Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Пыхтунова Светлана Викторовна

Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки
<
Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Пыхтунова Светлана Викторовна. Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.05.- Магнитогорск, 2006.- 137 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/3086

Содержание к диссертации

Введение

1. Аналитический обзор

1.1. Способы изготовления тел вращения конусообразной формы 6

1.2. Анализ методов исследования процесса поперечно-клиновой прокатки и влияния конструктивных параметров инструмента на напряженно-деформированное состояние и усилие деформации 13

1.3. Особенности процесса поперечно-клиновой прокатки при изготовлении дюбелей 21

1.4. Цель и задачи работы и их обоснование 24

2. Исследование деформированного состояния при поперечно-клиновой прокатке дюбелей 27

2.1. Методика проведения экспериментального исследования деформированного состояния заготовки дюбеля .27

2.1.1. Методика оценки конечного деформированного состояния 27

2.1.2. Методика оценки текущего деформированного состояния 29

2.1.3. Методика оценки деформаций внутри /'-го цикла в основной стадии процесса поперечно-клиновой прокатки 31

2.2. Разработка модели деформированного состояния заготовки при поперечно-клиновой прокатке дюбелей. Основные положения и допущения 38

2.3. Анализ деформированного состояния заготовки при поперечно-клиновой прокатке острия дюбеля 44

2.3.1. Конечное деформированное состояние острия дюбеля 44

2.3.2. Текущее деформированное состояния заготовки при поперечно-клиновой прокатке острия дюбеля 47

2.3.3. Деформированное состояние заготовки внутри /-го цикла в основной стадии процесса поперечно-клиновой прокатки 50

2.4. Анализ влияния конструктивных параметров инструмента на распределение деформации 58

Выводы 66

3. Оценка влияния знакопеременной деформации на свойства стали марки 70 в процессе поперечно-клиновой прокатки 68

3.1. Анализ влияния знакопеременной деформации на свойства стали марки 70 68

3.2. Экспериментальная проверка реологической модели 75

3.2.1. Метод измерения твердости 75

3.2.2. Микроструктурный анализ 78

Выводы 79

4. Совершенствование процесса поперечно-клиновой прокатки дюбелей на основе исследования контактных напряжений и энергосиловых параметров 81

4.1 Моделирование процесса поперечно-клиновой прокатки и исследование контактных напряжений 81

4.2 Анализ распределения контактных напряжений и усилий при поперечно-клиновой прокатке 89

4.3 Влияние технологических факторов и конструктивных параметров инструмента на распределение контактных напряжений и усилий деформации при прокатке дюбелей 92

4.4. Разработка мероприятий по совершенствованию процесса острения и технологического инструмента при производстве дюбелей методом поперечно-клиновой прокатки 96

Выводы 99

Заключение 100

Библиографический список 103

Приложения 113

Введение к работе

Метизная подотрасль является последним (четвертым) переделом металлургической промышленности и прямым поставщиком продукции, поэтому, обеспечивая более глубокий передел продукции сортового производства, способна повысить эффективность металлургической отрасли в целом. Обший объем российских произведенных метизов к мировому производству составляет около 2%, а на крепежные изделия приходится не менее 50% от общего импортируемого объема по этой товарной группе.

Динамично развивающаяся строительная отрасль повышает спрос на крепежные изделия и, в частности, на дюбели. В настоящее время изделиям этого вида, поставляемым на внутренний рынок российскими производителями, составляют конкуренцию изделия из стран Юго-Восточной Азии, таких как Китай, Тайвань, Южная Корея. Для того, чтобы российские изделия, в том числе и дюбели, имели коммерческий интерес на внутреннем рынке, необходимо обеспечить их конкурентоспособность за счет повышения эффективности производства и качества продукции.

Основным производителем дюбелей-гвоздей в Российской Федерации является ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод». В ОАО «ММКЗ» технологические операции штамповки и острения дюбелей выполняют на отечественных автоматах-комбайнах А1918. Операцию острения осуществляют способом холодной поперечно-клиновой прокатки на накатном устройстве этого автомата-комбайна.

Исследованию процесса поперечно-клиновой прокатки тел вращенш. и разработке специализированных прокатных комплексов посвящены работы: А.Ф. Балина, А.И. Целикова, B.C. Смирнова, П.К. Тетерина, К.Н. Шевченко, И.В. Рогова, В.А. Клушина, Е.М. Макушка, В.Я. Щукина, Г.В. Андреева, А.С. Дубень, В.Л. Колмогорова, А.Н. Давидович, СВ. Орловского, В.М. Сегала, СП. Грановского, Ю.Н. Веремеевой, Л.Н. Никольского, Н.Т. Удовина, В.И. Рахма-

нова и др. Однако рассматриваемые авторами вопросы характерны для горячей поперечно-клиновой прокатки. Вопросы технологии, оборудования и инструмента для холодной поперечно-клиновой прокатки изучены недостаточно. Это в значительной степени относится к процессу поперечно-клиновой прокатки, применяемой при формировании острия дюбеля.

Важной технологической операцией, определяющей эффективность процесса и качество изделий, является операция острения дюбелей.

Операция острения дюбеля способом поперечно-клиновой прокатки имеет ряд особенностей: цикличность процесса, возникающие знакопеременные деформации и большие конечные деформации в вершине острия. Кроме того, процесс поперечно-клиновой прокатки реализован на широко распространенном действующем кузнечно-прессовом оборудовании, имеющем в составе резьбонакатные автоматы, которые предназначены для накатки резьбы на стержневых крепежных изделиях типа шурупов, винтов из стали марки 10, а не марки 70, которую применяют при изготовлении дюбелей. Последнее обстоятельство обуславливает необходимость совершенствования режимов деформации и параметров технологического инструмента, в значительной степени адаптированных к производственным условиям. Выбор рациональных деформационных режимов ограничен минимально допускаемыми конструктивными изменениями параметров существующего инструмента резьбонакатного устройства данного автомата-комбайна.

В связи с этим, актуальным является проведение исследований деформационно-силовых параметров процесса холодной поперечно-клиновой прокатки с целью повышения эффективности процесса острения дюбелей.

Анализ методов исследования процесса поперечно-клиновой прокатки и влияния конструктивных параметров инструмента на напряженно-деформированное состояние и усилие деформации

Основы поперечно-клиновой прокатки были разработаны советскими учеными [42-59]. Впервые промышленное применение метод поперечно-клиновой прокатки нашел в конце 40-х годов при изготовлении заготовок под штамповку шатуна двигателя на Горьковском автозаводе. В эти же годы во ВНИИМетМаш под руководством Целикова А.И. создано несколько ста-нов для прокатки велосипедных втулок и др. деталей [60]. Значительный вклад в разработку оборудования и технологии внесен физико-техническим институтом АН БССР [61, 62], ЭНИКМаш (г. Воронеж) [63], ПКТИ (г. Горький) [49, 64], НИИТМаш (г. Волгоград) [65, 66]. За рубежом процесс поперечной прокатки успешно развивался фирмами «Вэб комбинат умформтехник» (ГДР) [67, 68], «Смераловы заводы на-родни подник» (ЧССР) [69], «Дженерал Моторс» (США), «Митсубиши юкоге кабушике кайша» (Япония) [70].

Значительный вклад в развитие теории, технологии и оборудования для, поперечно-клиновой прокатки внесли ученые Целиков А.И., Федосов Н.М, Соколов A.M., Смирнов B.C., Балин А.Ф., Бугара Ю.П., Андреев Г.В., Клу-шин В.А., Макушок Е.М., Давидович А.Н., Орловский СВ., Сегал В.М., Щукин В.Я., Рогов И.В., Грановский СП., Ефанов В.И., Веремеева Ю.Н., Дулов Г.А., Никольский Л.Н., Удовин Н.Т., Рахманов В.И. и др.

Изделия, получаемые поперечно-клиновой прокаткой, в большинстве своем имеют довольно большие размеры, поэтому их прокатка осуществляется в горячем состоянии: детали типа ступенчатых валов с цилиндрическими, коническими и сферическими поверхностями, с продольными и поперечными канавками, с плавными или резкими переходами между отдельными ступенями, например, вал электродвигателя, ось сеялки, ниппель шланга высокого давления, пальцы свеклоуборочного комбайна, зубья бороны, ось скребкового транспортера, вторичные валы коробки передач и т.п. [13, 54-59, 71-73,76-85].

