наявність значної висотної нерівномірності деформації. Для обчислення  обрано метод визначення відносного зміщеного об’єму заготовки, відповідно до якого:

,      (1)

де Vсм об’єм, що вийшов за контури вихідної заготовки з об’ємом Vзаг.

Для прогнозування характеру формозміни й оцінювання нерівномірності деформації обґрунтовано використання МСЕ й залучення методики планування експерименту. Показано раціональність використання МСЕ для аналізу силових і деформаційних режимів формозміни на всіх переходах багаторівчакового штампування. Викладено методику врахування залежності опору деформації (σs) матеріалу заготовки від температурно-швидкісних умов, для чого аналізом графічних функцій трьох змінних отримано моделі зміцнення виду σs = f(ε;; t) для сталі 38ХС. Для свинцю ССу (моделюючого матеріалу) використано відому поліноміальну модель зміцнення σs = f(ε).

Викладено методику експериментальних досліджень процесів ОВПП і осаджування плоскими плитами, визначено устаткування, оснащення й зразки для проведення дослідів. Проводили осаджування зразків D0 = 40 мм з Н0/D0 = 1,0 і 2,0 із свинцю (ССу). Для ОВПП використовували набір плит із R = 20; 30; 40; 50; 75; 100 мм (тобто R/D0 = 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,875; 2,5), виготовлених зі сталі 5ХНМ (HRC 40…44, Ra = 6,3 мкм). Виконували осаджування до = 0,1; 0,2; 0,3 і 0,4. Осаджування мідних (М1) заготовок плоскими плитами (5ХНМ, HRC 40…44, Ra = 6,3) проводили при t = 850 0С. Коефіцієнт контакту заготовок складав D00 = 1,917; 1,034; 0,676 и 0,511. Замірювали діаметри на торці DT і бочці Dб й визначали поточні значення Dідк, де Dід =, та коефіцієнта бочкоподібності б = . Статистичну обробку результатів вимірювань проводили відповідно до ГОСТ 8.207-76 із використанням прикладної програми STATISTIKA та MS Excel.

Третій розділ містить теоретичний аналіз формозміни при ОВПП і деформаційних режимів багатоперехідного штампування поковок пластин.

Для визначення величини зміщеного об’єму після ОВПП аналітично розглядали симетричну задачу заглиблення випуклої подовженої плити в циліндричний торець тіла заготовки. Зміщений об’єм (Vсм) розраховували як різницю об’єму циліндра радіусом r = D0/2 та об’єму, обмеженого дугою твірної випуклої осаджувальної плити радіусом R і стінками циліндричної заготовки. У результаті рішення отриманий вираз:

,   (2)

де ; F(k) = та E(k) =  – еліптичні інтеграли, що обчислюють чисельними або табличними методами.

Величину ступеня деформації осаджування визначають за виразом (1). Для інженерних розрахунків запропоновано спрощений запис у вигляді:

,  ,    (3)

де Н = (h1-1 + h1-2)/2, причому для теоретичного рішення h1-1 = h1-2 = h1 (див. рис.1).

Функціональний зв'язок між   та / знайдено шляхом апроксимації побудованих графічних залежностей рівняннями прямих із прирівнюванням їх за аргументом. У результаті перетворень отримані лінійні залежності виду (приклад для Н0/D0 = 1, R/D0 = 1,5): . Точність обчислювань / за спрощеними виразами, у порівнянні з розрахунками через Vзм, складає в середньому
12-14 %.

Моделювання переміщень при деформуванні заготовок проводили із залученням середовища скінчено-елементного аналізу. Верхню плиту приймали нерухомою, а нижню рухомою, що відповідало умовам проведення експерименту на універсальній випробувальній машині Р-20. Для врахування умов на контакті заготовки та інструменту коефіцієнт тертя задавали = 0,2.

Досліджено зміну основних показників нерівномірності деформації, вказаних у розділі 2, при осаджуванні свинцевих (ССу, t = 18 0C,  = 0,1 c-1) та сталевих (38ХС, t = 1100 0C,  = 0,1 c-1) зразків випуклими подовженими плитами з радіусом R = 20; 40; 100 мм (R/D0 = 0,5; 1,0; 2,5). У результаті суміщення МСЕ з методикою планування математичного експерименту заповнювали таблиці планів для свинцю – 230/D0 = х1, R/D0 = х2, ε = х3) та сталі 38ХС – 25 
0/D0 = х1, R/D0 = х2, ε = х3,  = х4,  = х5). Після перевірки адекватності математичних моделей за критерієм Фішера (F) й оцінювання значимості коефіцієнтів рівнянь регресії виявлено, що максимальний вплив на відносні показники формозміни мають фактори Н0/D0, R/D0 та . При розробці регресійних залежностей для заготовок із Н0/D0 = 1,0–2,0 при осаджуванні до = 0,1–0,5 плитами із R/D= 0,5–2,5 для  = 0,1–30 с-1, позначали:  . Звідки для заготовок зі сталі 38ХС (межі зміни t = 1200 – 800°С ) отримано:

; (4)

; (5)

(6)

(7)

  (8)

(9)

Подібні функції знайдені для свинцевих ССу (t=18°С) заготовок.

Аналіз НДС при багатоперехідному гарячому штампуванні поковки типу «Пластина» (матеріал – 38ХС) із наявністю відростка, вибір якої обґрунтовано завданнями впровадження, виконано на основі МСЕ. Моделювали технологічні переходи (рис. 2 – рис. 5): 1 – ОВПП (Н0/D0 = 1,054; R/D0 = 0,543;  = 0,5);
2 – штампування осадженої заготовки в попередньому рівчаку; 3 – штампування в
 кінцевому рівчаку.

Рис. 2. Розподіл інтенсивностей
деф
ормацій ei при ОВПП

Рис. 3. Розподіл інтенсивностей
деформ
ацій ei у попередньому рівчаку

Рис. 4. Розподіл інтенсивностей
напружень i у попередньому
рівч
аку (поздовжній переріз)

Рис. 5. Розподіл інтенсивностей
напружень i у кінцевому рівчаку

Багатостадійне моделювання дозволяє оцінити накопичені значення ei та i у металі з урахуванням термомеханічного зміцнення на будь-якій стадії деформування на будь-якому переході, а також прослідкувати зростання сили деформування на переходах штампування. Поля ei и i визначали в характерних перерізах поковки (див. рис. 2. – рис. 5.). Найбільші значення i на операції ОВПП, попередньому і кінцевому переході складають відповідно 226 МПа, 348 МПа и 377 МПа, а найбільші значення ei  – 0,91, 2,5 и 3,35 відповідно. На кінцевій стадії ОВПП із наближенням до периферії (за розміром D3) величини i знижуються до 141 МПа, а зона зосередження деформацій з еi   0,5 знаходиться на відстані не більше 30 мм від вертикальної вісі заготовки (рис. 2). На переходах штампування визначено максимальні параметри НДС, що знаходяться біля крайніх волокон поковки, які беруть участь в утворенні облою. Із розподілу еi  на кінцевій стадії попереднього штампування (рис. 3) видно, що найменш деформованими ділянками є крайні зони торцевих випуклостей під формування відростка. На кінцевій стадії остаточного штампування в облої з боку лівого краю полотна поковки, яке зазнає максимального обтиску, спостерігається i = 368,5 МПа. Значення i зменшуються з віддаленням від краю полотна. На відстані 27 мм i  досягає 269 МПа (див. рис. 5).

У облої з боку відростка величина i = 360 МПа, проте, з віддаленням до центру поковки на 48 мм відбувається падіння i до 225 МПа, що пов’язано з меншим деформуванням металу в центральній частині відростка. Картина розподілу ei вздовж поковки якісно близька до розподілу i.

Моделювання силових режимів на переходах штампування типової поковки пластини показало, що на операції ОВПП максимальна сила деформування складає 796 кН, а на операціях попереднього й остаточного штампування – 12500 кН та 35600 кН відповідно. Отже, сила деформування на профілюючій операції
у 45 разів менше від сили остаточного штампування.

У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень і здійснено аналіз нерівномірності деформації при ОВПП та осаджуванні плоскопаралельними плитами. Вивчення формозміни при ОВПП проводили на свинцевих (ССу) зразках із D0 = 40 мм, Н0 = 40 и 80 мм (див. рис. 6). Значення геометричних розмірів брали як усереднені величини за схемою обміру зразків (див. рис. 1), тобто , , ,  тощо. Після обробки експериментальної інформації методами математичної статистики були побудовані графіки зміни відносних параметрів нерівномірності деформації дослідних зразків при ОВПП. Приклади цих залежностей у вигляді графіків порівняння результатів експерименту і теоретичних кривих наведено на рис. 7.

Установлено, що в процесі ОВПП циліндричних заготовок спостерігається деформація витягування в напрямку, перпендикулярному поздовжній вісі осаджувальних плит, тобто поперечна деформація. Максимальна величина співвідношення  сягає 1,14–1,16 при ступенях деформації осаджування 40–50 %, проте зі збільшенням радіусності R/D0 осаджувальних плит поперечна витяжка зменшується.

Рис. 7. Порівняння теоретичних та
експериментальних залежностей пок
азника висотної нерівномірності деформації заготовок від ступеня деформації осаджування ε/ та радіусності R/D0  осаджувальних плит
(ССу, H0/D0 = 2,0)

Нерівномірність деформації по висоті при профілюванні збільшується зі зменшенням радіусності R/D0 осаджувальних плит, що викликано характером плину металу, який обтікає круглі плити за їх твірною. Більші відносні величини торцевих виступів (h1h) профільованих напівфабрикатів спостерігаються при осаджуванні заготовок із H0/D0 = 1,0, і при R/D0 = 0,5 із можливістю отримання виступів із розмірами (0,15 – 0,17)H0, а при осаджуванні заготовок із H0/D0 = 2,0 отримувані односторонні виступи не перевищують (0,12 – 0,13)H0.

