close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Набор краевого утолщения на корпусной заготовке при локальном нагреве..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 4
4.. Патент на изобретение № 2438825 РФ. Баба молота /
А.Е. Феофанова [и др.]. Опубл.10.01.2012. Бюл. № 1.
Лавриненко Владислав Юрьевич, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru,
Россия, Москва, Московский государственный индустриальный университет
DEVELOPING OF TECHNOLOGICAL PROCESSES OF UPSETTING AND DRAWING
BY RAM OF HAMMER WITH FILLETS
V.Yu. Lavrinenko
Experimental possibility for increasing of strain of cylindrical workpieces and impact efficiency during upsetting by using special ram is shown. Recommendations for developing of technological processes of upsetting and drawing by ram of hammer with fillets will
allow to increase impact and hammer efficiency, to reach a energy economy and increasing
of productivity of equipment.
Key words: efficiency of impact, upset process, hammer, drop forging.
Lavrinenko Vladislav Yurievich, candidate of technical sciences,, associate professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Moscow, Moscow state industrial university
УДК 539.374; 621.983
НАБОР КРАЕВОГО УТОЛЩЕНИЯ НА КОРПУСНОЙ ЗАГОТОВКЕ
ПРИ ЛОКАЛЬНОМ НАГРЕВЕ
В.Н. Чудин, А.А. Перепелкин, А.А. Пасынков
Приведены математическая модель операции набор краевого утолщения на
корпусной заготовке при локальном нагреве. Получены соотношения для оценки деформационных, силовых параметров операции и сплошности материала.
Ключевые слова: математическая модель, ползучесть, кратковременная ползучесть, напряжение, деформация, скорость деформация, нагрев, осадка, сплошность.
Крупногабаритные цилиндрические или конические корпуса изделий специального назначения изготавливают из труб или поковок. Краевые
части корпусов имеют утолщения для качественного соединения с другими элементами изделия. Получение утолщений за счет осадки требует нагрева зоны деформации, т.к. материалы заготовок – высокопрочные сплавы. Деформируемый материал заготовки проявляет вязкие свойства (ползучесть). При этом процесс деформирования и, следовательно, качество
42
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
изделия зависит от скоростных условий обработки [1]. Состояние горячего
материала при штамповке можно определить уравнением состояния
σ е = ψ p Aε еm ζ еn ,
(1)
где σ е , ε е , ξ е - эквивалентные напряжение, деформация и скорость деформации соответственно; A, m - константы упрочнения; 1 ≥ ψ ≥ 0 - сплошность материала заготовки при деформировании; p - константа разрушения.
Рассчитаем кинематические и силовые режимы операции, исходя из
разрывного жесткоблочного поля скоростей перемещений. Используем
энергетическое неравенство [2, 3]
qδ 0V0 ≤ N p + N mp ,
(2)
где q - давление операции; δ 0 - толщина стенки заготовки; V0 - скорость
перемещения траверсы пресса; N p , N mp - мощности сил на линиях разрыва скорости и на контактной границе трения соответственно.
В общем случае возможно плоское жестко-блочное поле скоростей,
показанное на рис 1, а. Частный вариант соответствует условию γ = 0 (показано пунктиром). Поле реализуется при условии
δ0
sin β ⋅ cos(α + γ )
=
,
(3)
2
2
cos(β − γ )
h + (δ − δ )
1
2
где β - искомый угол; α -заданный угол;
γ = arctg
h − δ 0 ⋅ ctgβ
.
δ1
δ
Если γ = 0 , то β = arctg 0 .
h
Данное поле состоит только из жестких блоков: подвижных «0»,
«1», «2» и неподвижного «3». Деформации имеют место на линиях разрыва
скорости «01», «12», «13».
Обратимся к линиям разрыва скорости. На линии «01» касательная
и нормальная к ней компоненты скорости, что определяется по годографу
(рис.1, б) запишем выражениями
V ⋅ cos γ
(V01 ) τ = 0
, (V01 ) n = V0 ⋅ sin β.
(4)
cos(β − γ )
Конечную эквивалентную деформацию и скорость деформации получим, используя выражения (4), в виде
(ε е) 01
(V01 ) τ
cos γ
=
(ξ е ) =
,
(5)
(ε е ) 01 =
;
01
t
3 (V01 ) n
3 sin β ⋅ cos(β − γ )
где t - конкретное для данной операции время деформирования.
43
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 4
На линии разрыва «12» имеем соотношения:
V ⋅ sin β ⋅ sin (α + γ )
V ⋅ sin β ⋅ sin (α + γ )
(V12 ) τ = 0
; (V12 ) n = V2 = 0
,
cos(β − γ )
cos(β − γ )
(ε )
1
(ε е )12 =
tg (α + γ ) ,
(ξ е) = е 12 ,
12
t
3
(6)
(7)
а
б
Рис. 1. Схема операции и поле скоростей перемещений
Скорость на линии «13» получим с помощью годографа, т.е.
V ⋅ sin β
V1 = 0
,
(8)
cos(β − γ )
а эквивалентную деформацию и скорость деформации здесь запишем в виде
(ε е )13 =
(ε е )13
V ⋅ t ⋅ sin β ⋅ cos γ
V1 ⋅ t
= 0
, (ξ е )13 =
.
t
3 ⋅ l13
3δ1 ⋅ cos(β − γ )
(9)
Выражения (5), (7), (9) позволяют получить, используя уравнение
(1), эквивалентные напряжения на линиях разрыва скорости. В соответствии с этим имеем:
p
m+n −n
(σе )01 = ψ 01
A ⋅ (ε е )01
⋅t ,
p
m+ n −n
(σе )12 = ψ12
A ⋅ (ε е )12
⋅t ,
p
m+ n −n
(σе )13 = ψ13
A ⋅ (ε е )13
⋅t ,
(10)
(11)
(12)
где ψ 01, ψ12 , ψ13 - сплошности материала заготовок на соответствующих
линиях разрыва.
44
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Длины линий разрыва определим с помощью заданного поля скоростей, т.е.
δ
h
δ
l0 = 0 , l12 =
, l13 = 1 .
(13)
sin β
cos γ
cos α
Внесем в неравенство (2) выражения (4), (6), (8), (10)-(13) и запишем
1
q≤
∑ (σе ) p ⋅ V p τ ⋅ l p =
δ 0V0 3
( )
1+ m + n
n

