Введение к работе
Актуальность работы. Порошковая металлургия является одной из быстро взвивающихся технологий современного машиностроения. Её методы' позволяют олучать изделия разнообразных форм и назначений, которые находят широкое рименение в различных областях науки и техники.
Порошковая металлургия обладает рядом преимуществ перед другими пособами изготовления деталей. Её использование повышает производительность руда в 1.5-2 раза. При этом потери материалов не превышают 5-10%, в то время как ри других способах обработки они составляют 40-60% и более. Значительно окращается количество операций.
Распространенными деталями в современных технических устройствах вляются тонкостенные втулки с отношением высоты к толщине стенки H/S>10. Это кладыши подшипников скольжения, разнообразные пористые фильтры; детали с собыми свойствами - изоляторы, резонаторы, элементы адсорбционных насосов, роводники пучков высоких энергий и др. Производство таких деталей составляет от іиллионов штук в год в общем машиностроении до единиц для устройств пециального назначения.
Важнейшей технологической операцией в порошковой металлургии является рессование, она определяет не только размеры и форму деталей, но и их ксплуатационные свойства. Детали типа "тонкостенная втулка" относятся к особо ложным для прессования. Традиционно оно осуществляется в изостатах 'идростатах), что связано с большими капитальными вложениями в освоение роизводства и низкой производительностью процесса. К сожалению, из-за малой зученности не нашел должного применения способ эластостатического прессования ЭСП), который обладает рядом преимуществ перед своим аналогом -адростатическим прессованием: простотой и универсальностью оборудования и снастки; высокой производительностью; возможностью создания в порошковой аготовке разнообразных схем напряженно-деформированного состояния; легкостью іеханизации и автоматизации, что дает возможность его использования в гибких втоматизированных производствах; менее жесткими требованиями к технике езопасности.
В связи с этим актуальным является исследование технологических озможностей и параметров процесса ЭСП тонкостенных втулок из порошков, а также азработки методики их расчета.
Цель работы: Для расширения номенклатуры деталей получаемых методами орошковой металлургии исследовать технологические возможности и параметры роцесса эластостатического прессования тонкостенных втулок из порошковых іатериалов.
В соответствии с поставленной целью основными задачами работы являлись:
-определить технологические свойства полиуретана, необходимые для построения расчетной модели процесса ЭСП (модуль сдвига, модуль объемно? сжимаемости, модуль упругости, коэффициент Пуассона);
-определить функции плотности порошков, входящие в определяющие соотношения и необходимые для построения расчетной модели процесса;
-разработать математическую модель процесса эластостатического прессованиг втулок из порошка, определить НДС в эластичном формующем элементе ^ порошковой втулке;
-разработать и программно реализовать на ЭВМ алгоритм решения порошкової части модели;
-экспериментально исследовать процесс эластостатического прессования втулої из порошков, проверить корректность разработанной расчетной модели;
-провести математический эксперимент по оценке влияния параметров процессе (давления прессования, толщины засыпки, отношения толщины засыпки к внутреннему радиусу втулки) на плотность втулки и ее распределение по толщине и высоте величину разноплотности и разнотолщинности;
-разработать рекомендации по улучшению качества втулок, получаемых ЭСП ^ проектированию реальных технологических процессов.
Научная новизна работы заключается в комплексном исследовании процесе: эластостатического прессования тонкостенных втулок из порошковых материалов Являются оригинальными и имеют самостоятельное практическое значенж содержащиеся в работе:
-расчетная модель ЭСП втулок из порошковых материалов;
-алгоритм численного решения для построенной расчетной модели процесса, і котором реализован метод конечных элементов.;
-проведенное экспериментальное исследование процесса ЭСП тонкостенны) втулок из порошковых материалов;
-расчетно-экпериментальная методика определения упругих свойстї полиуретана, знание которых позволило провести моделирование напряженно деформированного состояния в полиуретане с большей достоверностью;
-расчетно-экспериментальная методика определения функций плотносп порошков, необходимых для моделирования НДС и прогнозирования распределена плотности в прессовке по предложенной расчетной модели процесса ЭСП втулок и: порошка.
На защиту выносятся: математическая модель процесса зластостатическогс прессования втулок из порошка; программная реализация порошковой части данноі модели для ПК типа IBM PC; результаты экспериментальной проверки корректносп разработанной математической модели; примеры расчета параметров НДС при ЭСГ втулок из порошка; рекомендации по проектированию оснастки для зластостатическогс прессования тонкостенных втулок.
Практическая ценность работы. Могут иметь практическое применение разработанные и апробированные методики определения параметров процесса ЭСГ втулок из порошковых материалов; программа расчета НДС в осесимметричноі порошковой детали monolitexe; расчетно-экспериментальная методика определени'
єхнологических свойств полиуретанов, а также функций плотности порошков; рограмма ^ляпроектирования технологических процессов ЭСП втулок из порошка tulka.exe; рекомендации по конструированию оснастки.
Публикация и апробация работы. Основное содержание диссертации тражено в трех печатных работах. Материалы работы доложены на Российской аучно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических ниверситетах" (С.-Петербург, СПбГТУ, 1997 г.); "Научно-технической конференции спирантов и студентов. 24-ой юбилейной Недели науки СПбГТУ" (С.-Петербург, ;П6ГТУ, 1996 г.).
Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, аключения, списка литературы и приложения. Она содержит 105 машинописных траниц текста, включая 54 рисунка, 5 таблиц и приложения на 63 страницах.