CC BY
42
6. Латаш, Ю. В. Электрошлаковый переплав / Ю. В. Латаш, Б. И. Медовар. М. : Металлургия, 1970. 240 с.
7. Перебоева, А. А. Исследование влияния технологии изготовления заготовок прессового инструмен-
та на их качество / А. А. Перебоева, Г. П. Усынина, Н. В. Окладникова, А. И. Маркова // Изв. вуз. Черная металлургия. 1999. № 3. С. 41-44.
8. БЦНЬБЯ W303, W302. Warmarbeitsstahl.
T. A. Bogdanova, L. P. Tretyakova, V. S. Biront, A. A. Pereboyeva, N. V. Okladnikova
THE DEVELOPMENT OF THE TECHNOLOGY OF THE HEAT TREATMENT OF THE PRESSING EQUIPMENT
It is given the results of analysis of the complex research works at the problem of warning of the pressing equipment premature going out of action. The analysis was made by specialists of the Krasnoyarsk metallurgical plant.
УДК 621.787
И. В. Трифанов, Т. А. Слинкина, И. В. Стерехов, Л. И. Трифанова
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА
Рассмотрены параметры дорнования при изготовлении труб малого диаметра.
При изготовлении тонкостенных заготовок труб малого диаметра с толщиной стенки h = 0,5... 1,4 мм необходимо определить усилия дорнования, контактные давления и другие параметры. Измерение усилий дорнования производилось с помощью однокомпо-нентного упругого динамометра с фольговыми тензо-резисторами. Запись электрических сигналов, поступающих от динамометра, выполняли через усилитель ТА-5 шлейфовым осциллографом Н071,5 м с точностью не ниже ± 1 %. Исследовались заготовки труб Ш 3 мм из сплава 32 НКД, стали 45, стали 20, меди М1. Параметрами, оказывающими влияние на усилие дорнования были выбраны: диаметр канала трубы (а?), степень натяга (а), твердость материала заготовки НВ.
Из графиков экспериментальной зависимости усилия дорноваания Е и усилия дорнования трубчатых заготовок из меди (рис. 1, 2) видно, что Е = f (й, а, НБ).
2500
2000
1500
1000
500
Метод дорнования при выбранных параметрах позволяет обрабатывать тонкостенные трубчатые заготовки с толщиной стенки h = 0,5... 1,4 мм. Важными технологическими параметрами являются усилия дорнования для создания эффективной технологии.
Усилия дорнования необходимо использовать для оценки прочности хвостовика инструмента - дорна, расчета его инструмента и непосредственно трубчатой заготовки, подбора вида смазки, а также контактных давлений и других параметров. На основе однофак-торных экспериментов была получена зависимость для расчета усилий дорнования:
F = cHB dcay = 1,235d0 57 а1345НВ,
где с - коэффициент; НВ - твердость материала; d - диаметр канала трубчатой заготовки; а - степень натяга.
-1-сталь45; d=3MM
2-сталь20; d=3MM
3-сплав 32НКД; инструмент ВК8
4-сплав 32НКД; инструмент ВК8
5-сталь 45; d=1,4мм
6-сталь 20; d=1,4мм
0,04
0,07
0,10 a, мм
0,13
0,17
Рис. 1. Зависимость усилий дорнования каналов в заготовках
900
I IL
1 - медь М1; d=3 мм
2 - медь М1; d=1,4 мм
3 - сплав 32НКД; d=1,4 мм
0,01 0,025 0,05 0,075 0,09 0,12 а, мм
Рис. 2. Зависимости усилия дорнования каналов твердосплавным инструментом
Для обеспечения требуемого качества рабочей поверхности каналов труб волноводов необходимо обеспечить требуемый уровень контактных давлений в зоне деформирования со стороны инструмента - дорна. Контактные давления исследовали для той же номенклатуры труб, что и усилий дорнования. Средние давления на рабочем конусе можно вычислить по формуле [1]:
F
Р =--,
ndc L^ (sin a+ f cos a)
где F - усилие дорнования; d;; - диаметр рабочего конуса посреди ширины контакта; L,|, - фактическая ширина контакта рабочего конуса с трубчатой заготов-кой; б - половина угла рабочего конуса инструмента -дорна; f - коэффициент трения между инструментом -дорном и трубчатой заготовкой.