A  V0   p 
cos γ
+
=

  ψ 01 ⋅ 
3  ∆h  
 sin β ⋅ cos(β − γ ) 
p h sin β ⋅ sin (α + γ )
+ ψ12
⋅ ⋅
(tg (α + γ ))m+ n +
δ0 cos α ⋅ cos(β − γ )
p δ1
+ ψ13
⋅
δ0
 ∆h 
⋅  
 δ1 
m+ n
m + n −1 
1+ m + n 
sin β 
⋅

 cos(β − γ ) 
.
(14)


Давление, как это следует из зависимости (14), увеличивается при
увеличении деформации и скорости операции. Снижение сплошности материала заготовки понижает давление.
Остановимся на оценке сплошности материала при деформировании. Используем уравнения кинетической и энергетической теории прочности [1, 2]. По первой из них сплошность описывается зависимостью
(εе ) р
ψ =1−
,
(15)
(ε е )пр
⋅ (cos γ )
где (ε е ) р - эквивалентные деформации (5), (7), (9) на линиях разрыва скорости; (ε е )пр - предельная эквивалентная деформация для данного материала при данной температуре.
Вторая из названных теорий выражается уравнением
dψ = −
1
∫ (σе ) p ⋅ (ξе ) p dt .
Anp t
(16)
Из уравнения (16), учитывая выражения (50), (7), (9)-(12), получим
следующие зависимости для оценки сплошности на линиях разрыва скорости:
- при p ≠ 1
1
n

 1− p
A(1 − p )  V0 
1+ m + n
ψ = 1 −

;
  (ε е ) p
 Anp (1 + m )  ∆h 

45
(17)
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 4
- при p = 1
n


A
 V0 
1+ m + n
,
ψ = exp −
(18)
  (ε е ) p
 Anp (1 + m )  ∆h 

где (ε e ) р - конечные эквивалентные деформации (5), (7), (9) при заданном
конечном ходе ∆h и скорости V0 .
Сплошность материала, как это следует из зависимости (15), по деформационной теории прочности определяется рабочим ходом инструмента (деформацией) вне зависимости от скорости. По энергетической теории
(17) и (18) она зависит также от скорости (длительности обработки) и падает при увеличении скорости деформирования.
Приведенные выше соотношения могут быть использованы для
оценки деформационных, силовых параметров и сплошности материала
при наборе краевого утолщения на корпусных заготовках из высокопрочных материалов.
Работа выполнена в рамках государственного задания на проведение научно-исследовательских работ Министерства образования и науки
Российской Федерации на 2014-2020 годы и грантов РФФИ № 14-0831225 мол_а и № 14-08-00066 а.
Список литературы
1. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных
материалов / С.П. Яковлев [и др.]. М.: Машиностроение, 2004. 427 с.
2. Изотермическое формоизменение анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести / С.С. Яковлев
[и др.]. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
3. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов /
В.А. Голенков [и др.] /под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
Чудин Владимир Николаевич, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Москва, Институт путей сообщения (МИИТ),
Перепелкин Алексей Алексеевич, 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 университет
SET OF FRAME FOR REGIONAL THICKENED PREFORM DURING THE LOCAL
HEATING
V.N. Chudin, A.A. Perepelkin, A.A.Pasynkov
46
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
A mathematical model for the operation of the regional thickening set on the body
blank with local heating. Relations are obtained to assess the deformation onnyh, security
and continuity of the operation parameters of the material.
Key words: mathematical model, creep, transient creep, stress, strain, strain rate,
heat, sediment, continuousness.
Chudin Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpftula@rambler.ru, Russia, Moscow, Moskow State University of Means of communications,
Perepelkin Aleksey Alekseevich, candidate of technical sciences, associate professor,
mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, associate professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ПНЕВМОФОРМОВКИ
КУПОЛООБРАЗНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ
ТРАНСВЕРСАЛЬНО-ИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ
ВЯЗКОГО ТЕЧЕНИЯ
С.С. Яковлев, С.Н. Ларин, В.И. Платонов, Я.А. Соболев
Приведены результаты теоретических исследований силовых режимов операции изотермической пневмоформовки куполообразных деталей из трансверсальноизотропного материала в режиме вязкого течения. Установлено влияние условий нагружения и геометрических размеров заготовки на силовые режимы рассматриваемого процесса деформирования.
Ключевые слова: анизотропия, куполообразные оболочки, давление, высокопрочные материалы, изотермическое деформирование, напряжение, скорость деформации, деформация, вязкость, повреждаемость.
Рассмотрено деформирование круглой листовой заготовки радиусом R0 и толщиной h0 свободным выпучиванием в режиме вязкого течения материала под действием избыточного давления газа p = p0 + a p t n p в
сферическую матрицу (рис. 1) [1, 2]. Здесь p 0 , a p , n p - константы нагружения.
По внешнему контуру заготовка закреплена. Материал заготовки
принимается трансверсально-изотропным с коэффициентом анизотропии
R [3]; напряженное состояние оболочки - плоским, т.е. напряжение, пер47
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
208 Кб
Теги
краевого, корпусной, локального, заготовка, набор, утолщения, pdf, нагрева
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа