Введение к работе
Актуальность работы.
В связи с тем, что машиностроительная промышленность с каждым годом увеличивает номенклатуру прецизионных трубчатых изделий со ступенчатым внутренним профилем, а обычные методы изготовления таких изделий (ковка, дорнование и т.п.) не всегда могут обеспечить требуемые свойства материала и качественное формирование внутреннего профиля, то появилась необходимость в развитии новых малоотходных, неэнергоемких технологий, а также в разработке и создании новых методик и экспериментальной техники для научных исследований по определению влияния условий деформирования при обработке на физико-механические свойства матерка-лов.
В качестве альтернативы указанным выше методам для получения таких труб можно использовать прессование и, как частные случаи, гидроэкструзию и гидропрессование на ступенчатых оправках. Главным достоинством этих процессов является то, что в очаге деформации реализуется схема всестороннего сжатия, которая создает наиболее благоприятные условия для пластической деформации и обеспечивает качественное формирование внутреннего профиля изделия. Основными факторами, влияющими на конечные свойства и качество изделий при прессовании, являются: схема напряженного состояния при деформировании, условия трения, геометрия деформирующего инструмента, упругие деформации деформируемого материала, остаточные напряжения в изделии после прессования, степень деформации (определяет конечный уровень механических свойств материала изделия), а также величина гидростатического давления в очаге деформации (определяет запас пластичности материала).
Исходя иг вышесказанного разработка научного оборудования и методик проведения исследований по определению влияния условий деформирования при прессовании труб на ступенчатых оправках на физико-механические свойства деформируемого материала, а также Заработка практических рекомендаций на основе полученных экспериментальных данных является на сегодняшний день актуальной задачей, в результате решения которой можно будет получать прецизионные трубы со ступенчатым внутренним профилем высокого качества, с требуемыми свойствами и с минимальными затратами материала, энергии и времени на обработку.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением "Разработка новых методоз формообразования изделий с использованием энергий высокой плотности, сверхплас-тичкости, сверхвысоких давлений и скоростей" по программе фун-
ДоМєлісь/аЬйєіл пОСлкциааапЛ гмп пипас пеирГсмгіЧсі~і\гіе ЗсщаиТЗа Л
материалы" п.2.25.1.1. (N гос.per. 019400001196).
Цель работы.
Целью данной работы является разработка методик проведения экспериментов при исследовании влияния условий деформирования на физико-механические свойства материалов при прессовании труб на ступенчатых оправках, создание экспериментальной установки для разработки технологии прессования труб, а также апробация методик, установки и результатов экспериментов.
Научная новизна:
1.Разработаны следующие ноеьіє методики по определению: - гидростатической составляющей тензора напряжений для среднего сечения в очаге деформации при прессовании трубы на оправке с противодавлением (учтено упрочнение материала в процессе деформации и трение по поверхности матрицы);
удельной работы деформации по участкам образца (по деформационному нагреву образца);
максимального коэффициента тренил покоя между образцом и оправкой;
упругих деформаций внутреннего диаметра образца после прессования и съема его с оправки;
величины остаточных напряжений первого рода в образцах после прессования с использованием уравнений Ляме;
2.Создана новая экспериментальная установка для отработки методик, ка которой реализован процесс прессования труб на ступенчатых оправках, отличающийся тем, что к переднему торцу образца посредством бурта оправки прикладывается регулируемое усилие противодавления, при этом в очаге деформации создаются улучшенные условия для пластической деформации материала за счет дополнительного сжимающего напряжения (увеличивается величина гидростатического давления), а также повышается запас пластичности материала после деформации. На промышленный вариант конструкции установки имеется патент РФ.
Практическая ценность.
Выявленные, при помощи созданных методик проведения экспериментов, закономерности позволяют разрабатывать широкий спектр технологических режимов прессования труб на ступенчатых оправках с противодавлением, что является зажным при изготовлении коротких прецизионных труб из конструкционных сталей со ступенчатой внутренней поверхностью с необходимым уровнем физико-механических свойств материала.
Реализация работы в промышленности.
На основе результатов, полученных при проведении исследований, даны рекомендации по выбору рациональных режимов прессова-
кия труб ка ступенчатых оправках, которые апробировались з объеме опытных партий при наготовлений прецизионных деталей изделий СР-1 на предприятиях ДОАО "КОЗ" АО "ИжМАШ" Сг.Ижевск) и ЦНИИТОЧ-МАШ (г.Климовск). Проведенные испытания показали, что изделия, полученные методом прессования ка ступенчатой оправке с противодавлением, соответствуют требованиям чертежа, а также имеют более высокие эксплуатационные показатели (по кучности), чем аналогичные серийные изделия, изготовленные ковкой.
На зашиту выкосится: 1. Установка для исследования влияния условий деформирования при прессовании труб на ступенчатых оправках ка физико-механические свойства материала. 2.Методики проведения экспериментов на установке. 3. Экспериментальная апробация созданных методик и установки.
Публикации и личный вклад автора
Основное содержание работы опубликовано в 6 статьях, 5 тезисах докладов и в описании патента ка изобретение. Личный вклад автора состоит в разработке установки для прессования и методик проведения зксперимектовна ней по определению:гидростатической сотавляющей тензора напряжений с учетом трения и упрочнения, удельной работы деформации, трения покоя на оправке, величины упругих деформаций и остаточных напряжений в заготовке.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на 3-й Российской университетско-академической научно-практической конференции - Ижевск, 1997; на Международной научно-практической конференции "Проблемы системного обеспечения качества продукции промышленности", Ижевск, 1997; на научной школе "Кластерные системы и материалы" - Ижевск, 1997
и на научных семинарах в Институте прикладной механики УрО РАН.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глаз, заключения, библиографического списка используемой литературы (94 наименования) и двух приложений. Работа содержит 170 страниц, из них 30 иллюстраций, 9 таблиц.
Похожие диссертации на Оборудование для исследования формирования свойств материала труб при прессовании на ступенчатых оправках
