УДК 621. 983К. В. Власов, асп., (4872) 35−14−82, mpf-tula@rambler. ru (Россия, Тула, ТулГУ)РОТАЦИОННАЯ ВЫТЯЖКА ПЛОСКИХ СТАЛЬНЫХ ЗАГОТОВОК ОБОЙМОЙ ДАВИЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВПодробно излагается прогрессивный способ изготовлении тонкостенных осесимметричных деталей из анизотропных материалов, при котором осуществляют ротационную вытяжку в два этапа: вначале деформируют выпуклую ее часть на оправке с утонением стенки, затем ее фланцевую часть — по схеме комбинированной вытяжки, превращающей плоскую часть заготовки в полую и одновременно утоняя стенку образовавшегося полого полуфабриката до получения тонкостенного цилиндрического изделия.Ключевые слова: ротационная вытяжка, утонение стенки, анизотропный материал, осесимметричные детали, комбинированная вытяжка.Материалы, подвергаемые обработке давлением, как правило, обладают анизотропией механических свойств, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость протекания технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования.Согласно общепринятому определению анизотропия — это зависимость механических свойств материала от направления испытания. Поликристаллические металлы и сплавы, состоящие из множества кристаллических зерен (кристаллитов), ориентированных произвольно, в целом изотропны или почти изотропны. Анизотропия свойств поликри-сталлического материала проявляется, если в результате обработки (отжига, прокатки и т. п.) в нем создана преимущественная ориентация отдельных кристаллов в каком-либо направлении (текстура). Например, при пластической деформации металла его зерна ориентируются в направлении ее градиента, в результате чего возникает механическая анизотропия [1].При изготовлении тонкостенных осесимметричных деталей из анизотропных материалов предъявляются высокие требования по геометрическим характеристикам и механическим свойствам. Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой с дальнейшей механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования. Ротационная вытяжка позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность: величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке.При разработке технологических процессов ротационной вытяжки анизотропных материалов используются эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются анизотропия механических свойств анизотропных заготовок, особенности протекания технологических процессов деформирования. Научное обоснование режимов технологий формоизменения анизотропных листовых заготовок при различных температурно-скоростных режимах является весьма актуальной темой, поэтому был разработан технологический процесс ротационной вытяжки деталей из анизотропных материалов с соответствующими режимами. Известно, что ротационную вытяжку применяют для изготовления деталей диаметром от нескольких миллиметров до 6 м и толщиной от десятых долей миллиметра до 75 мм из алюминия и до 38 мм из стали. При использовании различных методов нагрева толщина заготовок может быть еще больше. За последние годы ротационная вытяжка стала особо важным способом изготовления деталей из никеля, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала, титана и их сплавов. Отмечаем, что ротационная вытяжка — это технологический процесс последовательного изменения формы, размеров и свойств плоских или полых вращающихся заготовок приложением локализованной деформирующей нагрузки, перемещающейся по заданной траектории, в целях получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. Полые тонкостенные изделия цилиндрической, конической форм и их комбинаций из никелевых и титановых сплавов целесообразно изготавливать ротационной вытяжкой из листовых заготовок. [2].Разработан новый технологический процесс ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических осесимметричных деталей из анизотропных материалов, который включает следующую последовательность операций.Плоскую заготовку рассчитанных размеров, вырубают из листа или ленты, которые в состоянии поставки практически во всех случаях являются анизотропными. После вырубки заготовку дополнительно деформируют методом обычной вытяжки (можно в одном штампе), образуя в ее центральной части выпуклость с внутренним диаметром полости, равным диаметру оправки, на величину деформации: = 0,05 … 0,12. Затем для существенного укрупнения зерна и снижения свойств анизотропии проводят рекристаллизационный отжиг при Т = (0,5… 0,6)Тпл. После этого заготовку устанавливают в полость прижима ротационного устройства с обоймой давильных элементов, ориентируя полость в заготовке к торцу оправки, и осуществляют ротационную вытяжку в два этапа: вначале деформируют выпуклую ее часть на оправке с утонением стенки, затем ее фланцевую часть — по схеме комбинированной вытяжки, превращая плоскую часть заготовки в полую и одновременно утоняя стенку образовавшегося полого полуфабриката до получения тонкостенного цилиндрического изделия.Так как продеформированная заготовка стала меньше по размеру исходной, то выемку в прижиме делают меньше на величину нового диаметра'- Р '-круглой заготовки, рассчитанного по формуле Бо = Б / е, где Б0 и Б0 -диаметры исходной заготовки до и после ее предварительной вытяжки- е — степень деформации заготовки перед рекристаллизационным отжигом, е — основание натурального логарифма. Степень деформациие для расчета берут из указанного выше диапазона.Проведены испытания с учетом граничных и внутренних значений, которые подтверждены примерами.Для изготовления цилиндрической детали наружным диаметром 7,8 мм, внутренним диаметром 7,6 мм (с толщиной стенки 0,1 мм, дна0,5 мм) и высотой 12 мм. Материал детали — коррозионно-стойкая сталь Х18Н10Т. В качестве исходного проката выбираем ленту толщиной 0,5 мм (ГОСТ 4986−79) Из объема детали и припуска на обрезку рассчитаем диаметр исходной заготовки Б 0, который будет равен 14 мм. Лента взята по-лунагартованной, шириной 30 мм при трехрядном шахматном раскрое.При ротационной вытяжке плоской заготовки очаг пластической деформации охватывает весь объем, проникая на периферийную кромку, которая деформируется неравномерно, образуя волнообразную фигуру у полуфабриката из-за анизотропии ленточного материала, превращающуюся под конец в фестоны детали высотой до 3 мм. Закалка заготовок перед ротационной вытяжкой с нагревом до температуры 1050 °C с 20-минутной выдержкой и охлаждением в воде дает мелкозернистую структуру и высокую пластичность металла, что равносильно отжигу. Однако после ротационной вытяжки таких заготовок фестоны сохраняются, хотя они по высоте становятся несколько меньше (на 40… 60%).По предлагаемому способу заготовку сразу же после вырубки деформируют на величину степени деформации е = 0,05, образуя цилиндр и-ческую выпуклость в центре с внутренней полостью, большей внутреннего диаметра детали на величину технологического зазора, т. е. он равен 7,65 мм. Тогда глубина поло си будет р вна 0 5 7 мм пр и диаметреБ0 = 13,32 мм. Полная высота колпачка будет равна 1,07 мм. После отжига при температуре 700 °C и 20-минутной выдержке заготовку подвергли ротационной вытяжке со степенью деформации р = 0,8. Так как предварительная степень деформации оказалась недостаточной, зерно после отжига незначительно увеличилось, и анизотропия сохранилась, а фестоны на детали уменьшились на 40%, т. е. в среднем стали равны 1,8 мм.В отличие от первого примера для той же детали берем предварительную степень деформациие = 0, 15. Тогда Б0 = 14 мм, Б0 = 12,05 мм, глубина полости выпуклости после предварительной вытяжки равна 1,56 мм. Отжиг был осуществлен при температуре 0,7 • Гпл = 980 °C. Послетермообработки заготовки зерно не укрупнилось и фестоны в изделии сохранились, хотя и на 60% стали меньше по сравнению с плоской заготовкой, т. е. в среднем стали высотой 1,2 мм.В отличие от первого и второго примеров для такой же детали берем предварительную степень деформациие = 0,09. Тогда при D0 = 14 мм, D0 = 12,8 мм глубина полости полученной выпуклости после предварительной вытяжки стала равной 0,99 мм. Рекристаллизационный отжиг был осуществлен при температуре 820 °C.Зерно металла заготовки значительно укрупнилось (что для ротационной вытяжки является положительным фактором в отличие от обыкновенной вытяжки с утонением стенки), фестоны в изделии после ротационной вытяжки практически исчезли, т. е. это говорит о том, что материал заготовки стал изотропным.В предложенном прогрессивном способе ротационной вытяжки цилиндрических деталей из анизотропных материалов при указанных параметрах режимов было достигнуто высокое качество деталей и устранен такой брак, как фестонистость кромок деталей, за счет снижения анизотропных свойств деформируемого материала.Список литературы1. Яковлев С. С., Пилипенко О. В., Арефьев Ю. В. К анализу процесса ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Изв. ТулГУ. Сер. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. 2006. Вып. 2. С. 27 — 34.2. Новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных гладких цилиндрических деталей и деталей с наружными и внутренними утолщениями / С. П. Яковлев [и др.] // Современные промышленные технологии, оборудование и приборы. Тула: Изд-во ТулГУ. 2005. С. 56 — 57.C. VlasovRotation Drawing Out of flat steel blank block of pressing elementsA detailed description of the progressive way of making of thin walled ax symmetric parts from anisotropic materials, when the rotation drawing out is carried out in two steps is given. First they deform its convex part on the mandrel with thinning of the wall, then its flange part according to the scheme of combined drawing out, which turns the flat part of the blank into hollow, simultaneously thinning the wall of the given hollow half-finished product until they receive a thin walled cylinder-shaped item.Key words: rotation drawing out, thinning of the wall, anisotropic material, ax symmetric parts, combined drawing out.Получено 07. 04. 10
