Введение к работе
Актуальность работы. Осесимметричные стержневые детали (эле-иеяты) с заданиями характеристиками материала находят применение в їзделиях точного машиностроения. Большая роль в технологическом збеспечении конструктивных Параметров и заданных характеристик материала стержневих элементов принадлежит процессам холодной объем-гой штамповки (ХОШ). Использование для формообразования процессов 10Ш позволяет получать высокие механические свойства и малодефект-іую структуру материала деталей, испытывающих при эксплуатации 'дарныэ нагрузки и большие скорости деформации.
Применение для изготовления стержневых деталей (элементов) с інсокой проникающей способностью и динамической прочностью высоко-тлеродистых и легированных сталей приводит к технологическим труд-іостям, связанным с высоким сопротивлением деформированию и пони-сенной пластичностью обрабатываемых сталей.
С другой стороны, известные экспериментальные данные показали, [то динамическая прочность элементов изделий существенно зависит гг-олько от механических, но и от структурных характеристик повре,». ;енности материалов микродефектами. Поэтому повышение эксплуатационных характеристик изделий динамического действия связано с наделим технологическим прогнозированием как.механических, так и харак-еристик поврежденности микродефектами их материалов.
Обзор существующих подходов к проектированию технологии изго-овления изделий со стержневыми элементами динамического действия оказал, что они основываются на существующем опыте производства «алогичных деталей о учетом механических свойств обрабатываемых атериалов и приводят, как правила, к значительному объему работ по тработке технологии и проведению эксплуатационных испытаний. В вязи с этим приобретают актуальное значение методы проектирования ехнологии их иеготовления с надежным прогнозированием механических врйств и характеристик поврежденности обрабатываемых материалов, оэтому решаемая научная задача совершенствования методов проекти-ования технологии холодного деформирования осесиммётричных стерж-евнх деталей с высокими прочностными характеристиками является ак-уальной.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с отраслевым ланом машиностроения и госбюджетной темой 22-91 Тульского госу-
дарственного технического университета.
Дель работы. Совершенствование методов проектирования технологии холодного деформирования осесншетричнщ стердневых деталей, направленное на достижение их высокой прочности при ударных нагрузках.
Метод исследования. Для достижения поставленной цели использовались теория пластического течения металлов, кинетические модели посрекленности деформируемых материалов, численные методы решения систем дифференциальных уравнений в частных производных, систематизированные экспериментальные данные по механическим и структурным характеристикам деформируемых материалов и база данных по существующим технологиям изготовления изделий со стержневыми элементами. В работе нашли применение теория математического моделирования и численный эксперимент на ЭВМ.
Автор защищает:
-
Критерий повревденности деформируемых металлов микропорами с учетом роста их плотности, числа и размеров.
-
Результаты исследования нестационарных процессов холодного деформирования осескмметричных стерлшевых деталей с прогновирова-. нием их механических свойств и характеристик повревденности деформационными микродефектами.
-
Усовершенствованную методику проектирования технологии ХОШ стержневых элементов изделий с высокими прочностными характеристиками.
-
Программное обеспечение и рееудьтаты машинного проектирования технологии изготовления изделия со стержневыми элементами.
Научная новизна.
1. Предложен критерия ловреіщенности деформируемых металлов с учетом роста плотности, числа и размеров микропор, повволяющий прогнозировать опасность образования крупных полостных дефектов, влияющих на динамическую прочность готовых изделий.
Z. Выполнен анализ пластического формообразования стержневых элементов на основе решения основных уравнений осесимметричной деформации в напряжениях и'скоростях.
3. Установлено распределение механических съойетв и характерне-
тик поврежденности материала стержневых деталей с различными конструктивными элементами.
4. На основе проведенного анализа и технологического опыта отрасли разработана усовершенствованная методика проектирования технологии ХОШ стержневых деталей с высокими прочностными характеристиками.
Практическая ценность и реализация работы.
Результаты анализа процессов пластического формообразования стержневых элементов дают возможность более обоснованно выбирать технологические параметры и надежно прогнозировать их прочностные характеристики. Разработанная усовершенствованная методика позволяет проектировать технологию изготовления стержневых деталей из сталей с высокими прочностными характеристиками. Показана возможность расчета более оптимальных условий деформирования по сравнению с применяемыми подходами, с точки зрения рационального использования пластически;; свойств обрабатываемых материалов и обеспечения надежных силовых условий работы деформирующего инструмента.
На основе результатов проведенных исследований и методики создана расчетная программа, которая апробирована в структуре системы автоматизированного проектирования технологии для изготовления узлов сборки изделий со стержневыми элементами динамического действия.
Проектирование технологии с надежным прогнозированием свойств материала готовых изделий позволяет сократить объем работ, связанный о отработкой технологии и проведением дорогостоящих эксплуатационных испытаний.
Отдельные вопросы научных исследований включены з учебную дисциплину "Технологическая механика" и тематику научной работы со студентами.
Апробация работы и публикации.
Результаты исследований доложены на республиканской научно-технической конференции "Вопросы раавития технологии, оборудования и автоматизации кузнечно-штамповочного производства" (Тула, ВНТОМАШ. 1989 г.), отраслевом научно-техническом семинаре по проблемам технологии (г.Климовен, 19S0 г.), научно-технических конференциях Тульского государственного технического университета (г.Тула, 1990-1995 г.г.).
По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, ваключения, списка использованных источников ив 130 наименований, приложения и содераит 113 страниц основного машинописного текста, 47 иллюстраций, 8 таблицы. Общий объем работы 05 страниц.