Правомерность приравнивания усилия дорнования усилию на рабочем конусе подтверждается результатами измерения усилия дорнования в зависимости от ширины (b) цилиндрической ленточки инструмента -дорна. В работе [1] показано, что влияние ширины ленточки (b) на усилие дорнования F является слабым. Поэтому силами трения на ленточке при b < 3 мм (рис. 3) можно пренебречь, приняв действующие на рабочем конусе усилие равным усилию дорнования. При Did < 3 для тонкостенных труб волноводов заготовка в процессе дорнования может подвергатся сквозной пластической деформации. Материал заготовки в контактном слое находиться в условиях, близких к объемному сжатию. В остальной части заготовки напряженно-деформированное состояние близко к состоянию трубы, подвергнутой воздействию равномерного внутреннего давления.
Ширина контакта рабочего конуса инструмента-дорна с заготовкой La из-за изгиба ее стенок оказывается существенно меньше геометрической ширины L^ которая определяется по формуле Lj. = al2sin б,
где а - степень натяга; б - угол рабочего конуса инструмента.
Рис. 3. Схема взаимодействия инструмента-дорна с трубчатой заготовкой при обработке их дорнованием
Дорнование может сопровождаться как положительной, так и отрицательной усадкой (разбивкой) отверстия (hyc) [1] в зависимости от соотношения между неконтактной деформацией Нвк за рабочим конусом инструмента - дорна и упругим восстановлением материала заготовки Нуъ.
При Did < 3 дорнование отверстий может проводиться с большими натягами, например, обработка заготовок из горячекатаных и холоднодеформирован-ных труб Did = 1,2...1,6 может производиться с суммарным натягом а = (0,1...0,2)d и сопровождаться значительным изменением размеров заготовок. Точность диаметра отверстия канала может быть повышена в несколько раз (с 16...17 до 8...11 квалитетов) [1]. При высоких требованиях к точности отверстий труб волноводов (JT6-JT7) необходима их предварительная обработка резанием, например, расточка, зенкерова-ние или развертывание. При реализации данного метода половина угла рабочего конуса инструмента -дорна б может составлять 5...6°, коэффициент трения f = 0,2...0,3, шероховатость рабочей поверхности Rа < 0,03 мкм. При таких параметрах дорнование тонкостенных трубчатых заготовок целесообразно проводить путем их осевого растяжения за счет усилия дор -нования F и протягивания самой заготовки относительно инструмента-дорна, неподвижно закрепленного в станке. Такая технологическая схема в сочетании с применением специальных установочных приспо-
соблений позволяет обеспечить надежное базирование заготовки, снизить до минимума перекосы и изгиб хвостовика инструмента - дорна, закрепленного неподвижно.
При дорновании средние контактные давления определяются величиной натяга (а) и механическими свойствами материала заготовок и практически не зависят от диаметра канала трубы волновода. При малых натягах контактные давления могут достигать (6... 9) дт предела текучести материала заготовки [2]. Для снижения шероховатости рабочей поверхности трубы волновода до требуемых параметров этого вполне достаточно. С увеличением натяга контактные давления падают, причем в области малых натягов наиболее интенсивно. Это объясняется тем, что с повышением натяга фактическая ширина контакта рабочего корпуса инструмента-дорна с заготовкой растет быстрее, чем усилие дорнования F [2]. Механика пластического деформирования в процессе деформирующего протягивания должна строиться по следующей технологической схеме: дорнование каналов труб необходимо осуществлять за несколько переходов инструментами-дорнами с возрастающими диаметрами.