Показать Свернутьsaratov-ouk.ru
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Platonov Valeriy Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State UniversityУДК 621. 983: 539. 374ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ОЧАГАДЕФОРМАЦИИС. С. Яковлев, В. И. Трегубов, Е. В. Осипова, М.В. ЛаринаПриведены результаты экспериментальных исследований силовых режимов ротационной вытяжки с утонением стенки осесиметричных деталей из стали 12Х3ГНМФБА на 3-роликовом станке по схеме с разделением очага деформации. Показано удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки.Ключевые слова: анизотропный материал, ротационная вытяжка, труба, ролик, оправка, сила, шага подачи, степень деформации, напряжение.Экспериментальные исследования силовых параметров ротационной вытяжки производилась на 3-роликовом станке модели В-280М. Стан оснащен 3-роликовой кареткой с гидравлическим приводом осевого перемещения. Деформирующие ролики расположены через 120° по периметру окружности. В качестве деформирующего инструмента при проведении экспериментальных работ были использованы конические ролики открытой калибровки диаметрами Вр = 280 мм с углом рабочего конуса ар1(первого ар1 = 15° и второго и третьего ар2 =ар3 = 30° роликов) и радиусом при вершине ролика г.Типовая конструкция ролика приведена на рис. 1. Рабочий инструмент (ролики и оправка) изготавливался с твердостью 56… 62 ИЯСэ. Работы проводились с использованием трубных заготовок из малоуглеродистой стали 10. Заготовки подвергались предварительной калибровке и последующей механической обработке. Основные геометрические размеры исходных заготовок:н =210,8 мм- ?0=9,2 мм.Ротационная вытяжка деталей производилась по схеме с разделением очага деформации за счет радиального смещения конических роликов [1−4]. Заготовки были подвергнуты ротационной вытяжке с различными степенями деформации в диапазоне от 30 до 60% и величинами рабочей подачи в диапазоне от 0,5 до 1 мм/об.Замеры трех составляющих сил ротационной вытяжки (радиальной Р^, осевой Р2 и тангенциальной Р%) производилась при переменных технологических параметрах: рабочей подаче? (мм/об), частоте вращения заготовки п (1/мин), степени деформации е и использовании роликов с различными радиусами при вершине (г = 3, 6 и 9 мм).Величина тангенциальной силы Рх определялась косвенным путем по замерам разности мощности, потребляемой электроприводом при обработке деталей и при холостом вращении оправки с деталью.Для замеров осевой Р2 и радиальной Р^ нагрузок при ротационной вытяжке применительно к станку В-280М были разработаны и изготовлены гидроподушки, представленные на рис. 2.В
Рис. 1. Ролик открытой калибровкиА5 _ /Рис. 2. Схема регистрации осевой Р2 и радиальной нагрузок применительно к станку В-280М при ротационной вытяжкеИзготовленные гидроподушки были оттарированы на лабораторном прессе МП-600. Они представляют собой линейную зависимость, что позволяет для определения сил пользоваться шкалой оцифрованной в кН (МПа).Для замера осевых сил Р2 гидроподушка (рис. 2, в) устанавливалась на конце штока 2 цилиндра осевой подачи клети, и с помощью болтов фланец 5 и корпус гидроподушки 3 присоединялся к корпусу клети 1. При ходе вперед (в сторону шпинделя) шток 2 гидроцилиндра осевой подачи, перемещаясь, воздействует через гидроподушку на клеть 1, перемещая ее. В зависимости от величины сопротивления клети осевому перемещению в полости гидроподушки создается пропорционально сопротивлению клети давление, которое фиксируется с помощью манометра 6, установленного на корпусе цилиндра гидроподушки 3.Величина осевой силы Р2 ротационной вытяжки определяется какразность сил Р2 наг, возникающих при обработке детали (под нагрузкой) ивеличины силы Р2 хол, возникающей при холостом перемещении клети.Для замера радиальной силы Ря полые гидроподушки были установлены на конце штока 3 гидроцилиндра радиального перемещения роликов между неподвижным (корпус гидроцилиндра радиальной подачи 2) и подвижным (гайка регулировочная 4) упором, регулирующим величину радиального перемещения ролика (рис. 2, г). При сведении роликов шток 3 гидроцилиндра радиальной подачи, перемещаясь, воздействует на поршень 5 гидроподушки, создавая при отсутствии радиальной нагрузки на ролики в полости гидроподушки номинальное давление соответствующее номинальной радиальной силе станка (200 кН). Под нагрузкой на ролики со стороны детали воздействует радиальная составляющая силы Ря ротационной вытяжки, под воздействием которой величина давления в гидроподушке снижается пропорционально величине создаваемой нагрузки. Разница показаний оттарированой шкалы манометра 7 при холостом сведении и при работе под нагрузкой является фактической величиной радиальной силы Ря при ротационной вытяжке.На рис. 3 представлены графические зависимости изменения относительных величин радиальной Ря, тангенциальной Рх и осевой Р2 составляющих сил от степени деформации е при ротационной вытяжке по 3-х роликовой схеме ротационной вытяжки с разделением деформации осе-симметричных деталей из многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА при фиксированных значениях рабочей подачи? и углов конусности роликов (а р1, а р 2 и, а р3). Расчеты выполнены для трубнойзаготовки из стали 12Х3ГНМФБА с наружным радиусом Яв =64,15 мм, толщиной стенки трубы ?0=6,05 мм- диаметром ролика Вр =280 мм- частотой вращения шпинделя п =75 мин-1- =0,15. Здесь введены обозначения:Р = Ря /[(Яв — 0,50)^0,2]-А=Рх /[(Яв — 0,50^0,2]- Р = Р2 /[(Яв — 0,5*0)^0,2],а точками обозначены результаты экспериментальных исследований. Механические характеристики стали 12Х3ГНМФБА приведены в работе [4]. Для каждой группы фиксированных параметров проводилось по шесть опытов. За основу брались среднеарифметические данные составляющих сил. Распределение суммарной степени деформации е между роликами определялось по методике, изложенной в работе [5].Величины радиальной Ря, тангенциальной Рх и осевой Р2 составляющих сил определялись по выражениям, приведенным в работе [5].28РвРг0. 1? 1. 50. 10 1. 00. 0? 0. 50. 00 0. 0
Рк Рг 4& lt-и- 1 1 1 ___'-0,10,30,?аряРх рг0. 1? 1,50. 10 1. 00. 0? 0. 50. 00 0. 0
рг 4
ох0 3о,?бРис. 3. Зависимости изменения, Рх, Р2 от ?для стали 12Х3ГНМФБА: а — Б =1 мм/об- ар1 = 10°, ар2 = 20°- ар3 = 30°-б — Б =1 мм/об- ар1 = 20°- ар2 = 25°- ар3 = 30°Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением степени деформации относительные величины радиальных Р%, осевых Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил интенсивно растут. Установлено, что с увеличением рабочей подачи Б все три относительные составляющие сил возрастают. Заметим, что изменение условий трения на контактной поверхности оправки и заготовки существенно влияет на относительную величину осевой силы Р2. С ростом коэффициента трения наоправке то величина относительной силы Р2 возрастает.Результаты экспериментальных работ показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил (до 10%). Экспериментально установлено, что ротационная вытяжка с использованием трёхроликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных и осевых сил деформирования на 25… 30% по сравнению с аналогичными схемами обработки без разделения деформации.Величина тангенциальной составляющей силы ротационной вытяжки не зависит от используемой схемы обработки.Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 13−08−97−518 р_центр_а.Список литературы1. Ковка и штамповка: справочник в 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С.С. Яковлева- ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.2. Гредитор М. А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение, 1971. 240 с.3. Могильный Н. И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение, 1983. 192 с.4. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Яковлев С. П. Ротационная вытяжка с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок. М.: Машиностроение, 2009. 265 с.5. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Осипова Е. В. Математическая модель ротационной вытяжки осесимметричных деталей с разделением очага пластической деформации // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 7. С. 168−180.Яковлев Сергей Сергеевич, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Трегубов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,Осипова Елена Витальевна, асп., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Ларина Марина Викторовна, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университетEXPERIMENTAL STUDIES OF OPERATIONS ROTARY DRAWING WITH THE DIVISION OF THE DEFORMA TION ZONES.S. Yakovlev, V.I. Tregubov, E.V. Osipova, M.V. LarinaThe results of experimental studies of power modes rotary drawing with wall thinning osesimetrichnyh parts made of steel 12h4GNMFBA 3-roller machine according to the scheme with the division of the deformation zone. Satisfactory agreement between the calculated and experimental data on the power modes of spinning.Key words: anisotropic material, rotary extractor, pipe clip, the mandrel, the power supply step, the degree of deformation, stress.Yakovlev Sergey Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Tregubov Victor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, NPO «SPLA V»,Osipova Elena Vitalievna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Larina Marina Victorovna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State UniversityУДК 621. 983- 539. 974ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙС УТОЛЩЕНИЯМИ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙПОЛЗУЧЕСТИА. А. Перепелкин, В. Н. Чудин, А. В. Черняев, Б.С. ЯковлевПриведены математические модели операций горячего выдавливания и высадки деталей с утолщениями в режиме кратковременной ползучести. Выявлено влияние технологических параметров на кинематику течения материала, силовые режимы и сплошность материала при горячем выдавливании и высадке деталей с утолщениями. Использован энергетический метод расчета для вязкопластического деформирования.Ключевые слова: выдавливание, высадка, ползучесть, вязкость, деталь, энергетический метод.Деталями с краевыми утолщениями являются силовые элементы шпангоутов корпусов летательных аппаратов, днищ емкостей, арматуры трубопроводов двигательной установки. Их изготавливают штамповкой с нагревом или без нагрева в зависимости от обрабатываемых материалов. Последние упрочняются и, с другой стороны, проявляют релаксацию напряжений при деформировании с нагревом. Эти факторы влияют на технологические силы, степени формоизменения, качество изделий. Технология требует обоснованных режимов обработки, что возможно на основе расчетных методов [1−6]. В этой связи рассмотрим процессы формообразования утолщений на осесимметричных деталях операцииями изотермического выдавливания и высадки.
Показать Свернутьreferat.bookap.info
Реферат на тему:
Встроенная вытяжка.
Кухонная вытяжка в виде купола.
Кухонная вытяжка — устройство для очищения воздуха от дыма, продуктов сгорания, испарений, запахов и прочих нежелательных примесей, образующихся при тепловой обработке продуктов, которые накапливаются в объёме кухни.
В процессе приготовления пищи выделяются разнообразные продукты горения, которые могут негативно влиять на здоровье человека. Нахождение в помещении с высоким содержанием в воздухе продуктов сгорания, испарений и канцерогенов может отрицательно сказываться на самочувствии и работоспособности, приводит к быстрой утомляемости и снижению концентрации внимания. Отсутствие кухонной вытяжки также влияет на состояние помещения, где готовится пища. Жиры и копоть оседают на потолке, стенах и фасаде кухонной мебели, сокращая срок её службы. Согласно санитарным нормам, на кухне должен соблюдаться 8–10-кратный ежечасный воздухообмен. Вытяжки улавливают дым, запахи и испарения, исходящие от плиты, препятствуют их распространению по кухне и проникновению в смежные помещения.
Бытовые кухонные вытяжки состоят из следующих основных частей: корпуса, вентиляционного агрегата, механического или электронного пульта управления и жироулавливающих фильтров. Детали кухонных вытяжек изготавливают из термически стойких, коррозионно-устойчивых и долговечных материалов. Корпус вытяжки изготавливают из нержавеющей стали, либо покрывают эмалью. Помимо основной функции кухонные вытяжки часто служат элементом дизайна кухонного гарнитура, в связи с чем могут быть выполнены в различных формах, с применением дерева, стекла и других материалов в декоративных целях.
Различают следующие типы кухонных вытяжек, по методу монтажа:
Важно помнить, что минимальное расстояние между вытяжкой и электрической варочной поверхностью составляет 70 см, а между вытяжкой и газовой плитой 80 см.
Кухонные вытяжки предназначены для работы в двух режимах: отвода воздуха и рециркуляции.
Использование вытяжки в режиме рециркуляции не требует дополнительного монтажа, что несколько облегчает её установку, однако это значительно снижает производительность работы вытяжки.
Производительность вытяжки измеряется в м3/ч и отражает объём воздуха, который кухонная вытяжка пропускает через себя за час работы. Согласно российским санитарным нормам, воздух на кухне должен смениться минимум 12 раз за 1 час. Таким образом, необходимую и достаточную производительность кухонной вытяжки можно рассчитать исходя их габаритов конкретной кухни по простой формуле:
[площадь кухни]×[высота потолка]×12×1,3,где 1,3 — коэффициент минимального запаса, необходимый для учёта этажности здания, загрязнённость и длину вентиляционной шахты, длину и загибы воздуховода, влияющих на потери производительности вытяжки.
wreferat.baza-referat.ru
Cтраница 1
Ротационная вытяжка по схемам ( рис. 2, а и б) предусматривает использование заготовок в виде мерной трубы. По схеме ( см. рис. 2, а) изготовляют детали типа воронки с числом проходов, зависящим от разницы диаметров D - d, толщины материала и его свойств. [2]
Ротационная вытяжка по схеме, показанной на рис. 3, предусматривает обжим концевой части заготовки, осуществляемый на составной оправке. По схеме ( рис. 4) изготовляют детали типа рефлектора и аналогичные им. Плоская заготовка формоизменяется за несколько последовательных проходов, что является недостатком этой схемы. В отличие от схем получения конических деталей и деталей с криволинейной образующей, ротационная вытяжка цилиндрических оболочек осуществляется, как правило, тремя равномерно расположенными ( под углом 120) но периметру изделия роликами. Цель применения трех роликов состоит в уравновешивании значительных усилий, возникающих в процессе вытяжки, для получения качественных деталей. Наряду с трехроликовыми могут быть использованы двух - и четырехроликовые станки. [4]
Ротационная вытяжка роликовыми и шариковыми устройствами обеспечивает лучшую размерную точность и качество поверхности получаемых деталей по сравнению с ротационной вытяжкой иа специальном оборудовании одним - тремя роликами большого диаметра. [6]
Ротационная вытяжка при выполнении операции обкатки ( рис. 46, а - в) позволяет деформировать плоскую заготовку для получения полых деталей; при раздаче ( рис. 46, г - е) полых деталей получают небольшие плоские фланцы, небольшое увеличение диаметра на некоторой длине; при обжиме ( рис. 46, ж, з) на небольшом участке уменьшают периметр полой заготовки, получают горловины и другие подобные элементы. С помощью ротационной вытяжки получают точные размеры и форму, а также гладкую поверхность детали путем ее обжима роликом. Выполняют также завивку кромок. [8]
Ротационная вытяжка выполняется на станках токарного типа или на специальных механизированных станках и заключаются в следующем. С помощью одного из нескольких давильников 4 за несколько возвратно-поступательных движений плоской заготовке постепенно придают форму полой детали требуемой формы. [9]
Ротационная вытяжка - один из древнейших процессов обработки металлов - служит для получения полых изделий типа тел вращения различных форм. [11]
Ротационная вытяжка представляет собой процесс формоизменения плоских или полых вращающихся заготовок по профилю оправки с помощью перемещающейся деформирующей нагрузки. Процесс характерен наличием локального очага деформации, образующегося в результате воздействия давильного элемента ( ролика) на материал заготовки. Реализация локализированной деформирующей нагрузки при ротационной вытяжке позволяет получать за один проход высокие степени деформации ( до 80 %), что делает процесс экономически выгодным по сравнению с другими способами изготовления деталей, например штамповкой. С помощью ротационной вытяжки получают полые детали с постоянной и переменной толщиной стенки, имеющие широкий диапазон размеров ( диаметром до 5 м, толщиной стеики до 40 мм и длиной до нескольких метров) и различной формы. Ротационную вытяжку можно успешно использовать для обработки как обычных сталей и сплавов, так и труднодеформируемых и тугоплавких материалов. [12]
Ручная ротационная вытяжка экономически выгодна в единичном и мелкосерийном производстве, когда изготовление штампов является нерентабельным, или в случае, когда данную деталь невозможно получить обычной штамповкой. В массовом производстве ротационная вытяжка экономически целесообразна только при применении специальных автоматизированных ротационных станков с роликовыми давильниками и гидрокопировальными следящими системами с программным управлением движения давильника по переходам. На современных станках изготовляют детали диаметром до 8000 мм при толщине стенки до 160 мм из цветных металлов и сплавов, легированных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей как в холодном, так и в нагретом состоянии. [14]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
ТЕХНОЛОГИИИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИМЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМУДК 621. 983С. С. Яковлев, В. И. Трегубов (Тула, ТулГУ),О. В. Пилипенко (Орел, ОрелГТУ)РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ С НАРУЖНЫМИ И ВНУТРЕННИМИ УТОЛЩЕНИЯМИОписан технологический прооесс ротационной вытяжки с разделением очага пластической деформации осесимметричных деталее с наружными и внутренними концевыми утолщениями из высоколегированноо многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА.Работа выполнена по гранту Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных шкоя (№ 4190. 2006. 8) и гранту РФФИ (№ 07−01−96 409).При изготовлении тонкостенных цилиндрических деталей л настоящее время находят всё более широкое применение методы обработки далленем с созданием локального очага деформации. Одним из таких методов является ротационная вытяжка [1 — 4]. Ротационнх вытяжка расширяет и дополняет возможности совр) еменных методов штамповки.При изготовлении деталей с кольцевыми утолщениями за один проход обеспечение линейных рлмеров не представляет существенных трудностей, так как точность линейных рлмерв детали определяется в этом случае точностью системы управления перемещением деформирующего инструмент, а используемого оборудования.Однако при значительных пееепадах толщины стенки на основных и утолщенных участках изготовление деталей за один проход (или за од ну операцию) невозможно (ограниченные пластические свойства материла, силовые возможности оборудования и др.). В связи с этим обеспечение линейных рлмеров готовой детали является более сложным и имеет свои особенности.На рис. 1 представлена схема технологического процесса изготовления цилиндрической детали из многокомпонентной стали12Х3ГНМФБА с наружными и внутренними концевыми утолщениями.абвгеРис. 1. Схема технологического процесса изготовления тонкостенной цилиндрической детали иг стали 12ХЗГНМФБА с наружными и внутренними утолщениями, а — разрезка труб на мерные заготовки- б — меаническая обработка (обточка, расточка) — термообработка (закалка, отпуск) — в -меаниче-ская оббаботка (чистовая обточка, расточка) — г — пеевый проход- д — второй проход, ротационная вытяжка- е — обжим утолщения,низкотемпературный отжигНаляду с требованиями по точности геометрической формы и рх-меров к указанной детхи пуедъъвляются высокие тебования по качеству поверхности и механическим свойствам, котооые должны быть обеспечены технологическим циклом ее изготовления (временное сопротивление & gt-1200 — 1600 МПа- относительное максимхьное удлинение 8 & gt-6%).При изготовлении детхи из высоколегированной многокомпонентной стаи 12Х3ГНМФБА с учётом предъявляемых к ней технических требований по точностным параметрам, качеству поверхности и механическим свойствам, в соответствии с рекомендациями необходимо использовать заготовки под ротационную выттжку с внутренним диаметрхьнымрхмером с? о = 110,1+0,15, толщиной стенки to = 7 мм, обеспечивающей получение заданных механических свойств за счёт упрочнения металла, с разностенностью не более ± 0,1 мм [5].Потребил длина заготовки составляет 570 мм. При этой длине масса одной заготовки составит 20 кг. Исходную заготовку под ротационную выттжку изготавливают из горячекатаной тубы 0 110^ х13 мм, которую (после рхрезки) в отожженном состоонии подвергают черновой механической обработке по наружной и внутренней поветхностям. Операции механической обработки осуществляютст на токарных станках модели 16К20, оснащенных соответствующими приспособлениями. После этого заготовки подвергают термической обработке (закхке и отпуску), в результате которой обеспечиваютст необходимые механические свойства материала с учетом его последующей пластической дефоомации пи ротационной вытяжке.После окончательной (чистовой) механической обработки заготовки (рис. 1, в) осуществляется ротационная выттжка за два прохода. При первом проходе (рис. 1, г) исходную заготовку утоняют с 7 до 3,9±0,1 мм на ограниченном участке, длина которого (/1= 760±3 мм) определяется расчетным путем и должна обеспечить объем метала, достаточный для получения участка / детхи с максимхьной длиной 1670 мм при максимальной толщине стенки участка (t =1,7±0,1).При втором проходе (рис. 1, д) толщину стенки 3,9+0,1 мм участка /1, полученную при первом проходе, утоняют до 1,7±0,1 мм, обеспечивая при этом линейный рхмер 85±3 мм, а также рхмер /2= 1670+3 мм, который складывается из суммы участков / = 1610+60 мм и /^.Фактические длины этих участков (/ и /^) на каждой отдельной детхи завися от фактической толщины стенки 1,7+0,1 мм. При ее максимальном значении (1,8 мм) длина участка / будет максимальной и равняться величине /2, а участок /^ будет равен 0, и, наоборот, при полученииминимхьной толщины стенки 1,6 мм значение / будет минимхьным (/ =1550 мм), а длина участка /к — максимхьной, равной рхности (/2 — /).Значительна величина колебания размеров / и /к связана с рхно-стью объема металла, необходимого для получения участка / пи минимальной и максимхьной толщине стенки 1,7+0,1 мм. В этом случае участок /^ служит компeнcaтoчoм рхности объема метхла участка /1, получаемого при первом проходе, и объема, потребного для получения участка / при втором походе в зависимости от фактически получаемой толщины стенки 1,7±0,1 мм.В связи с тем, что обеспечение рхмера /2 при втором походе не зависит напрямую от положения рабочего инструмента пи ротационной вытяжке детхей с колцевыми утолщениями (положение инструмента фиксирует длину / без учета длины /^), то для обеспечения рхмера /2 необходимо нхичие дополнительного устройства, фиксирующего получение этого размера с заданной точностью и дающего команд в систему управления стенка. В зависимости от системы управления, используемого оборудования в качестве такого устройства могут использоваться различного типа линейные указатели (пи ручном управлении) или конечные выключатели (при использовании систем ЧПУ или глдрoкoпиуoвхьныхycтрoйcтв).Таким оббазом, пи ротационной вытяжке детхей с кольцевыми утолщениями за несколько походов (ил операций) необходимо:— предусмотреть в конструкции детхи участок-компенсатор длиной /к, устанавливаемой расчетным путем в зависимости от полей допусков на толщину стенки-— оснащение оборудования дополнительным устройством для контроля линейного рхмера между утолщениями /2-— осуществление тщательной нхадки оборудования по обеспечению толщины стенки детали, чтобы стабилизировать колебания рхмеров / и /к в узких пределах.Ротационнх вытяжка производится на 3-роликовых спецлхизило-ванных станах модели В-250 В, работающих в автоматическом цикле, включая загрузку заготовок и выгрузку готовых детхей. Для обеспечения ротационной вытяжки с заданными техническими требованиями применена схема с разделением деформации между роликами, смещенными в ра-дихьном и осевом направлениях [6].Обработка детхей осуществляетст за два похода с суммахной степенью деформации около 75%, прием величина деформации, реализуема пи первом походе роликов, составляет 40%. Для формоизмене-=280 в = 60 ния использовхись комплекты роликов диаметром у мм (гмм- г = 6 мм) с углом ар1 15 и ар2,3 30. Рабочий инструмент (роли-HRCки и оправка) изготавливался из стали 9Х с твердостью 56 — 62 э. Частота вращения шпинделя составляла п = 150 мин-1, осева подачаS = 0,8 _1,2 мм/об.После ротационной вытяжки детхи подвергхись обжиму концевого утолщения с целью создания припуска для нааезания внутренней резьбы при окончательной механической обработке.Технологический процесс, а также применение высокопрочного материала позволили уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных детаей из стаи 12ХЗГНМФБА на 45%- снизить металоемкость производства до 37%- повысить качество и надежность изготавливаемых детаей за счет исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей. При этом удаось исключить из технологического цикла изготовления ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.Таким обраом, использование схемы с раделением деформации позволило повысить точностные xaлaктeриcтикл изготавливаемых детаей по наиболее важным паааметрам — толщине стенки, диаметраБным ра-мерам, прямолинейности обраующей — по ссавнению с ротационной вытяжкой детаей по схеме с двуххядным расположением роликов.Библиографический список1. Гредитоо М. А. Давильные работы и ротационное выдавливание / М. А. Гредитоо. — М.: Машиностроение, 1971. — 240 с.2. Могильный Н. И. Ротационна вытяжка оболочковых деталей на станках/ Н. И. Могильный. — М.: Мaшинocтрoeниe, 1983. — 192 с.3. Белов Е. А. Ротационна вытяжка на специализированном оборудовании / Е. А. Белов, Л. Г. Юдин // Ковка и штамповка: Справочник. Том 4. Листова штамповка / под ред. А. Д. Матвеева. — М.: Машиностроение, 1987.- С. 234 -257.4. Трегубов В. И. Ротационна вытяжка с утонен ем стенки цилиндрических деталей из ттуб на cпeцлхизирoвaннoм оборудовании / В. И. Трегубов. — Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. — 148 с.5. Трегубов В. И. Математические модели изменения механических свойств горяекатаных труб из стаи 12ХЗГНМФБА при ротационной вытяжке на cпeцлхизирoвaннoм оборудовании / В. И. Трегубов [и др.] // Заготовительные производства. — 2003. — № 4. — С. 27 — 31.6. Пат. № RU 2 106 217 C1 РФ. Способ ротационной вытяжки полых осесимметричных детаей / Белов Е. А., Хитрый А. А., Евсеева Н. В., Ерохин В. Е. и др., 10. 03. 98.Получено 17. 01. 08.
