РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ БЕЗРУЧЬЕВОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ НА ПРЕССАХ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У ВСТУПІ обґрунтована актуальність проблеми, зв'язок роботи з науковими програмами, планами й темами, сформульовані цілі й завдання роботи, викладена наукова новизна, практична цінність результатів, їх апробація та впровадження.

АналІз рІвня рОЗВИТКУ технологІй ОДЕРЖАННЯ профІЛЬОВАНИХ заготовок У кОВАЛЬСЬКО–штампУВАЛЬНОМУ ВИРОБНИЦТВІ

Сучасні технології одержання профільованих заготовок для об’ємного штампування на пресах пов’язані з експлуатацією кувальних вальців, станів поперечно-клинової чи поздовжньо-копіювальної прокатки, пароповітряних штампувальних молотів (ПШМ) або іншого додаткового устаткування. При цьому, ступінь підготовки заготовки визначає ефективність технологічного рішення. Значний внесок у створення наукових і технологічних основ процесів штампування, підготовчого профілювання заготовок та проектування деформуючого інструменту здійснили І.Л. Акаро, І.С. Алієв, О.П. Атрошенко, Г.А. Баглюк, К.М. Богоявленський, А.М. Брюханов, І.М. Володін, К.О. Гогаєв,  В.О. Євстратов, В.З. Журавльов, В.Л. Калюжний, Є.М. Макушок, О.Я. Мовшович, А.Г. Овчінніков, В.А. Огородніков, Я.М. Охрименко, А.В. Ребельський, Ю.М. Рєзніков, Л.О. Рябічева, В.М. Сегал, Є.І. Семенов, М.В. Сторожев, В.К. Смірнов, С.О. Скрябін, Г.П. Тєтєрін, В.О. Тимощенко, О.Д. Томленов, М.О. Шестаков, W. Johnson, S. Kobayashi, K. Mori, K. Osakada та інші вчені.

7

В умовах нестабільності багатономенклатурних виробничих замовлень доцільною є експлуатація виключно універсальних ковальсько-пресових машин та деформуючого інструменту, без залучення спеціалізованого профілюючого устаткування та використання складного й дорогого штампового оснащення. Незважаючи на об’єктивні переваги КГШП перед ПШМ, традиційні способи підготовки заготовок у штампах пресів вельми обмежені. Це потребує розробки, розвитку й наукового обґрунтування процесів профілювання на підставі принципів вільної формозміни з дотриманням певних фізико-геометричних, температурних, технологічних умов. Зокрема, виконання синтезу способів деформування й режимів інтенсифікації формозміни для забезпечення формоутворення проміжного напівфабрикату потрібної конфігурації за мінімальну кількість ходів (навіть, за один хід) преса. Теоретичні основи процесів вільної формозміни заготовок закладені в працях В.Г. Березкіна, О.О. Гонаго, С.І. Губкіна, О.Х. Грайфера, П.Ф. Іванушкіна, П.П. Кальченка, Л.М. Могучого, Л.М. Соколова, І.Я. Тарновського, В.О. Тюріна та ін. і на сьогодні отримали розвиток у наукових роботах О.Л. Воронцова, О.М. Дмитрієва, Н.Т. Біякаєвої, Д.В. Хвана та ін. Дослідженню способів температурної інтенсифікації присвячені роботи вітчизняних (В.І. Грешнов, В.І. Єршов, А.С. Коньков, В.І. Стеблюк та ін.) і зарубіжних (Edmonds Kevin, Menzler Dirk, Lu Tue-young та ін.) учених. Проведений огляд показав наявність значного технологічного потенціалу процесів формозміни, що виконують інструментом простої конфігурації, для яких знаходження потрібних умов деформування й технологічних режимів дозволяє розширити номенклатуру поковок, що штампують на КГШП. Крім того, різні типи поковок (круглі в плані, з перепадами перерізу, з вигнутою чи подовженою віссю й т.ін.) потребують різних способів профілювання заготовок. Для детермінації й закріплення способів безрівчакового профілювання за певними типами поковок, а також обґрунтування напрямків наукового пошуку, необхідна систематизація формозмінювальних операцій і способів інтенсифікації формозміни.

Сучасний рівень розвитку прикладної та експериментальної механіки дозволяє обрати потрібний метод дослідження формозміни за принципом мінімальних затрат для одержання результатів прийнятної точності. Інженерний і кінцево-елементний теоретичний аналіз є найбільш зручним при дослідженні впливу технологічних режимів на характер плину металу. Для оцінки граничної формозміни доцільним є використання прикладної теорії деформованості, яка поєднується з принципами фізичного моделювання. Показано, що суттєвим внеском у розвиток теорії деформівності й феноменологічних підходів є роботи Г.Д. Деля, В.Л. Колмогорова, В.А. Огороднікова, І.О. Сивака, Г.О. Смирнова-Аляєва, В.М. Михалевича та ін. Сучасний рівень методів фізичного моделювання й експериментальної механіки відображають роботи Б.О. Мігачева, І.П. Ренне, Ю.М. Чижикова, М.О. Чиченєва, Г.Г. Шломчака, I. Mamuzic та ін.

Випадки успішного використання нерівномірності деформації, яку одержують при осаджуванні заготовок плитами простої конфігурації, відомі при профілюванні заготовок під штампування поковок тіл обертання, дисків та ін. Кількісні (а при профільних плитах і якісні) характеристики профілю вільної поверхні залежать від умов деформування та властивостей матеріалу заготовки, що на сьогодні вивчено недостатньо. Поздовжнє згинання як профілюючу операцію застосовують під час виробництва поковок з вигнутою віссю, однак вивченою слід вважати тільки формозміну заготовок круглого поперечного перерізу з відношенням довжини (L₀) до діаметра (D₀) від 3,0 до 6,0. Це дозволило визначити перспективи дослідження поздовжнього згинання заготовок з іншими формами поперечного перерізу та збільшеним діапазоном відношення m₀ = L₀/D₀. Об’єктивні технологічні передумови існують для одержання подовжених поковок із загостреним кінцем розтягуванням з розривом заготовки, однак відсутність рекомендацій для проектування технологій і вибору деформаційних режимів стримує використання процесу на практиці. Після аналізу різних варіантів безрівчакової підготовки заготовок установлено необхідність у застосуванні еквівалентних критеріїв для оцінки ефективності профілювання з точки зору кінцевої формозміни, СВЗП, витраченої роботи на деформацію та за техніко-економічними показниками технологій.

НАУКОВо-МЕТОДОЛОГІЧНІ ПРИНЦИПИ ДОСЛІДЖЕННЯ

8

Розробка вимог до економічних профілюючих операцій. Сформульовані основні вимоги до операцій безрівчакового профілювання: виконуваність на пресах; використання простого деформуючого інструменту; реалізація принципів вільної формозміни з досягненням завданих макропоказників; можливість застосування способів інтенсифікації формозміни; реалізація сприятливої схеми НДС та виключення недопустимих деформацій; підвищення техніко-економічних показників штампування; забезпечення задовільної технологічної спадковості при фінішному профілюванні виробів.

Класифікація процесів безрівчакового профілювання заготовок на пресах і розробка концепції дисертаційних досліджень. На підставі систематизації способів вільної формозміни й варіантів інтенсифікації плину металу розроблена класифікація процесів безрівчакового профілювання заготовок на пресовому устаткуванні (рис. 1). Профілювання заготовок розглянуто з точки зору загального покращення техніко-економічних показників виробництва, у тому числі за рахунок напрямків підвищення геометричної та об’ємної точності металовиробів. Розроблені методологічні основи проектування технологій гарячого об’ємного штампування (ГОШ), що ґрунтуються на перспективних напрямках безрівчакового профілювання заготовок шляхом осаджування плитами простої конфігурації, поздовжнього згинання, розтягування з розривом або локального профілювання заготовки. Також визначена типова номенклатура поковок, до яких застосовуються процеси попередньої підготовки заготовок поза гравюрами штампів. Підтверджено, що градієнтне (диференційоване) нагрівання є найбільш раціональним способом інтенсифікації вільної формозміни металу перед ГОШ.

Вибір і опис методів теоретичних досліджень. Основними геометричними чинниками, що впливають на кінцеву вільну формозміну, є співвідношення початкових розмірів, які характеризують заготовку (висота Н₀ або довжина L₀, діаметр D₀, ширина В₀ або площа поперечного перерізу F₀, товщина стінки труби S₀, довжина ділянки нагрівання l_н) та профіль інструменту (радіус опуклості R або кут a основи конуса осаджувальної плити). Суттєвий вплив мають ступінь деформації e та властивості матеріалів. Для аналізу формозміни обґрунтовані еквівалентні безрозмірні макропоказники у вигляді відношень лінійних розмірів або локальних площ поперечних перерізів.