При первом протягивании целесообразно использовать 60...70 % суммарного натяга дорнования, последующие переходы необходимо производить с малыми натягами, при которых обеспечивается высокий уровень контактных давлений, что позволит получить высокое качество поверхности (низкую шероховатость и отсутствие трещин).
Зависимости контактных давлений при дорновании различных сталей и сплава 32НКД, оличающихся своими механическими свойствами (рис. 4), носят нелинейный характер и показывают, что наибольшие средние контактные давления наблюдаются в области а = 0,012...0,015 мм для всех марок сталей. Эти наибольшие контактные давления при малых натягах необходимо использовать на финишных операциях при изготовлении каналов малого сечения для обеспечения наименьшей шероховатости поверхности.
Графики изменения шероховатости канала трубы волновода от натяга для различных марок статей в зависимости от циклов дорнования (1, 2, 3, 4) представлены на рис. 5. Начало и окончание циклов дорнования обозначены точками на графике.
сталь 20 сталь 45 сплав 32НКД
0
0,015 0,03 0,06 0,09 0,012 а,мм
Рис. 4. Зависимость средних контактных давлений от степени натяга при дорновании отверстия
500
а, мм
♦ 1-сплав 36Н
» 2-сталь 45
А 3-сталь 10880
■ 4-сплав 32НКД
—Ж— 5-сталь 20
Рис. 5. Изменение параметров шероховатости канала труб малого диаметра при дорновании от циклов дорнования и степени натяга а
Механические свойства исследуемых марок сталей и сплавов 32НКД и 36Н представлены в таблице.
Существенную роль на формирование шероховатости оказывает предел текучести д02 сталей и сплавов. Превышение средних контактных давлений в 3...6 раз на финишных операциях обеспечивает Rа 0,1...0,3 мкм.
Из графиков (см. рис. 5) следует, что при дорнова-нии за 2...3 цикла при а = 0,05...0,01, Яа внутреннего канала трубы волновода снижается до требуемой величины, например от исходного Яа 3,2 до Яа 0,14 для стали 20; от исходного Яа 1,8 до Яа 0,08 для сплава 32 НКД после 4 циклов дорнования.
В результате проведенного исследования получены следующие выводы:
1. Зависимости усилия дорнования при изготовлении труб волноводов носят не линейный характер и описываются степенной функцией.
2. Шероховатость обрабатываемой поверхности определяется уровнем контактных давлений в зоне деформирования со стороны инструмента-дорна и величиной предела текучести обрабатываемого материала.
3. Механика пластического деформирования в процессе деформирующего протягивания должна осуществляться за несколько переходов: первый переход с наибольшими натягами, последующие - с малыми натягами 0,002 5...0,01 мм для обеспечения наилучшего качества обрабатываемой поверхности.
Библиографический список
1 Скворцов, В. Ф. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра : монография / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арляпов. Томск : Изд-во ТПУ, 2005. С. 12-13.
2. Розенберг, А. М. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания / А. М. Розенберг, О. А. Розенберг. Киев : Наукова думка, 1990. 320 с.
3. Трифанов, И. В. Исследование параметров взаимодействия инструмента - дорна и заготовки при изготовлении каналов малого сечения / И. В. Трифанов, И. В. Стерехов и др. // Вестник Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева : сб. науч. тр. / под ред. проф. Г. П. Белякова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2007. Вып. 4. С. 126-127.
Стали и сплавы НВ Л0.2 МПа Е, МПа
Сталь 45 1 710 350 202 000
Сталь 20 1 310 285 202 000
Сталь 10 880 1 150 190 202 000
Сплав 32НКД 1 290 299,5 144 000
Медь М1 450 59,9 115 000
36Н 1 300 280...300 150 000
I. V. Trifanov, T. A. Slinkina, I. V. Sterehov, L. I. Trifonova
RESEARCH OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS AT PRODUCTING OF SMALL DIAMETER PIPES
It is considered the technological parameters of small diameter pipes during producting.