Показать Свернутьgugn.ru
УДК 621. 983ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ДИАМЕТРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙПРИ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКЕС. С. Яковлев, М. В. Ларина, А.А. ПасынковВыявлены особенности формирования внутренних диаметральных размеров осесимметричных деталей при ротационной вытяжке с утонением стенки. Приведены математические модели формирования внутренних диаметральных размеров осесимметричных деталей от технологических параметров, геометрических характеристик инструмента ротационной вытяжки осесимметричных деталей из сталей 10 и 12Х3ГНМФБА на специализированном оборудовании роликами с разделением очага деформации, полученные методами математической статистики и теории планирования эксперимента. Установлены рациональные технологические режимы обработки.Ключевые слова: ротационная вытяжка, труба, ролик, оправка, шаг подачи, степень деформации, угол, деталь, диаметр.Обеспечение заданной точности внутренних диаметральных размеров деталей dd при ротационной вытяжке регламентируется диаметром рабочей оправки dопр, а также условиями деформирования (режимами обработки, схемами ротационной вытяжки и геометрическими параметрами деформирующих роликов) [1, 2].Рациональными при ротационной вытяжке являются условия деформирования, при которых dd & gt- dопр на величину минимального зазора междудеталью и оправкой. Уменьшение внутреннего диаметра детали dd при определенных условиях ротационной вытяжки может привести к плотной посадке ее на оправку, затруднить съем детали и вызвать появление царапин на внутренней поверхности детали и поверхности оправки. Изготовление детали с внутренним диаметром значительно больше диаметра оправки также нежелательно, так как приводит к появлению погрешностей формы детали (овальности, кривизне образующей, волнистости).Для оценки влияния технологических параметров процесса, геометрических параметров инструмента на точность внутренних диаметральных размеров изготавливаемых деталей выполнены экспериментальные исследования с регистрацией значений внутреннего диаметра деталей dd при переменных значениях степени деформации е, рабочей подачи ?, частота вращения заготовки п и радиус закругления ролика г. Здесь е = (1 —? / ?о)100%- ?о и? — толщина стенки исходной заготовки и детали-dd — внутренний диаметр получаемой детали- Ъ^ = (dd — ddH)/ ddH —ddH = dопр — dопр — диаметр оправки.Предварительные экспериментальные исследования по ротационной вытяжке цилиндрических деталей из разных материалов показали, что наиболее эффективной в части получения высоких исследуемых точностных характеристик деталей является схема с разделением деформации по сравнению с другими возможными схемами формоизменения (схем с использованием деформирующих роликов открытой и закрытой калибровки)при использовании комплекта роликов с углами: ар = 15°- ар2 = 30°-а р3 = 30° [3]. Поэтому ротационная вытяжка цилиндрических деталей изисследуемых материалов осуществлялась по трёхроликовой схеме с разделением очага деформации.Построение теоретической модели для определения относительной величины отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5^ при ротационной вытяжке не представляется возможным. Поэтому для построения математической модели исследуемого показателя качества необходимо проведение экспериментальных исследований с последующей обработкой результатов на основе регрессионного анализа в сочетании с теорией планирования эксперимента.Так как предварительные эксперименты показали, что линейная модель может не удовлетворять условию адекватности, то для проведения экспериментальных исследований согласно рекомендациям [4, 5] был выбран план Рехтшафнера.В соответствии с планом Рехтшафнера, в табл. 1 приведены уровни и интервалы варьирования технологических параметров процесса ротационной вытяжки, влияющие на величину изменения относительной величины отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5^ в натуральных значениях.Таблица 1Уровни и интервалы варьирования технологических параметров процесса ротационной вытяжкиОбозначение факторов Х1 X 2 X 3 X 4е, % ?, мм/об -1 п, мин г, ммсталь 10 сталь 12Х3ГНМФБАОсновной уровень 0 45 0,75 75 110 6Интервал варьирования 15 0,5 25 40 3Нижний уровень -1 30 0,5 50 70 3Верхний уровень +1 60 1,0 100 150 9Связь натуральных и кодированных значений факторов осуществляется по следующим формулам:Xi0 = (Xi max + Xi min) / 2-AXi = (Xi max — Xi min) / 2 — x, = (Xi + X, o)/DXi-Xi = х,-DXi + Х, о,где Xi o — значение фактора на основном уровне в натуральном масштабе- х,, Xi — значение факторов в кодированном и натуральном масштабах- АХ, — интервал варьирования фактора в натуральном масштабе.Опыты равномерно дублировались, для каждой группы фиксированных параметров проводилось по шесть параллельных опытов. При определении границ области эксперимента использованы значения факторов, установленные в предварительно проведённых экспериментальных исследованиях. Согласно данному плану эксперимента была проведена серия опытов, и после проверки значимости коэффициентов уравнений регрессии по t -критерию Стьюдента, из этих зависимостей были исключены незначимые коэффициенты и произведен перерасчет моделей с проверкой их адекватности по F -критерию Фишера, при уровне значимости равном 0,05 [4, 5].Для проведения экспериментальных исследований были использованы трубные заготовки из малоуглеродистой стали 10 и легированной стали 12Х3ГНМФБА. Заготовки из стали 10 подвергались предварительной калибровке и последующей механической обработке, а заготовки из стали 12Х3ГНМФБА — механической обработке. Основные размеры исходных заготовок представлены в табл. 2.Таблица 2Геометрические характеристики исходных заготовокМатериал заготовки dвн, мм to, ммСталь 10 210,8 9,2Сталь 12Х3ГНМФБА 116,2 6,05Экспериментальные работы производились на стане В-280. Стан оснащен трёхроликовой кареткой с гидравлическим приводом осевого перемещения. Деформирующие ролики расположены через 120° по периметру окружности. В качестве деформирующего инструмента при проведении экспериментальных работ были использованы конические ролики с откры-той калибровкой диаметрами = 280 мм с углов рабочего конуса ар1(первого, а р1 = 15° и второго и третьего, а р 2 = а р3 = 30° роликов) и радиусом при вершине ролика г.Рабочий инструмент (ролики и оправка) изготавливался с твердостью 56… 62 ИЯСэ. Выбор указанных диапазонов режимов обработки и параметров инструмента обусловлен широким их использованием в практике [3]. Для замеров диаметров деталей использовались приборы индикаторного типа. Цена деления индикатора составляла 0,01 мм.Проведенные эксперименты и соответствующая обработка опытных данных позволили получить математические модели изменения относительной величины отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5р:для малоуглеродистой стали 105р = 0,114 — 0,023×1 — 0,12×2 — 0,048×3 + 0,061×4 -- 0,018×1×2 + 0,019×2×3 + 0,009×2×4 + 0,047×2- для легированной стали 12Х3ГНМФБАЪп = 0,641 — 0,044×1 — 0,260×2 + 0,021×3 + 0,106×4 -- 0,064×1×2 — 0,076×1×3 — 0,056×2×3 + 0,015×3×4 — 0,187×2.(1)(2)На рис. 1 и 2 представлены графические зависимости изменения относительной величины отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5р в зависимости от степени деформации е, относительного радиуса при вершине ролика г = г / рабочей подачи? при фиксированных значениях частоты вращения заготовки п при ротационной вытяжке деталей из стали 10.Анализ графических зависимостей и результатов экспериментальных исследований показывает, что с уменьшением относительной величины радиуса при вершине ролика г возрастает относительная величина отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5р во всех диапазонах степеней деформации, рабочей подачи числа оборотов вращения заготовки п. Установлено, что с увеличением рабочей подачи? и степени деформации е в большинстве случаев сочетания исследуемых технологических параметров относительная величина 5р уменьшается.Оптимизация регрессионных зависимостей (1) и (2) позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых относительная величина 5р будет минимальна и максимальна. Результаты оптимизации приведены в табл. 3.а бРис. 1. Зависимости изменения величины 8р оте, г и е, ?: а —? = 1 мм/мин, п = 50 мин1- б -п = 100мин1, г = 0,32и? (е = 30%, г = 0,98)Таблица 3Результаты поиска минимальной и максимальной величин 8рМатериал min/ max е, %? -1 п, мин г 8рСталь 10 min 60 1,0 100 0,32 -0,0989max 30 0,5 50 0,98 0,4057Сталь 12Х3ГНМФБА min 60 1,0 150 0,49 -0,1453max 30 0,5 128 1,49 1,0236Полученные зависимости изменения относительной величины отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 8р могут быть использованы при разработке новых технологических процессови создания математических моделей деформирования при ротационной вытяжке с разделением очага деформации цилиндрических деталей из сталей 10 и 12Х3ГНМФБА.Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 13−08−97−518 р_центр_а.Список литературы1. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С. С. Яковлева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.2. Могильный Н. И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение, 1983. 192 с.3. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Яковлев С. П. Ротационная вытяжка с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок на специализированном оборудовании. М.: Машиностроение, 2009. 265 с.5. Налимов В. В., Голикова Т. И. Логические основания планирования эксперимента. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1980. 152 с.6. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение- София: Техника, 1980. 304 с.Яковлев Сергей Сергеевич, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Ларина Марина Викторовна, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университетFEA TURES FORMA TION OF INTERNAL DIAMETRIC DIMENSION AXISYMMETRIC PARTS IN ROTARY DRAWINGS.S. Yakovlev, M.V. Larina, A.A. PasynkovThe features of the formation of internal diametric blur-ditch rotationally symmetric parts in rotary drawing with wall thinningare shown. The mathematical model of the formation of internal diametric dimensions of axially symmetric parts of the process parameters, geometry-cal characteristics of the tool rotary drawing axisymmetric parts made of steel and 10 12h4GNMFBA specialized equipment division faces the deformation obtained by the methods of mathematical statistics and the theory of experiment planning. Rational technological modes of processing is installed.Key words: rotary extractor, pipe, roller, mandrel, feed pitch, the degree of deformation, angle, detail diameter.Yakovlev Sergey Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Larina Marina Viktorovna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State UniversityУДК 615. 8:612. 2, 681. 518. 5ФОРМИРОВАНИЕ ОБЩЕЙ СОВОКУПНОСТИ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫН.В. ИвахноРассмотрен метод формирования информативных признаков, определяющих состояние дыхательной системы в результате задания уровней давления переключения в контуре, при которых происходит полное открытие дроссельной заслонки, приведен параметрический анализ кривой давления и построена матрица состояний дыхательной системы. Сформирована обобщенная структура, обеспечивающая формирование информативных признаков при разных типах воздействия сопротивлением.Ключевые слова: характеристика давления, максимальное давление, полное перекрытие контура, дыхательная трубка, идентификация состояния.Устройства релейного воздействия на дыхательную систему человека описаны в ряде научных работ [1,2], а тренажеры дыхательной мускулатуры, построенные на указанном принципе, исследованы в [1]. Создание адаптивных устройств корректирующего воздействия на дыхательную систему человека привело к появлению новых методов диагностики с целью идентификации изменяемых параметров человека [3,4].На основании полученных экспериментальных данных проведен анализ кривой давления и установлены аппроксимирующие функции и параметры, отвечающие за состояние дыхательной системы человека [3,4].Для обеспечения самонастройки функционирования режимов комплексов корректирующего воздействия на дыхательную систему разработан метод диагностики, основанный на изменении давления переключения и составления матрицы состояний. Данный метод в совокупности сопи-санным в [5,6] представляет единую систему идентификации состояния дыхательной системы в процессе проведения процедур на дыхательных тренажерах.
Показать Свернутьxn----8sbemlh7ab4a1m.xn--p1ai
УДК 621. 983- 539. 374ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛЕЙ ПРИ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКЕ С УТОНЕНИЕМСТЕНКИС. С. Яковлев, В. И. Трегубов, Е.В. ОсиповаПриведены результаты экспериментальных исследований по формированию механических свойств материала изготавливаемых осесимметричных деталей ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании. Выявлено влияние технологических параметров, геометрии деформирующего ролика, схемы операции ротационной вытяжки и предварительной и окончательной термической обработки на формирование механических свойств материала изготавливаемых деталей.Ключевые слова: технологические параметры, ротационная вытяжка, термическая обработка, оправка, ролик, трубная заготовка, шаг подачи, степень деформации.Растущая потребность в производстве сложнопрофильных осесимметричных деталей наряду с предъявляемыми к ним высокими требованиями по точности геометрической формы, диаметральным размерам, толщине стенки, качеству поверхности и механическим свойствам, связанным с обеспечением надёжности эксплуатации деталей в условиях агрессивной среды, высоких температур и давлений, определяют необходимость совершенствования методов их изготовления. Наряду с традиционными методами изготовления сложнопрофильных осесиммет-ричных деталей механической обработкой и многооперационной вытяжкой за последние годы широкое применение находит ротационная вытяжка на специализированном оборудовании с использованием в качестве деформирующих элементов роликов [1, 2]. Для производства такого типа деталей находят успешное применение схемы ротационной вытяжки роликами с открытой и закрытой калибровкой, а также с разделением очага деформации [1−5].Цельнометаллические корпуса полых осесимметричных деталей ответственного назначения работают в тяжелых условиях эксплуатации (агрессивные среды, высокие статические и динамические нагрузки), поэтому к механическим свойствам этих изделий предъявляются специальные требования [1−5].В процессе ротационной вытяжки повышаются прочностные характеристики материала (временное сопротивление ов, условный предел текучести о 02) и снижаются относительное удлинение 8 и относительное сужение площади поперечного сечения у. Изменение механических свойств материала зависит от степени его деформации е.43Явление упрочнения материала в процессе пластической деформации в отдельных случаях используется как положительный фактор для повышения конструктивной прочности изготавливаемых деталей. Вместе с тем, имеющее место при этом снижение пластических свойств отрицательно сказывается на возможностях интенсификации процесса ротационной вытяжки.Приведены результаты экспериментальных исследований по изменению механических свойств материала изготавливаемых осесимметрич-ных деталей ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании.При проведении экспериментальных работ был исследован характер изменения механических свойств стали 10 при различных схемах обработки, технологических и геометрических параметрах инструмента ротационной вытяжки. Основные типы роликов, используемых для ротационной вытяжки осесимметричных деталей, показаны на рис. 1.Рис. 1. Типы роликов, используемых для ротационной вытяжкиосесимметричных деталейЭкспериментальные работы производились на станке СХП-2. Ротационная вытяжка осесимметричных деталей осуществлялась по трем наиболее характерным схемам обработки: 3-роликовой схеме с использованием деформирующих роликов открытой калибровки (рис. 2) — 3-роликовой схеме с использованием роликов закрытой калибровки (рис. 3) — 3-роликовой схеме с разделением очага деформации (рис. 4).Для оценки влияния технологических параметров на качественные характеристики осесимметричных деталей ротационная вытяжка выполнялась с различными степенью деформации е и рабочей подачей 5, которые изменялись в диапазоне от 10 до 70% и от 0,55 до 2 мм/об соответственно, где е = (1 — ^/ ?0)100%- ^ и ^ - толщина стенки исходной заготовки и детали.