Результати експериментальних досліджень формозміни циліндричних заготовок при ОВПП добре узгоджуються з результатами кінцево-елементного моделювання. Максимальна відмінність, яка спостерігається для параметру (h1h)/H0, для умов осаджування заготовок із H0/D0 = 1,0 при R/D0 = 0,5 та = 40 % складає 7,2 %. У інших випадках відмінність між теоретичними та експериментальними даними знаходяться в межах 0,28-6,%. При порівнянні відносних показників формозміни свинцевих (за результатами експерименту) і сталевих (38ХС, за результатами моделювання) заготовок у процесі ОВПП якісних розбіжностей не виявлено. Кількісні розбіжності знаходяться у межах похибки вимірювань (при = 0,2-0,5).

Експериментальні дослідження силового режиму процесу ОВПП здійснювали шляхом аналізу індикаторних діаграм та знаходженням значень приведеного тиску = p/s, де p – середній тиск металу на інструмент. Отримано графічні й аналітичні залежності  = f(, H0/D0, R/D0), які покладені в основу розробки методики розрахунку сили (Р) операції ОВПП:

;   ,   (10)

де ;

;

;  .

Для більш високих заготовок спостерігається більш різке зростання значень приведеного тиску  по ходу осаджування. Порівняльний аналіз результатів скінчено-елементного моделювання силового режиму ОВПП заготовки із даними розрахунків за методикою (10) проведено для конкретного технологічного завдання (рис. 8). Різкий підйом графіків на початковій стадії осаджування пов'язаний зі збільшенням площини контакту заготовки з випуклими плитами, що тиснуть. Відмінність максимумів сил при найбільших обтисках ( = 0,5) не перевищує 10,25 %.

Для оцінки бочкоутворення мідних заготовок у процесах гарячого осаджування плоскими плитами виконували побудову експериментальних графіків виду λб = f(D0/H0; Dид/Hк). Оскільки підготовче осаджування перед штампуванням здійснюють без технологічних мастил, у експерименті використовували незмащений інструмент із максимальним наближенням умов до виробничих. Для функціонального та кількісного аналізу обрано експоненціальну модель виду:

,   (11)

де , ,  – шукані коефіцієнти, які були визначені для умов проведення експерименту та апроксимовані виразами:

 (12)

В основу визначення покладений автоматизований метод перебору. Також були знайдені формули для розрахунку максимальних показників бочкоподібності λб.max та відповідні значення поточних коефіцієнтів контакту хy.max = (Dидк).max,:

. (13)

Розбіжності між даними експерименту за визначенням λб для міді (М1) та результатами розрахунків за моделлю, що описується виразом (11) при використанні коефіцієнтів (12), складає в середньому 13,1 %.

У п’ятому розділі наведено методики аналізу технологічності поковок пластин і пластин із наявністю відростків, показано можливості використання основних результатів роботи. Указано напрямки подальшого формоутворення заготовок після осаджування випуклими подовженими плитами. Керування конфігурацією напівфабрикату, отриманого ОВПП, здійснюють шляхом вибору потрібних та R/D0, крім того на форму профільованої заготовки впливає відношення Н0/D0. Подальше формування заготовок зі сформованим профілем бічної поверхні, як при вертикальному штампуванні, так і у випадку кантування перед штампувальним рівчаком, сприяє вирівнюванню нерівномірності деформації на подальших стадіях штампування (I.1 и II.1, рис.9) або генеруванню елементів форми поковки (I.2, I.3, II.2, II.3, рис. 9). Такий ефект покладений у основу корисної моделі
(Патент № 44484, Україна, від 12.10.09).

Рис. 9. Варіанти технологічних переходів подальшого формоутворення
пр
офільованої заготовки після ОВПП

Шляхом аналізу формозміни заготовок із залучанням розроблених математичних моделей із прогнозування показників нерівномірності деформації при профілюванні ОВПП установлена можливість отримання витягнутих поковок із відношенням поздовжнього розміру (L) до поперечного (B) до L/B = 2,87. Використання ОВПП без кантування напівфабрикату перед штампуванням доцільно при виробництві поковок пластин із співвідношенням L/B  1,1÷1,25, які визнані найбільш технологічними. Визначено, що в діапазоні ε/ = 30-50 % можливим є отримання профільованих заготовок із відростками довжиною w = (0,053÷0,359)h та об’ємом Vотр = (0,03 ÷ 0,08)Vзаг. При штампуванні поковок із односторонніми вертикальними відростками їх величина може бути збільшена у півтора рази.

