Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Развитие оборудования для резки арматурных стершей 8
1.1. Виды арматурной стали, способы ее резки и оборудование 8
1.2. Обзор исследований процессов на ножницах 27
1.3. Обзор исследований по вибрационному приложению нагрузки к металлу 38
1.4. Цель и задачи исследования 47
Глава 2. Процессы, происходнвде при виброрезке арматурных стершей и их математическое описание 49
2.1. Реологическое поведение обрабатываемого материала в процессе резки 49
2.2. Исследование полей напряжений и деформаций в зоне резки 55
2.3. Распределение затрат энергии на резку арматурных стержней и деформаций в ножницах 75
2.4. Цели и задачи экспериментальных исследований 85
Глава 3. Экспериментальное исследование процессов виброрезки 88
3.1. Программа исследования 88
3.2. Методика проведения эксперимента 97
3.3. Зависимости параметров процессов резки и виброрезки от геометрии рабочих органов 113
3.4. Влияние режимов вибрации на процесс резки 117
Глава 4. Рекомендации к расчету и конструированию ножниц, используемых в условиях основных параметров 122
4.1. Технические решения ножниц 122
4.2. Методика расчета основных параметров процесса резки арматурных стержней 127
4.3. Экономическая эффективность от внедрения результатов работы 130
4.4. Направление дальнейших исследований по виброинтенсификации процесса резки арматурных стержней на ножницах 138
Вывод по работе 140
Литература 142
Приложения 154
- Обзор исследований по вибрационному приложению нагрузки к металлу
- Распределение затрат энергии на резку арматурных стержней и деформаций в ножницах
- Зависимости параметров процессов резки и виброрезки от геометрии рабочих органов
- Методика расчета основных параметров процесса резки арматурных стержней
Введение к работе
В решении задач, определенных ХХУІ съездом КПСС, декабрьским (1983) и февральским (1984) Пленумами ЦК КПСС, главная роль была отведена дальнейшему повышению жизненного уровня трудящихся, повышению эффективности труда, улучшению жизненных условий и дальнейшему улучшению обеспечения материальных и культурных потребностей трудящихся.
Эти задачи.возможно решить только путем значительного повыше- ' ния технического уровня производства, что позволит снизить трудозатраты на единицу продукции и повысить производительность.
Важное значение в повышении жизненного уровня трудящихся имеют капитальное, жилищное и гражданское строительство. Все шире внедряется возведение зданий методом скользящей опалубки. Возрастают объемы строительства с применением монолитного железобетона. Огромные объемы работ по сооружению монолитных железобетонных конструкций производятся при строительстве ГЭС, промышленных предприятий, метрополитенов, дорог, аэродромных покрытий и других объектов.
В общем объеме работ по изготовлению железобетонных конструкций арматурные работы по стоимости составляют в среднем 25-*35#. На арматуру железобетонных конструкций расходуется более 10$ выплавляемой в стране стали. Технология работ в условиях стройплощадок предъявляет требования, отличающиеся от требований заводской технологии, особенно, в процессе производства арматуры монолитного железобетона, где арматура применяется как в виде различных конструктивных элементов, так и отдельных стержней, которые соединяются на объекте. Элементы арматурных каркасов поставляют в виде полуфабрикатов-заготовок, изготовляемых метизными за-
водами или в арматурных цехах заводов ВШ, а также на полигонах стройплощадок.
Резка арматурных стержней - неотъемлемая часть практически любого технологического процесса на строительной площадке, а также и на предприятиях стройиндустрии.
Резка стержней больших диаметров, наиболее часто встречающихся на стройплощадке, в настоящее время выполняется способами,требующими плавления зоны среза. Этим способом пользуются также в технологии производства строительных работ, в которых необходимо удалять "лишнюю" арматуру железобетонных конструкций, особенно, в труднодоступных местах. Любой способ с плавлением зоны резки имеет ряд недостатков: низкую производительность, ухудшение свойств металла в нагретых местах, повышенные энергозатраты, увеличенную трудоемкость, а также загазованность рабочего места и т.д. При механической резке стержней на ручных ножницах основным недостатком является ограничение резки максимальных диаметров разрезаемых стержней (до 12»Ю~3м).