Рис. 2. Схема ротационной вытяжки осесимметричных деталей тремя роликами с открытой калибровкой: 1 — ролик- 2 — деталь-3 — оправкаРис. 3. Схема ротационной вытяжки осесимметричных деталей роликами с закрытой калибровкой: 1 — ролик- 2 — деталь- 3 — оправкаРис. 4. Трех роликовая схема ротационной вытяжки осесимметричных деталей с разделением деформации при радиальном смещении роликов:1 — ролик- 2 — оправка- 3 — детальВ качестве деформирующего инструмента при проведении экспериментальных работ были использованы конические ролики с открытой и закрытой калибровкой диаметрами = 220 мм, углом рабочего конусаар=10… 30°, высотой калибрующего пояска Ь = 3 мм. Рабочий инструмент (ролики и оправка) изготавливался с твердостью 56… 62 ИЯСэ. Ротационная вытяжка осесимметричных деталей осуществлялась при постоянной скорости вращения оправки с частотой п = 180 1 / мин.После проведения ротационной вытяжки с различными степенями деформации заготовки из стали 10 подвергались низкотемпературному отжигу при Г0тЖ = 400 °C.Для определения механических характеристик материала трубных заготовок и полуфабрикатов при разных степенях деформации изготовлялись продольные образцы. Количество образцов каждого типа равнялось шести. Величины условных пределов текучести0 2, временного сопротивления ав, относительного максимального удлинения 85 образца в направлении образующей трубных изделий вычислялись в соответствии с ГОСТ 1497–84.Кривые изменения механических свойств стали 10 в зависимости от степени деформации е приведены на рис. 5. Здесь сплошными линиями показаны результаты экспериментальных исследований механических свойств материала детали при ар = 15°- штрихпунктирными— а р = 20°.Анализ результатов механических испытаний образцов деталей, подвергнутых различным степеням деформации е при различных схемах ротационной вытяжки и рабочей подачи Б, показывает, что характер изменения механических свойств деталей практически не зависит от выбранных схем их обработки. Некоторые различия в характере изменения механических свойств объясняются величиной образования наплыва металла перед очагом деформации. Установлено, что при ротационной вытяжке деталей из стали 10 роликами открытой калибровки более интенсивное изменение механических свойств имеет место при обработкероликами с углом, а р = 20° (с колебаниями величины наплыва Ь^ в исследуемом интервале степеней деформации от 0,7 до 1,14 мм) по сравнению с обработкой деталей по той же схеме роликами с углом, а р = 15° (с колебаниями наплыва Ь^ = 0,47… 0,74 мм). Отметим, что детали, обработанные по той же схеме роликами с углом, а р = 30°, из-за наличия поверхностных дефектов (от чрезмерной величины наплыва при ротационной вытяжке) механическим испытаниям не подвергались.46О 10 20 30 40 50% 70? -& gt--Рис. 5. Зависимости изменения о0 2 и ов для стали10от е (Б = 0,55 мм/об)Характер изменения механических свойств деталей из стали 10, обработанных роликами с закрытой калибровкой, аналогичен результатам,полученным при обработке роликами открытой калибровки при, а р = 20°.Механические свойства деталей, деформированных по схеме с разделением деформации, идентичны результатам, полученным при обработке деталей роликами открытой калибровки с углом, а р = 15°.Результаты проведенных работ показывают, что при ротационной вытяжке деталей из стали 10 со степенью деформации до 60% величины ов и о02 возрастают на 50… 55%, а величина 8 снижается более чем в 2раза.На основе этих экспериментальных данных были построены математические зависимости изменения временного сопротивления о в, условного предела текучести о02 и относительного удлинения 8 от степенидеформации е при ротационной вытяжке.Зависимости изменения ов, о02 и 8 от степени деформации еописывались выражениему = У0 + аеЬ, (1)где у0 и у — величина исследуемой характеристики механических свойств до и после пластической деформации е- а и Ь — экспериментальные константы.Вид формулы (1) выбирался с учетом качественных закономерностей изменения исследуемых механических характеристик, а также исходя из условия минимума дисперсии адекватности формулы экспериментальным данным. Экспериментальные константы, а и Ь находились по методу Хука — Дживса.Выполнены экспериментальные исследования по влиянию геометрии деформирующего ролика и схемы операции ротационной вытяжки на формирование механических свойств стали 10ГН в зависимости от степени деформации е. В табл. 1 представлены величины экспериментальных констант для исследуемых характеристик механических свойств исследуемой стали.Таблица 1Экспериментальные константы зависимости видаМатериал Схема обработки У У0 а ЬСталь 10ГН- закалка ТВЧ- Тзак = 970… 1030 °С- отпуск Тотп = 590 °С- время 1отп = 190 мин 1 о в, МПа 577 330,4 0,73о 0,2, МПа 511 331,6 0,725, % 13,1 -9,9 0,642 о в, МПа 577 409,3 0,74о 0,2, МПа 511 403,7 0,745, % 13,1 -11,3 0,63Здесь введены следующие обозначения для схемы обработки и последующей термической обработки детали: 1 — схема с использованием деформирующих роликов открытой калибровки, а р = 20°- низкотемпературныйотжиг- Тотж = 400 ° С- 2 — схема с разделением очага деформации ар = 10°- ар = 20°- ар3 = 30°- 3 — схема с использованием деформирующих роликов открытой калибровки, ар = 15°- низкотемпературный отжиг- Тотж = 400 °С- 4 — схема с использованием деформирующих роликов закрытой калибровки, а р = 30°, а в = 5°, Ьг =А1, а з = 15°- низкотемпературный отжиг- Тотж = 360 °С- 5 — схема с использованием деформирующих роликов открытой калибровки, а р = 20°.Приведенные выше результаты экспериментальных исследований использованы при проектировании новых технологических процессов ротационной вытяжки цельнометаллических корпусов изделий ответственного назначения.При изготовлении осесимметричных корпусных деталей с переменной толщиной стенки из трубных заготовок из стали 10 методом ротационной вытяжки по действующему технологическому процессу необходимой предварительной термической обработкой является закалка с высоким отпуском. Данная термическая обработка обеспечивает хорошую технологичность при изготовлении детали, требуемые свойства и надежность при эксплуатации и хранении изделия вследствие того, что создает благоприятную структуру в стали — структуру зернистого перлита. Эта термическая операция довольно трудоемкая и энергоемкая, требующая двух нагревов, удлиняет технологический процесс изготовления детали. В связи с этим было предложено в качестве предварительной термической обработки перед ротационной вытяжкой использовать нормализацию как более экономичный вид термической обработки.Нормализация создает структуру пластинчатого перлита. Структуры пластинчатого типа обладают пониженными величинами значений ударной вязкости по сравнению со структурами зернистого типа, так как пластины цементита создают дополнительные концентраторы микронапряжений, способствующие возникновению микротрещины.Далее приведены результаты экспериментальных исследований по определению вида необходимой предварительной термической обработки для стали 10 при изготовлении осесимметричных корпусных деталей с переменной толщиной стенки из трубных заготовок методом ротационной вытяжки- определена возможность замены закалки с высоким отпуском по действующему техпроцессу на нормализацию.Исходными заготовками для экспериментальных исследований являлись заготовки из труб 0 325×18 мм и длиной 690 мм из стали 10 по ГОСТ 8731–74, подвергнутые калибровке и дальнейшим воздействиям:1) закалке и отпуску по режиму:закалка: температура Тзак =940±10 0 С, время выдержки Iвыд = 20… 25 мин, нагрев печной, охлаждение в воде-отпуск: температура Тотп =690±100 С (при проведении отпуска фактическая температура отпуска была выше критической температуры), время выдержки 1выд = 60. 65 мин, нагрев печной, охлаждение на воздухе.2) нормализации по режиму: температура Тнор =910±100 С, времявыдержки 1выд =35 мин, нагрев печной, охлаждение на воздухе.После предварительной термической обработки заготовки подвергали механической обработке и ротационной вытяжке с различными степенями деформации в соответствии с действующим технологическим процессом:1) ротационная вытяжка первая со степенью деформации е =40%-2) отжиг рекристаллизационный смягчающий (ОРС): температураТотж =610. 