В качестве инструмента при поперечно-клиновой прокатке используют клинообразные элементы, монтируемые на валках, валке и сегменте или плоских клиньях. По длине рабочая поверхность клина имеет участки: заходный - предназначен для постепенного внедрения клина в заготовку; калибрующий - предназначен для калибровки изделия; отрезной - служит для отделения концевых отходов заготовки; выходной - необходим для плавного вывода изделия из контакта с инструментом.

Сущность процесса поперечно-клиновой прокатки заключается том, что нарубленная из прутка заготовка укладывается поперек заходной части нижней плашки (неподвижный инструмент) (рис. 1.3). Подвижный инструмент (верхняя плашка), имея профиль аналогичный неподвижному и, перемещаясь параллельно нижней плашке, внедряется в заготовку, вызывая ее вращение. Диаметр заготовки при этом уменьшается, а длина, за счет перемещения избытка металла по направлению к торцам, увеличивается. Так, непрерывно перекатываясь вдоль неподвижного инструмента, из заготовки формуют готовое изделие. Подвижный инструмент возвращается в исходное положение, затем цикл повторяется со следующей заготовкой.

Деформация металла при поперечно-клиновой прокатке - сложное явление, трудно поддающееся изучению из-за вращения детали, большой не. равномерности пластической деформации в продольном и поперечном сечении [86-88].

Исследованиями деформированного и напряженного состояния при поперечной прокатке занимались ученые Целиков А.И. [42, 51, 60], Смирнов B.C. [43,46, 12], Зибель Э. [90], Лунев В.А. [100-102], Полухин П.И. [94], Орлов СИ. [87], Швейкин В.В. [87], Тетерин П.К. [55, 86], Северденко [95], Ломсадзе Дж.М. [103], Герасимов В.Я.[91-93] и др.

По мнению ученых Андреева Г.В., Клушина В.А., Макушка Е.М., Се-гала В.М., Щукина В.Я. задачи по определению напряженно-деформированного состояния при клиновой прокатке относятся к объемным задачам ОМД, для решения которых пока не существует достаточно точных теоретических и экспериментальных методов: теоретические методы приводят к значительной погрешности, если требуется оценить локальные параметры, а экспериментальные методы, не смотря на большую трудоемкость, позволяют определить локальное деформированное состояние, причем в большинстве случаев - только качественно.

Среди аналитических методов для процессов поперечно-клиновой прокатки нашел применение метод линий скольжения; при этом объемная задача напряженно-деформированного состояния сводится к плоскодеформи-рованной задаче. В работе Сегала процесс прокатки цилиндрической заготовки плоскими плитами рассматривается как процесс с плоскодеформированным состоянием [89].

Для определения контактных напряжений Смирнов B.C., используя гипотезу плоских сечений, сравнивает поперечную прокатку с процессом радиальной осадки цилиндрической заготовки плоскими плитами (использует упрощенную схему поперечной прокатки: прокатка между валками большого радиуса) и показывает, что в зависимости от степени единичных обжатий пластическая деформация заготовки при поперечной прокатке может проникать до центра [12]. Причем из-за сосредоточенного характера нагрузки отношение ширины контактной поверхности к диаметру при поперечной прокатке будет малой, поэтому влиянием трения на поверхностях контакта пре-небрегается.

В некоторых работах [97] для упрощения задачи рассматривается плоская схема деформированного состояния (осевое течение отсутствует). Кром того, авторы считают, что, так как процесс поперечно-клиновой прокатки связан с большими пластическими деформациями, то будет допустимым моделирование реальных механических свойств материала жестко-пластическим телом, что позволяет с помощью математической теории пластичности точно определить компоненты напряжений.

По мнению авторов работ [13, 14] в источниках [86-89, 91-93, 97, 98] аналитические решения, из-за принятых допущений и несовершенства используемых моделей, расходятся с реальными процессами, поэтому для получения объективной информации применяют экспериментально-аналитические методы исследования, например, поляризационно-оптический, метод муара и др.

Разработка модели деформированного состояния заготовки при поперечно-клиновой прокатке дюбелей. Основные положения и допущения

В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что деформированное состояние заготовки в процессе острения дюбелей способом поперечно-клиновой прокатки зависит от стадии прокатки [153]. Учитывая форму контактной поверхности деформирующих клиньев, можно выделить 3 стадии: начальная (заходная), основная и заключительная (калибрование).

