Мерзуг Джамаль. Холодне пластичне формоутворення сталевих порожнистих заготовок методами гідропресування і гідроштампування

Краткое описание

Мерзуг Джамаль. Холодне пластичне формоутворення сталевих порожнистих заготовок методами гідропресування і гідроштампування. : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2003.

Д.Мерзуг Холодне пластичне формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами гідропресування і гідроштампування”. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 Процеси і машини обробки тиском. Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2002.
Дисертація присвячена вирішенню актуальної задачі підвищення ефективності технології холодного пластичного формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами пресування і штампування шляхом пошуку раціональних режимів їх обробки з використанням рідини високого тиску.
Запропоновані нові методи пластичного формоутворення каналів інструментів, які полягають в роздачі порожнини вихідної заготовки майстром-пуансоном в рідині високого тиску або в радіальному обтисненні заготовки навколо майстра-пуансона в процесі гідропресування. Розроблені математичні моделі процесів роздачі та обтиснення заготовок з використанням майстрів-пуансонів і рідини високого тиску. Розроблена розрахунково-експериментальна методика дослідження режимів формоутворення точних каналів і якості заготовок інструментів. Встановлені основні закономірності процесів холодного пластичного формоутворення заготовок інструментів за наведеними методами, вплив умов деформації на якість заготовок вставок матриць. Розроблені методичні рекомендації з проектування технологічних процесів і пристроїв для гідропресування та гідроштампування заготовок інструментів. Здійснена перевірка результатів в умовах виробництва.

Розроблено основи теорії холодного формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами радіального обтиснення і роздачі з радіальним плином металу в рідині високого тиску.
Розроблено математичну модель процесу роздачі заготовки з радіальним плином металу при вдавленні майстра-пуансона в попередньо підготовлений осьовий отвір, яка забезпечує можливість аналітичного визначення тиску штампування, розподілу деформацій, граничної деформації заготовки без руйнування при штампуванні в середовищі рідини високого тиску і без неї.
Розроблено математичну модель процесу радіального обтиснення заготовки методом гідропресування на оправленні з поперечним перерізом у виді правильного багатокутника, яка забезпечує можливість розрахунку параметрів формозміни заготовки й оцінки контактних тисків на стадії перетворення форми порожнини з циліндричної в пряму правильну призматичну. На цій стадії тиск підвищується до рівня, при якому настає процес витяжки заготовки на оправленні.
Встановлено основні закономірності процесу гідроштампування-роздачі заготовки майстром-пуансоном з радіальним плином металу в середовищі рідини високого тиску. Збільшення відносної величини тиску штампуванняf=qш/ssменше, ніж збільшення відносної величини тиску рідиниP/ss, головним чином, у зв'язку зі зниженням сил тертя. Тиск гідроштампування підвищується зі збільшенням глибини вдавлення майстра-пуансона, його конусності, відносної товстостінності заготовок. Радіальний плин металу спостерігається при кутах каналу 2Q20, зі збільшенням Q і зниженням твердості металу зростає осаджування заготовки, ступінь якої при 2Q=40 і твердості менш 160HB досягаєe=10%. Розроблена експериментально перевірена методика розрахунку тиску рідини, що забезпечує штампування заготовок без руйнування.
Встановлено основні закономірності процесу радіального обтиснення заготовок навколо майстрів-пуансонів перемінного перерізу методом гідропресування. При використанні майстрів-пуансонів з конічною і циліндричною ділянками, коефіцієнтах витяжкиl=1,2...1,8 швидкість заготовки практично дорівнює швидкості майстра-пуансона, а у зоні пластичної деформації метал випереджає майстер-пуансон
Отримано теоретичне рішення задачі визначення максимального тиску при формоутворенні методом гідропресування заготовок інструментів з отворами круглого поперечного перерізу, яка забезпечує відповідність експериментальним даним при значенні коефіцієнта тертяm=0,08. Для практичного використання запропоноване емпіричне співвідошенняP=1,9sSlnl, деsS середнє з початкового і кінцевого значень напруження пластичного плину металу. При визначенні тиску формоутворення заготовок з багатогранною формою ділянки, що калібрує, вводиться поправочний коефіцієнт, для розрахунку якого запропоновано емпіричний вираз.
Встановлено, що для якісного оформлення порожнин вставок матриць із вхідною конічною, перехідною профільною і багатогранною ділянкою, що калібрує, необхідно використовувати заготовки з перемінним діаметром зовнішньої поверхні, при цьому коефіцієнт витяжки, що відповідає максимальному діаметру, дорівнюєlм=1,30...1,35 для шестигранного іlм=1,45...1,50для квадратного профілів ділянок, що калібрують.
Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного процесу гідропресування з обтисненням заготовок навколо майстра-пуансона і заснована на використанні цього процесу технологія виробництва сталевих інструментів типу вставок матриць і волок із вхідним конусом при 2Q=5...30 і ділянкою, що калібрує, круглого або, багатогранного профілю. Гідропресування забезпечує точність розмірів порожнин заготовок, що відповідає квалитетам Н8Н10, шорсткість поверхонь 0,2...0,1 мкм, підвищення твердості і міцності сталей у 1,3...1,4 разу.

Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного процесу гідроштампування заготовок і заснована на використанні гідроштампування технологія виробництва сталевих інструментів типу вставок матриць, волок, прес-форм із різною конфігурацією вхідної ділянки каналу. Холодне гідроштампування забезпечує точність розмірів внутрішньої порожнини, що відповідає квалитетам Н9Н11, шорсткість поверхні на рівні0,2 мкм, підвищення твердості і міцності сталей у 1,6...1,9 разу. Максимальні напруження в майстру-пуансоні при тиску рідиниP=ss, глибині вдавленняz1=5a0і конусності Q=10 не перевищують 2,8ss.
Для виробництва точних заготовок інструментів за розробленими технологіями використовуються звичайні установки для прямого гідропресування у випадку радіального обтиснення вихідної заготовки навколо майстра-пуансона і типу гідростата у випадку гідроштампування заготовок. Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного оснащення для формоутворення заготовок новими методами.
Використання наукових результатів дозволяє здійснювати великі деформації заготовок інструментів, виготовляти їх з більш міцних інструментальних сталей, чим відомими способами. Економічна ефективність розробок зв'язана, головним чином, зі зниженням трудомісткості виробництва і підвищенням якості виготовлених інструментів. У результаті дослідно-промислової перевірки встановлено, що економічний ефект від використання технологій гідроштампування і гідропресування при обсязі виробництва по 1000 штук інструментів складає у випадку виготовлення прес-форм 7500 грн., вставок матриць 4730 грн.