640 ° С, время выдержки 1выд = 30 мин-3) ротационная вытяжка вторая со степенью деформации е = 50, 70, 80, 85%.После ротационной вытяжки трубы подвергали отжигу, уменьшающему внутренние напряжения (ОУН) по режиму: температураТотж =330. 360° С, время выдержки 1выд = 30 мин.Экспериментальные работы по ротационной вытяжке проводились на стане СХП-2 по схеме с разделением очага деформации между роликами. Станок оснащен 3-роликовой кареткой с гидравлическим приводом осевого перемещения. В качестве давильных элементов использовались три ролика, расположенные по периметру окружности под углами 120°, диаметрами Б =220 мм, с радиусами закругления ролика г =3 мм- высотой калибрующего пояска Ь =3 мм- с рабочим углом первого роликаар1 = 15°- второго и третьего ар2 =ар3 = 30°- с задними угламиаз = 30°. Рабочий инструмент (ролики и оправка) изготавливался с твердостью 56… 62 НЯСэ.Трубы, обработанные по вышеописанной методике, разрезали на кольца длиной 250 мм. Каждое кольцо было предварительно деформировано на определенную степень деформации. Из колец изготовили по 12 продольных и поперечных образцов по ГОСТ 1497–84 для определения механических свойств в продольном и поперечном направлениях и по 12 поперечных образцов для определения ударной вязкости при температуре+ 20 (ап+20) и — 50 °C (ап50). В качестве основных механических характеристик принимались условный предел текучести о0 2, временное сопротивление о в, относительные максимальные удлинения 8 образца. Эти величины вычислялись в соответствии с ГОСТ 1497–84. Образцы для определения механических свойств испытывали на 10-тонной машине «1п-stron — 5882», а для определения ударной вязкости — на маятниковом копре КМ-05. Для определения значений ап _ 50 образцы охлаждали в смеси льда и спирта.Для исследования микроструктуры стали 10 после закалки с высоким отпуском и нормализации изготовили микрошлифы в плоскости образца, перпендикулярной оси трубы. Для выявления микроструктуры травление образцов проводили в 4%-ном растворе азотной кислоты в спирте. Микроструктуру исследовали с помощью микроскопов МИМ-8М и КЕОРНОТ2. Механические свойства стали 10 после ротационной вытяжки с различными степенями деформации с предварительной закалкой и высоким отпуском или нормализацией приведены в табл. 2.50Таблица 2Механические свойства стали 10 после ротационной вытяжки с различными степенями деформации и предварительной и окончательной термической обработкойПредварительная термообработка Степень деформации, е, % Окончательная термообработка Механические свойства° 0,2 8, % апМПа МПа % Кгс. м/мм 2Попер./ прод. Попер./ прод. Попер./ прод. ап+20/ ап -50Нормализация Исходное (после нормализации) состояние 412/ 428 263/ 285 42/36,0 16,5/6,940 ОРС 415/ 410 300/ 305 31/35,0 7,5/4,950 ОУН 637/ 643 617/623 10/14,2 3,0/3,070 ОУН 710/ 713 687/ 713 9,2/9,7 2,2/1,980 ОУН 712/ 727 690/ 720 -/8,9 1,9/2,1Закалка и отпуск Исходное (после закалки с отпуском) состояние 438/ 433 290/ 291 38,0/ 33,7 15,7/7,240 ОРС 410/ 422 263/ 278 35,0/ 36,0 7,5/550 ОУН 663/ 677 -/653 11,7/ 19,8 2,2/2,270 ОУН 733/ 737 -/687 6,8/9,8 2,2/1,880 ОУН 815/ 803 -/770 4,2/9,7 1,9/2,285 ОУН 880/ 847 -/830 5,3/8,0 2,0/1,7Металлографический анализ стали 10 показал, что после закалки с высоким отпуском микроструктура состоит из зерен феррита 9-го балла по ГОСТ 5639–65, зернистого перлита, расположенного как в стыке зерен, так и по границам зерен и выделений третичного цементита по границам зерен, пластинчатого характера, что свидетельствует о повышении температуры при отпуске выше критической температуры (приблизительно до 750 ° С). Выделения третичного цементита по границам зерен сильно ох-рупчивают сталь. Этим объясняется то обстоятельство, что значения ударной вязкости стали 10 после закалки и отпуска находятся на уровне значений ударной вязкости нормализованной стали 10 (табл. 2). Микроструктура стали 10 после нормализации состоит из зерен феррита 7-го балла по ГОСТ 5639–65 и участков пластинчатого перлита.Из приведенных данных в табл. 2 можно сделать следующие выводы1. Механические свойства стали 10 после закалки и высокого отпуска и после нормализации незначительно отличаются по величине значений. Анизотропия механических свойств вдоль и поперек направления проката незначительна (наблюдается лишь небольшая разница в значениях относительного удлинения в продольном и поперечном направлениях).2. При увеличении степени деформации происходят рост значений условного предела текучести о02 и временного сопротивления ов и падение относительного максимального удлинения 5. У предварительно закаленной и отпущенной стали 10 значения временного сопротивления разрыву ов и предела текучести о о 2 непрерывно повышаются сувеличением степени деформации. Значения вышеназванных величин у предварительно нормализованной стали 10 растут до 710… 720 МПа при степени деформации 70%, а при дальнейшем ее увеличении остаются на этом же уровне.Прочностные характеристики стали 10 после предварительной закалки с отпуском и после нормализации при степенях деформации 50, 70% имеют величины значений одного уровня- при степени деформации 80% величины ов и о02 на 60. 100 МПа выше у предварительно закаленной и отпущенной стали 10.Относительное максимальное удлинение стали 10 (в продольном направлении) у предварительно закаленной и отпущенной заготовки при степени деформации 50% на 6% выше, чем у предварительно нормализованной заготовки. При степенях деформации 70, 80% значения относительного удлинения находятся на одном уровне.Значения ударной вязкости закаленной и отпущенной, а также нормализованной стали 10 изменяются незначительно при снижении температуры испытания от + 20 до — 50 ° С при всех исследуемых степенях деформации. В исходных состояниях (без деформации) значения ап+20 приблизительно в два раза превышают значения ап50.3. Различие величин временного сопротивления ов и условного предела текучести о02 вдоль и поперек направления проката незначительно при всех исследуемых степенях деформации. Значения относительного удлинения 5 в продольном направлении заготовки из стали 10, предварительно закаленной и отпущенной при температуре выше критической, в 1,5 — 2 раза выше, чем в поперечном.Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания № 2014/227 на выполнение научно-исследовательских работ Министерства образования и науки Российской Федерации на 2014−2020 годы и гранта РФФИ № 13−08−97−518 р_центр_а.Список литературы1. Гредитор М. А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение, 1971. 240 с.2. Могильный Н. И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение, 1983. 192 с.3. Ковка и штамповка: справочник. Листовая штамповка / под общ. ред. С.С. Яковлева- ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.4. Трегубов В. И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании. Тула: Изд-во ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. 148 с.5. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Яковлев С. П. Ротационная вытяжка с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок. М.: Машиностроение, 2009. 265 с.Яковлев Сергей Сергеевич, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Трегубов Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,Осипова Елена Витальевна, асп., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университетFORMATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF MATERIAL ITEMS IN ROTARY DRAWING WITH WALL THINNINGS.S. Yakovlev, V.I. Tregubov, E.V. OsipovaThe results of experimental studies on the formation of the mechanical properties of the material produced rotationally symmetric parts of spinning on specialized equipment. The influence of process parameters, geometry deforming roller circuit operation of spinning and preliminary and final heat treatment on the formation of the mechanical properties of the material manufactured parts.Key words: technological parameters of spinning, heat treatment, mandrel roller, tubular billet step submission, the degree of deformation.Yakovlev Sergey Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Tregubov Victor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,Osipova Elena Vitalievna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Показать Свернутьwestud.ru