Розроблено методику розрахунку розмірів заготовки, ступеню деформації осаджування та радіусності осаджувальних випуклих подовжених плит у залежності від геометричних характеристик поковки та її маси. На підставі операції осаджування заготовок випуклими подовженими плитами удосконалено технології гарячого штампування поковок «Пластина» (38ХС, маса поковки 3,77 кг) та «Пластина опірна» (38ХС, маса поковки 4,66 кг) поглинаючого апарату типу Т2 автозчеплення, які виготовляються в цеху №192 ЗАТ «Азовелектросталь» (м. Маріуполь). Досягнуто краще заповнення відростків (вертикального – для поковки «Пластина», бічних – для поковки «Пластина опірна») та формування полотна поковок, виправлено недоштампування зі зниженням товщини облою до нормованих для КГШП 40 МН значень. Економія металу склала 0,41 кг на кожній поковці «Пластина» та 0,746 кг на кожній поковці «Пластина опірна». Для умов ковальсько-пресового цеху ВАТ «МК «Азовсталь» (м. Маріуполь) запропонована та апробована технологія виробництва поковки «Сопло» із міді марки М1 з прогнозуванням бочкоподібності заготовки в процесі осаджування перед подальшим прошиванням-штампуванням. Прийняті до впровадження рекомендації, що враховують доцільність проведення попереднього осаджування після здійснення нерівномірного нагрівання або одностороннього підстуджування нагрітої заготовки. Пропонована технологія дозволяє знизити масу поковки з 8,85 кг до 8,4 кг (економія технічної міді до 5,08%). Також розроблено інструмент, що забезпечує виключення перекосів заготовки при її встановленні на випуклу поверхню (Патент № 52389, Україна, від 25.08.10).

ВИСНОВКИ

У дисертації виконані нові науково-технічні розробки по розвитку способів попереднього профілювання заготовок осаджуванням випуклими подовженими плитами і методів розрахунку технологічних переходів для вдосконалення процесів гарячого об’ємного штампування на пресах, на основі яких отримано рішення актуальних завдань економії матеріальних ресурсів і розширення номенклатури штампованих поковок.

1. У результаті аналізу існуючих технологій штампування на КГШП поковок пластин і круглих у плані встановлено, що для штампування поковок типу пластин і пластин із відростками відсутні раціональні способи профілювання заготовок у штампах КГШП, через що штампування ведуть із підвищеним утворенням облою. Обґрунтовано доцільність профілювання заготовок ОВПП у штамповому просторі КГШП під поковки типу пластин, пластин із відростками тощо, в результаті чого відбувається перерозподіл металу, що сприяє кращому заповненню гравюри штампів при кінцевій формозміні та зниженню відходів металу з обрізом. Показано необхідність прогнозування бочкоподібності при попередньому гарячому осаджуванні мідних (М1) заготовок для врахування в технологічних розрахунках штампування поковок тіл обертання.

2. На основі розрахунку зміщених об’ємів отримані інтегральні вирази для визначення ступеня деформації () при ОВПП, а також рекомендовані інженерні формули для його обчислення.

3. Уперше на основі МСЕ розроблено математичні моделі прогнозування пропонованих для процесів ОВПП відносних показників нерівномірності деформації у висотному, поздовжньому та поперечному напрямках. Установлено характер залежностей даних відносних показників від факторів: радіусності випуклих осаджувальних подовжених плит (R/D0 = 0,5–2,5), ступеня деформації осаджування ( = 0,1–0,5), відношення висоти до діаметру заготовки (H0/D0 = 1,0–2,0), швидкості деформації (= 0,02–30 с-1) і температури (t) для заготовок зі сталі 38ХС (t = 1200–800 °С) і свинцю марки ССу (t=18°С), який служив модельним матеріалом для проведення експерименту. Адекватність отриманих регресійних виразів підтверджена перевіркою за критерієм Фішера.

4. Виконано аналіз енергосилових режимів на профілюючій і подальших штампувальних операціях, особливостей плину металу та закономірностей зміни напружено-деформованого стану при виробництві типових поковок пластин із відростком. Максимальні величини інтенсивностей напружень та інтенсивностей деформацій при штампуванні відповідають ділянкам утворення облою. Розроблено методику розрахунку сили деформування при ОВПП. Визначено, що сила деформування на профілюючій операції в ≈ 45 разів менше від сили кінцевого штампування та не перевищує проектувальний запас КГШП за необхідності суміщення профілювання й штампування за один хід пресу.

5. Виконана експериментальна оцінка адекватності розроблених математичних моделей із прогнозування показників нерівномірності деформації при ОВПП. Відтворюваність експерименту підтверджена перевіркою за критеріями Кохрена Gр = 0,275÷0,54 < Gтабл, де табличне значення Gтабл = 0,544 (q = 0,05). Адекватність статистичного опису підтверджена перевіркою за критерієм Фішера F = 0,859÷1,066 < Fкр, де критичне значення Fкр = 3,3 (q = 0,05). Межі похибок δ, розрахованих за дисперсією адекватності, склали: мінімальне значення 
= 0,879 % (для параметра h1-1 при Н0 = 80 мм, D0 = 40 мм, R = 20 мм, ε = 0,1); максимальне значення  = 10,984 % (для параметра D/3 при Н0 = 80 мм, D0 = 40 мм, R = 20 мм, ε = 0,2).