В начальной стадии на первом этапе осуществляется захват заготовки плашками с рифленой поверхностью (плашками рифления). Необходимость этого этапа обусловлена, прежде всего, созданием условий, обеспечивающих устойчивое (без проскальзывания) вращение заготовки [86]. Время этого этапа равно времени поворота заготовки на угол 180. За это время плашки рифле ния на цилиндрической поверхности заготовки формируют рифления [125], которые обеспечивают устойчивое вращение заготовки, что позволяет перейти ко второму этапу начальной стадии. На втором этапе выполняют захват заготовки клиновым прокатным инструментом [10]. В момент захвата заготовка нагружена двумя сосредоточенными радиально направленными силами (рис. 2.7). Очевидно, что в момент касания напряженно-деформированное состояние заготовки можно рассматривать как простое радиальное сжатие. Причем, материал заготовки находится в упругом состоянии. Классическое решение такой задачи впервые выполнено в работах Boussinesg I., развито в фундаментальном решении Flamant А. [126]. Задачу в такой постановке рассматривают как осесимметричную в цилиндрической системе координат.

В основной стадии процесса острения дюбелей, в отличие от начальной, в заготовке возникают значительные пластические деформации. По мере развития деформации в основной стадии напряженгю-деформированное состояние заготовки изменяется: напряженное состояние простого радиального сжатия переходит в объемное напряженное состояние; сосредоточенная нагрузка, характерная для начальной стадии, распределена по площади контактной поверхности в очаге деформации (см. рис. 2.7).

Через каждые пол-оборота вращения, то есть один цикл, заготовка претерпевает степень обжатия (S) и степень деформации {є), определяемые по формулам (2.1), (2.2): где 5,. - степень обжатия в і-м цикле; dt - диаметр заготовки дюбеля после деформации за і цикл; d-x_\ - диаметр заготовки дюбеля предыдущего цикла.

По завершении каждого цикла в заготовке возникает осесимметричное деформированное состояние, поэтому для оценки деформированного состояния тел вращения удобно воспользоваться цилиндрической системой координат, в которой положение точки в теле определяется координатами r,Q,z. Обычно ось 02 совмещают с осью симметрии тела вращения, а ее направление определяют выбором системы координат - левой или правой.

В цилиндрической системе координат компоненты тензора деформации определяют из системы уравнений: Внутри /-го цикла деформированное состояние заготовки отличается от осесимметричного. Основываясь на экспериментальных исследованиях формоизменения заготовки внутри /-го цикла (см. рис. 2.4), фактический очаг деформации можно представить состоящим из геометрического АОВ и внеконтакт-ной зоны ВОС (см. рис. 2.7).

Во внеконтактной зоне ВОС происходит увеличение исходного диаметра заготовки, то есть при формировании фактического очага деформации, образуется «наплыв». Радиальная деформация єг перед входом в очаг деформации является растягивающей, а окружная єв - сжимающей; знак продольной деформации будет определяться из соотношения численных значений окружной и радиальной деформаций в соответствии с условием постоянства объема. В геометрическом очаге деформации АОВ вследствие распределенного по контактной поверхности усилия радиальные деформации меняют знак на противоположный, в то время как знак окружной деформации не изменяется, то есть єд остаются сжимающей, а продольная деформация является растягивающей.

Таким образом, в переходном режиме внутри одного і-го цикла радиальная деформация изменяет свой знак, что приводит к возникновению «псевдомонотонного» деформированного состояния. Очевидно, что своего максимального значения истинная радиальная деформация достигает в начале цикле , а минимального - в конце цикла.

Экспериментальная проверка реологической модели

Подтвердить или опровергнуть выбранную гипотезу реологической модели жестко-пластической среды Мизеса можно с помощью экспериментальных методов исследования. Для определения степени деформации интенсивности напряженного состояния в пластической области деформируемого тела нашел широкое применение метод измерения твердости [129,133, 150].

Этот метод основан на предположении о том, что между твердостью деформированного металла и интенсивностью напряженного состояния существует зависимость, т.к. производимая для осуществления какого-нибудь процесса формоизменения работа затрачивается на изменение формы заготовки и приводит к изменениям физико-механических свойств металла. Одним из показателей произошедшего изменения физико-механических свойств металла, под вергнутого холодной пластической деформации, является изменение его твердости.

То, что такая связь существует, что она не зависит от схемы напряженного состояния, было подтверждено экспериментами, проведенными некоторыми исследователями. Наиболее важные, с этой точки зрения, исследования проведены Г.Д. Делем [136, 137].

Учитывая вышеизложенное и то, что деформация, возникающая при поперечно-клиновой прокатке, носит немонотонный характер, для определения распределения сопротивления деформации по сечению дюбеля мы воспользовались методом измерения твердости.

Для того, чтобы определить изменение твердости стали по объему дюбеля разработана методика [138] послойного снятия металла, который позволяет проследить изменение твердости по всему объему дюбеля. Были изготовлены пять контейнеров с отверстиями, соответствующими размерам дюбелей, причем теплопроводность контейнера соответствует теплопроводности материала исследуемого изделия. Для удобства центровки снаружи контейнера оставили 0,5 мм острия дюбеля. После снятия рези.ом каждого слоя металла осуществляли измерение твердости по длине дюбеля.

Твердость замеряли на приборе Роквелла с нагрузкой 60 кгс (HRA) в соответствии с ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86). Чтобы расстояние между отпечатками, кроме двух последних замеров на острие дюбеля, было одинаковым и соответствовало 3 мм, к предметному столику твердомера была жестко прикреплена линейка. По длине дюбеля была проведена ось симметрии. Перемещая образец по линейке параллельно оси симметрии, были сделаны замеры твердости. Аналогично провели замеры твердости после снятия второго, третьего, четвертого и пятого слоев металла. Чтобы исключить влияние упрочнения металла вокруг отпечатка предыдущего слоя на результаты последующего слоя, отпечатки каждого слоя смещались относительно предыдущего на половину расстояния между ними. Количество параллельных опытов равно 5. Общее количество замеров N = 375. Статистическая обработка результатов приведена в Приложении 5. Отсутствие результатов при измерении твердости на вершине острия дюбеля объясняется невозможностью проведения замеров, что связано с очень малой толщиной испытуемого образца на этом участке (среднее значение радиуса острия при длине дюбеля 49 мм составляет 0,36 мм). Графическая интерпретация результатов измерения твердости по объему дюбеля представлена на рис. 3.6, 3.7. Измерение твердости показало, что средняя величина твердости в недеформированной части дюбеля составляет 54,8 0 9 HRA. Значительное увеличение (до 16 % в сравнении с недеформированной частью дюбеля) происходит в шляпке дюбеля. Некоторое изменение твердости (до 2%) наблюдается на рифленой части стержня дюбеля. Среднее значение твердости на острие составляет 57,5: HRA, что на 5...6,5 % больше, чем исходное. Нами проведено исследование микроструктуры до и после высадки и острения стержня дюбеля из стали марки 70. Протравленный микрошлиф рассматривали и фотографировали на установке SIAM-600 (рис. 3.8). Фотографии структуры дюбеля представлены в Приложении 3. При рассмотрении микроструктуры дюбеля по объему выявили, что видимого изменения микроструктуры не происходит: до поперечно-клиновой прокатки и после структурой заготовки является перлит. Итак, из результатов изменения сопротивления деформации, полученных разными методами, видно, что при формировании острия дюбелей методом поперечно-клиновой прокатки рост сопротивления деформации не превышает 3...15%, то есть не более 0,4...2% за каждый цикл нагружения. При анализе контактных напряжений в этом процессе в качестве реологической модели можно выбрать модель жестко-пластической среды Мизеса. 1. По результатам испытания на растяжение проволоки диаметром 4,68...4,69 мм стали марки 70 получена обобщенная диаграмма деформирова ния, на основе которой была построена диаграмма знакопеременного деформи рования по принципу Мазинга с учетом ассиметричности. 2. С помощью диаграммы знакопеременного деформирования и результатов статистической обработки получена полоса течения сопротивления деформации Оу по циклам при прямом и обратном деформировании. 3. Установлено, что, несмотря на большую конечную деформацию вершины острия дюбеля, значительного увеличения сопротивления деформации Дсг, не происходит. Если сравнить сопротивление деформации в последнем цикле нагружения с исходным, то это различие составляет 30 МПа или 3,85% от сопротивления деформации в первом цикле нагружения, поэтому в качестве реологической кривой предположили жестко-пластическую среду Мизеса. 4. Измерение твердости показало, что большого изменения свойств, не смотря на значительные деформации, не наблюдается. На основании чего можно выдвинуть предположение о модели жестко-пластической среды Мизеса при формировании острия дюбелей методом поперечно-клиновой прокатки.

Анализ распределения контактных напряжений и усилий при поперечно-клиновой прокатке

По формулам (4.1), (4.2) проведены расчеты нормальных контактных (рп) (рис. 4.2, а) и продольных ( rz) напряжений после каждого цикла (рис. 4.2, б).

Для построения кривых использовали значения диаметров острия недокагов (см. рис. 2.3) после каждого цикла. Расстояние между замерами острия дюбеля составляет 0,25 мм. Угол а очага деформации меняется от 5 на первом цикле до 19,5 - на одиннадцатом.

Анализ распределения нормальных контактных напряжений (см. рис. 4.2, а) показывает, что от цикла к циклу длина очага деформации увеличивается и на восьмом цикле охватывает всю длину острия. Амплитуда нормальных контактных напряжений на каждом цикле различна и находится в интервале от 900 до 1380 МПа. Максимальные значения нормальных контактных напряжений при поперечно-клиновой прокатке острия дюбеля приходятся на третий и четвертый цикл деформации на расстоянии 1,0 мм от острия, что связано с харік-тером течения металла при деформировании заготовки, т.е. с ростом величины радиальной деформации. После четвертого цикла (см. рис. 4.2, а) происходит снижение величины нормальных контактных напряжений из-за того, что происходит перетекание части металла в образующуюся обсечку.

К восьмому циклу деформация охватывает всю длину острия. Начиная с восьмого цикла деформирования заготовки (см. рис. 4.2, а) величина нормальных контактных напряжений значительно снижается, т.к. радиальная деформация на последующих девятом, десятом, одиннадцатом циклах мала.

Усреднив значения нормальных контактных напряжений в каждом цикле по длине острия, построили зависимость усредненных значений нормальных контактных напряжений по длине деформирующего клина (рис. 4.3). Установили, что усредненные значения нормальных контактных напряжений по длине деформирующего клина возрастают на третьем и четвертом циклах, а далее снижаются, что не противоречит установленному ранее [149] распределению усилия и деформаций, полученных при исследовании формоизменения заготовки на недокатах в процессе поперечно-клиновой прокатки при острении дюбе-лей.

Среди технологических факторов, оказывающих влияние на усилие реформации и режимы обжатий при поперечно-клиновой прокатке, можно выделить следующие: форму и размеры исходной заготовки; скорость прокатки, условия и вид смазки контактных поверхностей [149]. Для оценки влияния формы и размеров заготовки для острения дюбелей были изготовлены заготовки, отличающиеся протяженностью цилиндрической и конической частей, подвергаемых деформации, и углом наклона образующей конуса а (табл. 4.2).

Цель этого эксперимента заключается в оценке влияния неравномерности деформации, возникающей вследствие несовпадения формы заготовки и фор, ш контактной поверхности деформирующего клина. Особенно это важно в начальной стадии прокатки, поскольку это различие весьма существенно. Форма и размеры Большего эффекта снижения усилия можно достичь, если угол наклона образующей конуса будет совпадать с углом касательной, проведенной через точку, расположенную посредине длины острия дюбеля. В этом случае форма заготовки и контактной поверхности прокатно-клинового инструмента практически совпадают, что снижает неравномерность деформаций и, следовательно, величину остаточных (дополнительных) напряжений, что ведет к снижению усилия деформации.

На основании этих исследований установлена рациональная форма исходной заготовки: угол конусности, образующийся при редуцировании, и длина проредуцированной части заготовки не должны превышать величин, указанных в табл. 4.2 для заготовки, имеющей форму варианта II. При прочих равных условиях снижения усилия и неравномерности деформации можно добиться за счет использования эффективной технологической смазки. Для оценки влияния технологической смазки на усилие прокатки при исследовании применяли масло марки И-20 и эмульсию типа эмульсол Э-5.

Несколько образцов были прокатаны без смазки. Наибольшая величина усилия деформации получена при прокатке без смазки, промежуточное значение - при смазке эмульсией и наименьшее - при смазке маслом типа И-20 (рис. 4.5).

Похожие диссертации на Повышение эффективности процесса острения дюбелей на основе совершенствования деформационного и силового режимов холодной поперечно-клиновой прокатки