По мере развития видов арматурной стали, направленного на повышение прочности, снижается срок службы ножей из-за сложности подбора их материала. В настоящее время прочность материала ножей одного порядка с прочностью арматурной стали. Стационарные ножницы, используемые на строительных объектах для заготовки стержней, а также на заводах ЖШ, не удовлетворяют эксплуатационным требованиям, что объясняется несоответствием параметров ножниц их возможностям в связи с повышенной механической прочностью арма -турной стали.
Поэтому необходимо совершенствовать существующие способы резки и конструкции ножниц и одновременно искать новые способы и конструкции, которые могли бы обеспечить устранение указанных недос-
татков, способствовали бы повышению производительности труда,снижению усилия резки арматурных стержней, повышению надежности и долговечности.ножниц.
Одним из путей снижения усилия резки является виброинтенсифа-кация процесса, которая позволяет сохранить высокую производительность ножниц по сравнению с другими способами активизации зоны резки, например, местный нагрев, резка холодом и другие и, как показали предварительные эксперименты по виброрезке, дать существенный эффект [2з]. Такие современные методы как лазерный или плазменный также малопроизводительны по сравнению с ножницами и имеют низкий коэффициент полезного действия [зэ].
В настоящей работе поставлена цель - выявление влияния воздействия вибрации на процесс резки арматурных стержней, установление зависимостей усилия резки от характеристик арматурных сталей и параметров ножниц, а также силы резки от режимов вибрации, разработка методики расчета усилий на ножах, создание различных вариантов технических решений конструкций ножниц для резки арматурных стержней в условиях стройплощадок, обеспечивающих их повышенную мобильность за счет снижения усилия резки с применением вибрации, а также установление рабочих параметров ножниц.
Работа состоит из четырех глав и приложений.
В главе I рассматривается арматурная сталь, ее виды, существующее оборудование для резки арматурных стержней, а также приведены результаты исследования процесса резки на ножницах, их трактовка разными авторами и различные зависимости, описывающие процесс резки. Рассмотрено влияние вибрационного воздействия на различные металлы при различных видах напряженного состояния, с целью использования вибрации в процессе резки. Поставлены задачи исследования процесса виброрезки.
В главе П раскрываются и объясняются некоторые особенности процесса'виброрезки, теоретически исследуются поля напряжений и деформаций в зоне резки, приводятся аналитические зависимости определения усилия резки (виброрезки), предлагается методика определения разрушающей нагрузки и поставлены задачи экспериментальных исследований.
В Ш главе на основе методов статистического планирования экспериментов даны рекомендации по выбору рабочих параметров ножниц и осуществлена проверка полученных результатов с использованием ЭВМ.
В ЗУ главе предлагаются технические решения виброножниц, приведена методика расчета основных параметров процесса резки арматурных стержней и их экономическое обоснование.
Основные результаты работы представлены выводами в конце диссертации.
В приложениях приводятся результаты экспериментов, обработка экспериментальных данных, программы, реализованные на ЭВМ, графики зависимости усилия резки виброрезки от глубины внедрения ножей, проверочные данные, примеры расчета зависимостей.
Обзор исследований по вибрационному приложению нагрузки к металлу
В настоящее время на станках для резки арматурных стержней (модель С-445М) обеспечивается резка стали марки Ст.З диаметром до 70«Ю 3м, а стали марки Ст. 5 диаметром до 40 10-. Для резки стали больших диаметров, а также стали повышенной прочности приходится применять электродуговую, газовую или электровоздушную резку, особенно в условиях строительных площадок при создании арматурных каркасов монолитных железобетонных сооружений, в том числе и фундаментов. Эти же способы также применяют при резке арматурных стержней после скусывания или скручивания голов железобетонных свай [52,63,112]. Процессы, связанные с нагревом зоны резки до плавления, приводят к значительному снижению производительности, повышению стоимости работ и ухудшению механических свойств арматуры, особенно из термоупрочненных и высокоуглеродистых сталей, в зоне резки, а также к понижению коррозионной стойкости арматуры. Эти процессы требуют значительных энергоемкости и трудозатрат.