6. Уточнена методика й виконане кількісне оцінювання бочкоутворення при гарячому осаджуванні мідних заготовок (М1) із діапазоном початкових співвідношень D0/H0 = 0,511÷1,917. Функціональний аналіз залежності λб = f(D0/H0; Dидк) дозволив отримати регресійні вирази для розрахунку максимальних показників бочкоподібності та поточних коефіцієнтів контакту, при яких вони реалізуються. Співставлення результатів розрахунку коефіцієнтів бочкоподібності міді за пропонованою методикою з експериментальними даними показало добру збіжність із середньою похибкою 13,1%.

7. Визначені можливі напрямки подальшого формотворення із профільованих заготовок, отриманих ОВПП, поковок типу пластин, пластин із відростками, поковок циліндричної та двотаврової форми. Розроблено методику визначення параметрів H0, D0, R, e при розрахунках переходів штампування, при цьому встановлено, що найбільш технологічними є поковки пластин із співвідношенням поздовжнього розміру до поперечного L/B  1,1÷1,25. Обґрунтована можливість отримання витягнутих поковок із співвідношенням L/B ≤ 2,87 при виконанні кантування профільованої заготовки після ОВПП ( = 20-50%, R/D0 = 0,5–2,5) перед укладанням у штампувальний рівчак. Установлено гарантоване отримання профільованих заготовок із відростками довжиною w = (0,053÷0,359)h та об’ємом кожного Vотр = (0,03 ÷ 0,08)Vзаг.

8. Отримані результати використані при вдосконаленні технології гарячого штампування ряду поковок у виробничих умовах ТОВ «Стредл файненс групп» та ЗАТ «Азовелектросталь» (м. Маріуполь). При штампуванні поковки «Пластина» (3,77 кг, 38ХС) досягнуто економію металу 0,41кг на кожному виробі, що складає 7,45 % від маси заготовки або 11 % від маси поковки; при штампуванні поковки «Пластина опірна»(4,66 кг, 38ХС) досягнуто економію 0,746 кг (10,3% від маси заготовки або 16 % від маси поковки). Розроблена технологія виробництва мідної (М1) поковки «Сопло», з технологічними рекомендаціями щодо нерівномірного нагрівання або підстуджування, яка прийнята до впровадження на ОАО “МК Азовсталь”. Технологія дозволяє знизити масу поковки з 8,85 кг до 8,4 кг, що відповідає економії міді до 5,08 % на кожній поковці. Розроблений інструмент, що забезпечує фіксацію та виключає перекоси заготовки при її встановлюванні на випуклу робочу поверхню.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1.  Бурко В. А. Совершенствование технологических процессов штамповки поковок пластин // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – Хмельницький: ХНУ, 2008. – № 6. – С. 64–67.
  2.  Кухарь В. В. Неравномерность деформации при свободном формоизменении заготовок из цветных металлов и сплавов / В. В. Кухарь, О. А. Лаврентик, В. А. Бурко // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2006.– Вип.16. – С.123–127.
  3.  Кухарь В. В. Напряженно–деформированное состояние и степень использования запаса пластичности на боковой поверхности осаженных заготовок при различных условиях на контакте / В. В. Кухарь, К. К. Диамантопуло, В. А. Бурко // Удосконалення процесiв та обладнання обробки тиском у машинобудуваннi та металургii: зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2007. – С. 157–162.
  4.  Кухарь В. В. Смещенные объемы при осадке цилиндрических заготовок выпуклыми плитами / В. В. Кухарь, В. А. Бурко // Обработка материалов давлением. – Краматорск: ДГМА, 2008. – № 1 (19). – С. 177–182.
  5.  Кухарь В. В. Разработка математической модели и программного обеспечения для описания формоизменения при осадке заготовок плитами различной конфигурации / В. В. Кухарь, О. А. Лаврентик, В. А. Бурко // Захист металургійних машин від поломок. – Маріуполь: ПДТУ, 2008. – Вип. 10. – С. 53–57. 
  6.  Кухарь В. В. Моделирование формоизменения металла при осадке цилиндрических заготовок выпуклыми продолговатыми плитами / В. В. Кухарь, С. А. Короткий, В. А. Бурко // Вісник Хмельницького національного університету.– Хмельницький: ХНУ, 2008.– № 5. – С. 204–208.
  7.  Кухарь В. В. Исследование особенностей формоизменения цилиндрических заготовок при осадке выпуклыми продолговатыми плитами / В. В. Кухарь, В. А. Бурко // Металлургическая и горнорудная пром–сть. – 2009. – № 1.– С. 66–68.
  8.  Бурко В. А. Анализ напряженно-деформированного состояния и силовых режимов при многопереходной штамповке поковок пластин / В. А. Бурко, В. В. Кухарь, С. А. Короткий // Вестник национального технического университета «ХПИ». Сб. научн. тр. Тематический выпуск: Новые решение в современных технологиях. – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2010. - № 43. – С. 35–47
  9.  Кухарь В. В. Совершенствование технологии штамповки на КГШП поковок для деталей поглощающих аппаратов / В. В. Кухарь, В. А. Бурко, С. А. Короткий, Е. Ю. Балалаева // Обработка материалов давлением. – Краматорск: ДГМА, 2010 –№ 3 (24). – С.69–75.
  10.  Пат. 44484 Україна, МПК(2009) В21К 1/00, В21J 5/00. Спосіб штампування поковок пластин / В. В. Кухар, В. А. Бурко, О. О. Лаврентік, А. В. Дубініна. № 200902832; заявл. 26.03.2009; опубл. 12.10.2009, Бюл. №19. 5с.: іл.
  11.   Пат. 52389 Україна, МПК(2009) В21J 5/00, В21J 13/02. Інструмент для осаджування заготовок / В. В. Кухар, В. М. Почупей, І. В. Тахтамиш, В. А. Бурко. № u201001897; заявл. 22.02.2010; опубл. 25.08.2010, Бюл. №16. 2с.: іл.
  12.  Кухарь В. В. Экспериментальные исследования формоизменения цилиндрических заготовок при осадке выпуклыми продолговатыми плитами / В. В. Кухарь, В. А. Бурко // Металлургические процессы и оборудование. – 2008. – № 4 (14). – С. 35–39.
  13.  Кухарь В. В. Многофункциональная математическая модель формоизменения при осадке цилиндрических заготовок выпуклыми плитами / В. В. Кухарь, В.А. Бурко // Тези доповідей Міжнародної науково-технічної конференції „Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском і автотехнічних експертизах”. Вінниця: ВДПУ, 2006 р. – С. 107–109.
  14.  Кухарь В. В. Математическая модель тепловых процессов в штампе и остывающей неравномерно нагретой заготовке/ В.В. Кухарь, В.А. Бурко // Тезисы Международной научно–технической конференции «Машины и платическая деформация металлов», посвященной 100–летию со дня рождения С. З. Юдовича, Запорожье, 20–23 ноября, 2007. – Запорожье: ЗНТУ, 2007. – С. 37–38.
  15.  Кухарь В. В. Бочкообразование при осадке черных и цветных металлов и сплавов / В. В. Кухарь, О. А. Лаврентик, В. А. Бурко // Труды международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов». 26-28 сентября 2007 г. – Санкт-Петербург: из-во СПбГПУ, 2007. - С. 347– 351.
  16.  Бурко В. А. Особенности деформации цилиндрических заготовок выпуклыми плитами / В. А. Бурко, В. В. Кухарь // Сборник тезисов II международной научно–технической конференции молодых специалистов «Азовмаш–2008» при участии ЮНЕСКО. – Мариуполь: ОАО «Азовмаш», 2008. – С. 85–86.
  17.  Бурко В. А. Неравномерность деформации при обжатии заготовок выпуклыми плитами в процессах производства поковок пластин / В. А. Бурко, В. В. Кухарь // Тез. докл. VIII Международной научно–технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК им. Ильича». – Мариуполь: ОАО «ММК им. Ильича», 2008. – С. 32–33.
  18.  Кухарь В. В. Моделирование формоизменения заготовки при осадке выпуклыми продолговатыми плитами / В. В. Кухарь, С. А. Короткий, В. А. Бурко // Неделя металлов в Москве. 11–14 ноября 2008 г.: сборник трудов конференции. – М.: Изд-во ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ им. акад. А. И. Целикова, 2009. – С. 443–448.

Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві:

[2],[3],[5],[7],[12],[13],[15] – взято участь у розробці методик і проведенні експериментів щодо визначення відносних параметрів формозміни заготовок при осаджуванні інструментом різної конфігурації, виконано статистичну обробку та аналіз результатів; [9],[10],[11],[14],[17] – обґрунтовано раціональні технологічні параметри профілювання заготовок при вдосконаленні процесів гарячого об’ємного штампування поковок  пластин;  [4],[16] – отримано розрахункові залежності для визначення ступеня деформації при ОВПП ; [6],[8],[18] – проведено математичне моделювання й аналіз відомостей із формозміни заготовок із сталі 38ХС при ООДП.

АНОТАЦІЯ

Бурко В.А. Удосконалення технології гарячого об’ємного штампування попереднім осаджуванням заготовок профільними плитами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском. – Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2010 р.

Дисертаційна робота направлена на рішення науково-технічної задачі удосконалення технологій гарячого об’ємного штампування поковок типа пластин і тіл обертання на основі розвитку способів попереднього профілювання заготовок осаджуванням, які виконують на пресовому устаткуванні, та розробки рекомендацій до проектування технологічних переходів.

Проведено теоретичне визначення ступеня деформації осаджування заготовок випуклими подовженими плитами (ОВПП) через відносні зміщені об’єми. На основі методу скінчених елементів та планування експерименту розроблені математичні моделі для прогнозування формозміни заготовок при ОВПП із урахуванням впливу геометрії інструменту, розмірів, ступеня деформації та властивостей матеріалу заготовки. Виконаний аналіз напружено-деформованого стану, силових та деформаційних режимів на переходах профілювання заготовок ОВПП та подальшого штампування у попередньому й завершальному рівчаках типової поковки пластини.

Експериментально перевірені закономірності плину металу та визначені показники нерівномірності деформації заготовок при ОВПП. Досліджені особливості силового режиму й отримана розрахункова залежність для визначення питомого тиску при ОВПП. Виконана кількісна оцінка бочкоутворювання мідних (М1) заготовок при осаджуванні плоскими плитами.

На основі результатів досліджень визначені напрями подальшої формозміни заготовок, що спрофільовані операціями ОВПП. Розроблені технологічні процеси та рекомендації з проектування переходів гарячого об’ємного штампування поковок пластин із відростками і тіл обертання. Впровадження результатів роботи у виробництво дозволило досягти економії металу (М1 та 38ХС) на рівні 5-16 %.

Ключові слова: заготовка, профілювання, гаряче штампування, формозміна, випуклі подовжені профільні плити, поковка.

АННОТАЦИЯ

Бурко В.А. Совершенствование технологий горячей объемной штамповки предварительной осадкой заготовок профильными плитами. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 – Процессы и машины обработки давлением. - Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, Луганск, 2010 г.

Диссертационная работа направлена на решение научно-технической задачи совершенствования технологий горячей объемной штамповки поковок типа пластин и тел вращения на основе развития способов предварительного профилирования заготовок осадкой, выполняемых на прессовом оборудовании, и разработки рекомендаций к проектированию технологических переходов.

Повышение эффективности процессов горячей объемной штамповки на основе экономии материальных и энергетических ресурсов при расширении номенклатуры поковок, штампуемых на прессах, является приоритетным направлением развития машиностроительной отрасли. Подготовительное профилирование заготовок осадкой в штампах КГШП требует знаний закономерностей влияния профиля выпуклого инструмента и технологических режимов на формоизменение.

В диссертации проведено теоретическое определение такого технологического параметра, как степень деформации при осадке профильными выпуклыми продолговатыми плитами (ОВПП), методом вычисления относительного смещенного объема. Получены теоретические и упрощенные инженерные выражения для расчета степени деформации заготовки. Разработана расчетная схема, адоптированная для теоретического и экспериментального определения относительных показателей неравномерности деформации в высотном, продольном и поперечном направлении заготовки после ОВПП.

На основе метода конечных элементов разработана математическая модель формоизменения заготовки при ОВПП. Путем численной реализации модели согласно плану полного факторного эксперимента получены регрессионные зависимости относительных показателей формоизменения заготовок из стали 38ХС и свинца ССу (модельный материал) от влияющих факторов: степени деформации осадки, радиусности плит, отношения высоты к диаметру заготовки, температуры и скорости деформации. Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния, силовых и деформационных режимов на переходах профилирования заготовок ОВПП и дальнейшей штамповки в предварительном и окончательном ручьях типовой поковки пластины с отростком.

На основе экспериментальной проверки закономерностей течения металла и изменения относительных показателей неравномерности деформации при ОВПП подтверждена адекватность разработанных математических моделей и приемлемость допущений, приятых в теоретическом анализе, в зависимости от размеров заготовки, радиусности плит, степени деформации при осадке. Экспериментально проанализированы особенности силового режима при ОВПП и получено расчетное выражение для определения приведенного давления формоизменении. Экспериментально исследовано бочкообразование медных (М1) заготовок при горячей осадке плоскими плитами и предложена методика учета бочкообразности меди в технологических процессах производства медных поковок тел вращения.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований определены направления дальнейшего формоизменения заготовок, профилированных ОВПП. Разработаны рекомендации по определению групп технологичных поковок по критериям формы методика выбора технологических переходов штамповки. Основные результаты диссертационной работы в виде технологических рекомендаций, методик расчета переходов профилирования и технологий штамповки поковок «Пластина», «Пластина опорная», «Сопло», охлаждаемых пластин внедрены или переданы для промышленного освоения на ряд промышленных предприятий г. Мариуполя: ООО «Стредл файненс груп», ЗАО «Азовэлектросталь», ОАО «МК «Азовсталь», а также использованы при чтении ряда специальных дисциплин в учебном процессе ПГТУ.

Ключевые слова: заготовка, профилирование, горячая штамповка, формоизменение, выпуклые продолговатые профильные плиты, поковка.

ABSTRACT

Burko V.A. The improvement of technology of hot volumetric forging by preliminary upsetting of billets by profiled flags. – The manuscript.

The Dissertation for Candidate degree in Engineering (Ph.D), speciality 05.03.05 – Processes and Machines of plastic working. East-Ukrainian Volodymir Dal National University, Lugansk, 2010.

The dissertation thesis is directed on the decision of scientific and technical task of improvement of technological processes for hot die-forging of forging parts like plates and bodies of rotation on the base of development of methods of billets preforming by upsetting for makes by press equipment.