В машиностроении для резки высокопрочных сталей применяют анодно-механический и электроискровой способы, непригодные для резки арматурных стержней из-за низкой производительности, сложности оборудования и его эксплуатации, высокой энергоемкости. Вредные испарения способствовали бы коррозии арматурной стали при этих способах резки и ухудшали бы условия труда.
Для обрезки концов арматурных стержней, выступающих из готового изделия, используются стальные или абразивные диски, последние применяют также для разрезки железобетонных изделий. Применение фрез и дисковых пил широкого распространения не получило из-за невысокой производительности, нагрева разрезаемой стали в зоне среза, высокой стоимости работ.
Оборудование, специально предназначенное для резки арматурных стержней, как правило, работает по одному принципу - перерезание стали ножами на специальных станках или механизмах резки. Изучение конструкций станков и механизмов показывает, что абсолютно большая часть арматурных стержней подвергается резке параллельными ножами. Под параллельными понимаются такие ножи, у которых подвижный нож перемещается параллельно неподвижному.
В настоящее время промышленностью выпускаются станки с электромеханическим приводом СМЖ-І72А для резки стержней диаметром до 4О10 "3м, с максимально допустимым усилием на ножах 343кН, число резов в минуту 33 [107]. В этих станках движение на подвижный нож передается кулисным механизмом. Эти станки ненадежны в работе. При их перегрузке отгибаются кулисы, быстро изнашивается трансмиссия, так как при расчете на прочность неточно учтена энергия вращающихся масс, способная вызвать усилия на ножах, превышающие допустимые. Поэтому в настоящее время продолжают использовать станки C-I50 и C-I50A (не выпускающиеся уже более 20 лет), несмотря на их большую металлоемкость и энергоемкость. Движение на подвижный нож в станках C-I50 и C-I50A передается системой зубчатых колес и кривошипно-шатунным механизмом [74-76,92,109].
Для резки арматурных стержней больших диаметров применяются станки с гидравлическим приводом: СМЖ-ІЗЗ для стержней диаметром до 40«ГО 3м, с максимально допустимым усилием на ножах 589кН,число резов в минуту 10 15 [іОб]; С-445М, соответственно, - диаметром до 70 10 3м, с максимально допустимым усилием на ножах 1864кН число резов в минуту 347 [іОб]; СМЖ-І97 - диаметром до Ю0»Ю 3м при6кр= 500 МПа, диаметром до 90»Ю "3м при бар = бЮМПа, с максимально допустимым усилием на ножах 2649кН, число резов в минуту 4+6 [108].
Для резки арматурных стержней используются также комбинированные прес с-ножницы: С-229А для стержней диаметром до 40«10 3м, с максимально допустимым усилием на ножах 589кН, число резов в минуту 33 [73]; НБ-633 - диаметром до 45 Ю 3м, с максимально допустимым усилием на ножах 615кН, число резов в минуту 45 [78]; Н-5222 - диаметром до 45«Ю 3м, с максимально допустимым усилием на ножах 615кН, число резов в минуту 45 [78,104].
Наряду с рассмотренными станками, предназначенными для резки арматурных стержней, при производстве арматурных работ применяются различные станки для резки сварных сеток в процессе изготовления их на поточных линиях, а также при размотке сеток, поставляемых в рулонах. Промышленностью выпускается несколько моделей гильотинных ножниц: H-20I для стержней диаметром до 12»10""3м (кл. А-Ш), с максимально допустимым усилием на ножах 59кН, число резов в минуту 60 [78,104]; СМЖ-60 (7247СА/4) - диаметром до 8-10""3м (кл.А-Ш), с максимально допустимым усилием на ножах 88,ЗкН, число резов в минуту 64 [78,104] ; СМЖ-62 (7247СА/8) - диаметром до 8 КГ3м (кл.А-Ш), с максимально допустимым усилием на ножах 88,3 кН, число резов в минуту 64 [78,104]; устройство для резки сетки УРС, разработанное ЦНИИ0МТЇЇ - диаметром до 7-10 "3м (кл.А-Ш), с максимально допустимым усилием на ножах ЗОкН, число резов в минуту 66 [78,104].
Операция резки арматурных стержней параллельными ножами имеет место и в правильно-отрезных станках.
Новые правильно-отрезные станки СМЖ-357, СМЖ-588, СМЖ-588А снабжены параллельными (рычажными) ножами и конечными выключателями [22-23,73,78,104]. На этих станках резка происходит во время остановки стержня, аналогично резке на специализированных станках.
Промышленностью в настоящее время выпускаются и эксплуатируются правильно-отрезные станки ИО-ЗЗА, И0-35В, ИБ0-32.ИА0-35Е, И-6118, И-6022, работающие по принципу цикличной подачи и резки качающимися (гильотинными) ножами [22,73,78,104].
В таблице 1.3 дана техническая характеристика автоматических станков для правки и резки арматурных стержней.
Распределение затрат энергии на резку арматурных стержней и деформаций в ножницах
Уменьшение усилия, идущего на пластическое деформирование арматурного стержня в зоне резки при вибрационном воздействии,позволяет сделать вывод о целесообразности создания и исследования механизмов с "активными" рабочими органами (ножами ) Под "активным" подразумевается такой рабочий орган,который совершает не только поступательное движение,но к нему приложена вибрация,воздействующая через режущую кромку и грани ножа на обрабатываемой материал.
В настоящее время в строительстве и металлообработке широко используется механический, гидравлический и пневматический привод вибровозбудителей. Значительно реже применяются электромагнитные, электродинамические и электрострикционные вибровозбудители. Глубокий анализ, расчет и разработка конструкций вибрационных и ударно-вибрационных механизмов выполнены целым рядом исследователей [5,6,8-14,18,19,31,45,49,57-59,90,114,121,127], и не является задачей настоящей работы.
В технологии машиностроения целенаправленные колебания применяются для вибрационных испытаний, вибрационного литья, токарной обработки, виброотделки поверхностей, вибропрессования, вибро -сварки, для интенсификации различных вспомогательных операций.Наложение вибрации способствует увеличению деформируемости и снижению действующих (статических) усилий.
Снижение сил резания при токарной, фрезерной, строгальной обработке, сверлении, зенкований, нарезании резьбы и шлифовании с помощью вибрации позволило значительно повысить производительность, получить более высокий класс чистоты обработки, увеличить срок службы режущих инструментов. Теоретические и экспериментальные исследования о влиянии вибрации на снижения сил обычных процессов резания металлорежущих станков проведены А.И.Марковым [57, 58,87,125]. Наибольший эффект снижения сил резания, улучшения качества и повышения точности токарной обработки поверхности наблюдается при возбуждении колебаний резца в направлении, совпадающем с направлением главного движения (тангенциальные колебания).
Применение вибрации в процессах обработки металлов давлением (волочение, осаживание, штамповка, прессование и упрочнение) позволяет также значительно снизить усилие обработки и повысить производительность. Кроме того, наложение вибрации при обработке давлением позволяет получить заготовки более высокой точности и создает лучшие условия деформирования металла. Большой интерес представляют исследования и научные работы по снижению усилия с помощью вибрации при обработке металлов давлением, прокате и упрочнении (создание наклепа), проведенные в Белорусском политехническом институте и физико-техническом институте АН БССР под руководством академика БССР В.П.Северденко [87,93-95]. Применение виброколебаний соответствующей интенсивности и частоты увеличивает пластичность труднодеформируемых сплавов и позволяет получать из них детали методом обработки давлением.
Вибрационная обработка вызывает разупрочнение металлов и сплавов. Разупрочнение металлов выражается в уменьшении величины напряжения или усилия, необходимого для осуществления определенной деформации. Во многих исследованиях выявлено, что при воздействии вибрационной нагрузки сила деформирования падает, а при снятии -восстанавливается, без восстановления остаточной деформации. На рис.1.II приведены кривые изменения напряжения в зависимости от удлинения при статическом растяжении без воздействия вибрации и при растяжении с одновременным воздействием вибрации. Включение вибрации при растяжении после предела упругости приводит к снижению величины напряжения примерно на 40$ (кривая А). После выключения вибрации величина напряжения достигает первоначального значения при увеличении удлинения. Повторное включение вибрации приводит к тому же эффекту. Если производить растяжение образца от нулевого значения напряжения с одновременным воздействием вибрации, то кривая В идет более полого и, "вероятно, стремится к такому значению напряжения, которое соответствует значению его, описанному в первом опыте (кривая А) при включении вибрацииГ
Невилл и Бротзен [іЗб] исследовали влияние звуковых колебаний на процесс пластической деформации поликристаллического металла и влияние упругих колебаний на предел текучести малоуглеродистой стали при растяжении. В результате исследований они установили, что при наложении вибрации на образец происходит уменьшение значения напряжения, необходимого для процесса пластического течения металла (рис.I.12). Это уменьшение пропорционально амплитуде колебаний и не зависит от частоты {іЗб].
Полученные результаты Невилл и Бротзен объясняют наложением постоянного и переменного напряжения» Для того, чтобы вызвать пластическое течение металла, необходимо приложить к нему некоторое минимальное значение напряжения 5min . В данном случае на образец действует постоянное одноосное напряжение 5 , на которое накладывается продольная упругая волна с максимальной амплитудой напряжения . Когда 5т\г\ 5 - (5А , пластическое течение металла не происходит. В случае же, когда бпнг С б в течение полупериода вибрации, образец подвергается действию полного напряжения, превышающего значение Omin, поэтому происходит пластическое течение металла.,
С точки зрения теории дислокаций описанный выше механизм можно объяснить следующим образом. При создании в образце постоянного напряжения , меньшего»ни , в зонах дислокаций возникают напряжения, недостаточные для разрыва связей, позволяющих дислокациям перемещаться. При наложении в этом случае переменного напряжения в зонах дислокаций периодически снижается усилие в слабых связях, что позволяет дислокациям перемещаться, обеспечивая пластическую деформацию. Когда, переменное напряжение меняет свой знак, каждая из дислокаций не возвращается в свое первоначальное положение, а только перемещается в новое место (в новую потенциальную яму), то есть в положение с минимумом энергии перед новым препятствием. При последующей перемене знака напряжения в следующий полупериод волны атомы в зонах дислокаций снова активизируются, и дислокации продолжают двигаться по первоначальному направлению (направлению вектора напряжений), создавая большую пластическую деформацию. Такой процесс повторяется в каждом цикле изменения напряжения при условии, что выполняется соотношениеО А»
А.И.Марков исследовал влияние вибрации на сжатие образцов из стали 45, жаропрочного сплава ХН77ТЮР (ЭИ437Б) и титанового сплава BT5-I [57,58]. Результаты исследований (рисі. 13) показывают, что при сообщении образцу виброколебаний сопротивление материалов пластической деформации значительно снижается. В частности, уста- новлено снижение под действием вибрации условного предела текучести 0),для стали 45 - с 530 Ша до 260 МПа.
Зависимости параметров процессов резки и виброрезки от геометрии рабочих органов
С увеличением поперечного сечения разрезаемых стержней уменьшается относительная поверхность и, соответственно, уменьшается усилие резки, приведенное к единице площади поперечного сечения стержня. Пластичность при увеличении диаметра понижается, если преобладает влияние структурных факторов, и повышается, если преобладает влияние поверхностных факторов [2з].
На процесс резки может оказывать влияние профиль арматурных стержней. Периодический профиль дает несколько большую относительную поверхность по сравнению с гладкой арматурной сталью.
Схема приложения сил в зоне среза при резке арматурных стержней параллельными ножами меняется с изменением геометрии ножей, бокового зазора между ножами, формы режущей кромки, степени затупления ножей и величины силы прижима, создаваемой упором.
Считается, что упрочнение стали при холодных процессах зависит только от степени деформации и почти не зависит от скорости протекания деформации J89J. Однако при больших скоростях резки наблюдаются явления, когда не успевает проходить пластическая деформация и возрастает интенсивность упрочнения. Разрезаемый стержень как бы становится более хрупким. Увеличение усилия резки происходит за счет упрочнения и увеличения площади отрыва. Но при дальнейшем увеличении скорости деформации рост интенсивности упрочнения может прекратиться или даже уменьшиться Гз7,85,98]. Последнее явление может иметь два объяснения. Во-первых, возможно, что при больших скоростях деформации не успевает происходить "схватываниє" атомов смещающихся слоев. Во-вторых, существенное влияние может оказать тепловой эффект, так как при больших скоростях деформации не успевает происходить отвод тепла из плоскостей скольжения, в которых увеличивается количество тепловых флуктуации, концентрирующихся на дислокациях [89J.
Отличительные особенности процесса деформации при вибрационном нагружении [57,58,62,93-97]; а) скольжение, возникающее в какой-либо из плоскостей скольже ния, при дальнейшем действии вибраций происходит вдоль соседних параллельных плоскостей, что приводит к образованию широких полос скольжения; при статических нагрузках полосы скольжения более тонкие и расширения их с увеличением О не наблюдается; б) полосы скольжения, образующиеся при вибрационных нагрузках, более короткие: они в начальной стадии своего развития не пересе кают всего зерна, как при действии статической нагрузки; в) сдвиг происходит при напряжениях более низких, чем статиче ский предел упругости. Сдвиговые процессы в металле обусловлены движением дислокаций, вызванных касательными напряжениями. Сложение статического напряжения с амплитудой знакопеременного напряжения в определенной части цикла делает суммарное напряжение достаточным для преодоления дислокациями потенциальных барьеров и соответственно для начала более раннего пластического течения. Кроме того, возбуждение колебаний может интенсифицировать движение дислокаций и таким образом облегчать процесс пластического деформирования.
Одновременное воздействие статической нагрузки и вибрации может привести к существенному увеличению стойкости ножей, которые, практически, не имеют акустической границы со станиной. Объяснить значительное снижение усилия резки можно ускоренным накоплением повреждений в разрезаемом металле, особенно в растянутой зоне, и снижением долговечности. Одной из причин существенного снижения долговечности является наличие симметричного цикла колебаний, накладывающегося на статическую нагрузку и приводящего к взаимодействию поля напряжений от нагрузки цикла и статической нагрузки с остаточными напряжениями, возникающими в теле стержня после предыдущих циклов. Этому способствует неоднородность микроструктуры металла, из-за чего ускоряется разрушение в перенапряженных объемах [67J. В предварительных экспериментах по виброрезке на микрошлифах наблюдалась локализация зоны среза, когда имела место узкая зона деформации, напоминающая "турбулентное течение" [23]. Это, возможно, объясняется эффектом концентрации тепловых флуктуации, особенно в зонах дислокаций, приобретающих большую подвижность [89]. Но что вызвало резкое увеличение числа тепловых флуктуации? Приложенная нагрузка в сумме с волновым давлением? Но не все случаи этим можно объяснить.
Объяснить такое поведение металла в зоне среза могло бы явление резонанса, но в резонанс с вынужденными колебаниями в металле могут войти только атомы решетки, имеющие собственную частоту колебаний 10 -Ю Гц, что, казалось бы, полностью исключает возможность резонанса. Предполагается, что какая-то малая часть колебательной энергии может вызвать явление резонанса за счет генерирования в зоне приложения колебаний высоких частот. Возможно, что более высокие частоты появляются в результате появления отражательного эффекта, сначала от границ тела, потом зерен кристаллов и т.д., т.е. тепловое рассеяние на кристаллах вызывает в них волны достаточно высоких частот, поддерживаемые воздействием внешнего источника вибрации. По мере увеличения частоты колебаний наблюдается превращение гармонических волн в сжатой и растянутой зонах, что может вызвать увеличение амплитуды колебаний атомов решетки.