The theoretic determination of deformation degree during upsetting of billets by longitudinal convex flags (ULCF) was executed through the relative displaced volume method. Mathematic models for predicting of shape changing of billets during ULCF with discount of influence a tool geometry, dimensions, deformation degree and material of billets was carry out on the base of finite elements method and experiments planning. Analyze of stress-strain conditions, force mode and workpiece strained state was made during transiting by forming and next forging in preparing and finished dies for board type forging-part.

Regularities of metal flow were designed and indexes of deformation irregularity were determinate in experimental research of ULCF. Specifically states of force mode were researching and model for calculation of pressure during ULCF was carrying out. The estimate of barreling of cooper billets during upsetting by flat flags was executed.

On the basis of the received results the directions of next forge treatment of ULCF profiled billets were determinate. Technological processes and recommendation for design of hot die-forging removing works of forging parts like plates and bodies of rotation were carry out. Inculcate of results of dissertation work in industry field allowed attaining the metal (M1 and 38XC) economy at the level of 5-16 %.

Key words: billet, profiling, hot forging, forming, longitudinal convex profiled flags, forging-part.


Підписано до друку 7.02.2011 р. Формат 60х90/16

Ум.друк.арк. 0,9. Тираж 100 прим. Зам. № 49

Надруковано в поліграфічному центрі
Приазовського державного технічного університету

87500, м.Маріуполь, вул. Університетська, 7


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

65166. Сообщения о монгольском нашествии на Русь в некоторых зарубежных источниках: к вопросу о преобладании стереотипов и мифов над фактами 85.5 KB
  Данное сочинение представляет собой отчет о поездке его в качестве папского посланника к монгольскому хану в 1245-1247 гг. Эта мысль подтверждается и сообщением южнорусской Ипатьевской летописи о гибели Юрия Всеволодовича наиболее близким по содержанию к Истории Фомы Сплитского...
65167. «Вторая империя» монголов: притязания и действительность 144.5 KB
  В настоящей работе мы намерены проанализировать статус второй империи Чингизидов и выяснить насколько формальный статус соответствовал политической реальности. Полагаем что первые шаги к восстановлению империи были сделаны именно на рубеже XIII-XIV вв.
65168. К вопросу о переходе власти в государствах Чингизидов. Золотая Орда в 1358-1362 гг.: династический кризис и феномен самозванства 153 KB
  Также мы попытаемся разобраться с проблемой самозванства ряда претендентов на трон в этот период – кажется единственный беспрецедентный период в истории Золотой Орды когда к власти приходили правители с сомнительным происхождением.
65169. Мамай летописный и Мамай исторический (попытка развенчания стереотипов) 214 KB
  Личность Мамая выдающегося правителя Золотой Орды Улуса Джучи второй половины XIV в. Безусловно такая задача была бы практически нерешаемой если бы в нашем распоряжении были только упомянутые нарративные источники с негативной оценкой деятельности Мамая и собственные логические умозаключения.
65170. «Закон», «обычай», «традиция» средневековых монголов в «Книге о тартарах» 81 KB
  Книга о тартарах Иоанна де Плано Карпини имеет большую ценность для исследователей права средневековых монголов поскольку в ней представлен взгляд европейского современника который к тому же побывал в Монгольской империи в эпоху преобразований.
65171. Золотоордынские ярлыки Русской Церкви как пример правоотношений светской и духовной власти на государственном и надгосударственном уровне 50 KB
  Ярлыки русской церкви представляют собой в общемто весьма распространенный тип ярлыков выдававшихся и в Монгольской империи и в ее отдельных улусах. Надо полагать что выдача ярлыков русской церкви осуществлялась всеми золотоордынскими ханами начиная с самых первых за исключением...
65172. К вопросу о судебной реформе крымского хана Мурад-Гирея (по сведениям «Семи планет» Сейида Мухаммеда Ризы) 29 KB
  Дальнейшая политика Мурад Гирея свидетельствовала о его лояльности: он постоянно являлся в Стамбул активно участвовал в войнах империи. На наш взгляд действия Мурад Гирея являлись популистской акцией попыткой укрепления собственного имиджа в глазах подданных.
65173. ОБРАЗ МАМАЯ В РУССКОМ ЛЕТОПИСАНИИ КАК СРЕДСТВО ДЕЛЕГИТИМИЗАЦИИ ВЛАСТИ ОРДЫНСКОГО ХАНА 132 KB
  В отечественной историографии правитель Золотой Орды Мамай удостоился самых отрицательных отзывов какими только характеризовались враги России. Эти характеристики могут быть отнесены к проводимой им в отношении Руси политики но некоторые источники...
65174. ОБЫЧАЙ И ЗАКОН В ПРАВЕ КОЧЕВНИКОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ (ПОСЛЕ ИМПЕРИИ ЧИНГИС-ХАНА) 78 KB
  Другие же ногайские орды казахские узбекские монгольские сибирские ханства по мнению исследователей сделали в своем развитии шаг назад и из государств трансформировались в вождества; соответственно развитая система писанного права существовавшая...