Методика расчета основных параметров процесса резки арматурных стержней
Сложность практического использования уравнений регрессии привела к необходимости свести результаты обработки уравнений регрессии в таблицы, где исходные параметры взяты в диапазоне разброса прочностных свойств стержня и геометрических параметров ножей, принятых на основе проведенных исследований.
По результатам экспериментов и полученным зависимостям (2.18), (2.19), (2.21), (2,22), а также в результате анализа зоны среза были определены предельные напряжения смятия ( RCM , RCM ) и среза ( Rep, Rep ), коэффициенты Кср, Кср, Кем, Кем (таблицы 3-4 приложения U). При этом экспериментальная обработка по определению RCM, Rep,Кем, Кср была осуществлена по разработанной программе PREDNAPSTRAC (Приложение У), а ПО Определению Кем ср, Кем Кср - по разработанной программе PRE DNAPV1RAC (приложение У), реализованные на ЭВМ ЕС 1033 (приложение У).
Экспериментально установлено, что при воздействии вибрации имеет место снижение усилия в среднем в 1,77 раза (таблица 5, приложение ЗУ). Наибольший эффект снижения усилия наблюдался на стержнях диаметром (3 5)«Ю 3м при частотах j- = 7900 Гц. Это объяснялось, с одной стороны, возможностями эксперимента, в котором по мере увеличения диаметра стержней имело место снижение удельной интенсивности вибрации на единицу объема (площади сечения) зоны резки разрезаемого стержня, а с другой стороны, - большей пластичностью Ст.З (кл.А-I) по сравнению со сталью 25Г2С (кл.А-Ш), что позволяет лучше перераспределять пластические деформации и в большей степени уменьшить деформируемый объем.
Полученные результаты позволяют решать обратную задачу - определять усилие резки Ртах как с вибрацией, так и без нее по полученным зависимостям через предельные напряжения Rep (Rep )или RCM (RCM ) (2.20), (2.22), которые могут быть выражены через бвр, КсрСКс КемСКсл) .21), (2.23) (таблицы 3-4, приложение ЗУ). Для такого бвр должно быть взято по сертификату или по результатам испытания образцов стали на разрыв, так как в ГОСТах приво -дится, как правило, браковочный минимум Сер.
В ходе проведения экспериментов был проведен анализ зон среза (рис.2.7), который проиллюстрировал правильность выдвинутых гипотез и методик, описанных в пп. 2.1 и 2.2 настоящей диссертации.
Результаты экспериментов статической резки арматурных стержней, приведенные в таблице I (приложение ЗУ), а виброрезки - в таблице 2 (приложение ІУ), иллюстрируют снижение усилия резки при воздействии вибрации. На рис. 3,12-3.13 показан характер изменения усилия резки и коэффициентов от колебательной скорости и установлена количественная оценка параметров статической и вибрационной резки. На рис.3.14-3.15 даны зависимости коэффициентов К, К4,К2 (кг) от диаметра и класса арматурных стержней. При проведении экспериментов установлено, что зоны среза как при статической резке, так и при виброрезке одинаковы по параметрам И, С, К а (таблицы 1-2 приложения U).
Ранее [2з] было установлено, что при виброрезке по сравнению со статической резкой уменьшается зона деформации, то есть наблюдается концентрация колебательной энергии в более узкой зоне,что приводит к локализации пластической деформации сдвига. Это, в свою очередь, приводит к снижению суммарных энергозатрат на резку и вибрацию по сравнению с энергозатратами при статической резке.
Снижение энергозатрат позволяет или увеличить диаметры разрезаемых стержней, то есть полностью использовать технические возможности ножниц, или же приводит к значительному увеличению долговечности ножей и самих ножниц [24,25].
На основании полученных данных разработаны рекомендации по выбору параметров ножниц и вибровозбудителей, которые могут быть введены в конструкцию ножниц, а также оказалось возможным разработать технические решения виброножниц и создать методику их расчета.
