CC BY
42
УДК 621.777:621.79
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИЯ ПЛАКИРОВАНИЯ ЗАКРЫТОЙ ПРОШИВКОЙ
Ю. Л. БОБАРИКИН, В. Ф. БУРЕНКОВ, Н. В. ИНОЗЕМЦЕВА
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»,
Республика Беларусь
Введение
Основным энергосиловым параметром плакирования металлических заготовок внутренним порошковым покрытием закрытой прошивкой [1]-[3] является усилие прошивки. Определение оптимальных условий прошивки, обеспечивающих минимальное усилие прошивки, является важной задачей, обеспечивающей минимальные энергозатраты процесса и износ инструмента. Усилие прошивки зависит от механических свойств материала заготовки и покрытия, деформационно-кинематических условий процесса, формы торца прошивного пуансона и схемы прошивки. В работе исследовалась зависимость усилия плакирования прошивкой от формы торца или рабочей поверхности прошивного пуансона и от схемы прошивки.
Форма рабочей поверхности пуансона оказывает влияние на размеры очага деформации и реологию пластического течения материала, что отражается на величине усилия прошивки. Схема прошивки оказывает влияние на силовые параметры прошивки посредством изменения условий контактного трения между внешней поверхностью заготовки и внутренней поверхностью контейнера.
Основная часть
Исследования проводились на экспериментальной установке для плакирования прошивкой с использованием алюминиевых заготовок АД0 диаметром 40 мм, которые плакировались внутренним покрытием из порошкового олова ПО2. Калибрующая часть пуансона имела диаметр 20 мм и длину 15 мм.
Исследовались следующие виды торца прошивного пуансона: плоский, конический и сферический (рис. 1).
■а
Рис. 1. Схема процесса
При исследовании влияния радиуса перехода от боковой поверхности пунсона к его плоскому торцу (табл. 1, рис. 2) были использованы пуансоны с калибрующей частью
диаметром 20 мм, длиной 15 мм и радиусами переходов RС = 0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10 мм. Значение RC = 10 мм соответствует сферической форме торца пуансона.
Таблица 1
Силовые режимы прошивки с плакированием плоскими пуансонами в свободном контейнере заготовок из алюминия
Ход пуансона s, мм 5 10 15 20 25 30 35
Отношение /К 0,44 0,5 0,57 0,67 0,8 1 1,33
Усилие прошивки Р, кН, пуансонами с радиусом перехода RC, мм о II 138 162 168 173,5 175 173 171,5
1,5 132 155 162,5 167 170 169 166,5
2,5 128 148 153,5 161,5 164 165 163
4 123,5 145,5 151,5 158 161 161,5 159
6 121 142 147,5 152 153 153 152,5
10 117,5 133 137,5 140 140 139 136
кН
Р
1,4
Рис. 2. Влияние отношения
на усилие прошивки с плакированием
плоскими пуансонами с различными радиусами скругления, мм:
1 - Rc = 0; 2 - Rc = 1,5; 3 - Rc = 2,5; 4 - Rc = 4,0; 5 - Rc = 6,0; б - Rc=10
Из рис. 2 видно, что при увеличении радиуса скругления усилие прошивки снижается, подчиняясь закону, близкому к линейному. Зависимость усилия Р от радиуса Яс имеет вид:
Р = 178,42- 5,62Яс, кН.
При исследовании влияния на силовые параметры угла конуса в пуансонах с конической торцовой частью (табл. 2, рис. 3) прошивку с плакированием осуществляли пуансонами с углами 60, 90, 120, 150 и 180°. Калибрующая часть пуансона имела диаметр 20 мм и длину 15 мм, радиусы переходов Яс = 2 мм. Зависимость имеет вид:
0
Р = 132,1(2а)0’22, кН,
где [2а] - рад.
Таблица 2
Силовые режимы плакирования пуансонами с различными углами конической рабочей части
Ход пуансона s, мм 5 10 15 20 25 30 35
Отношение /К 0,44 0,5 0,57 0,67 0,8 1 1,33
Усилие прошивки Р, кН, пуансонами с углом 2а наклона образующих конической рабочей части 2а = 180° 129 148 155 162,5 166 165 164
150° 128 145,5 154 160 163 161 159,5
120° 127,5 144,5 149 154,5 158 156,5 155
9 О о 125 142,5 147 149 150 148 145
6 О о 105 112 120 125 129,5 133,5 -
кН
Рис. 3. Влияние отношения
на усилие прошивки с плакированием пуансонами
с различными углами конической рабочей части:
1 - 2а = 180°; 2 - 2а = 150°; 3 - 2а = 120°; 4 - 2а = 90°; 5 - 2а = 60°
Для пуансонов с углом 60° за максимальное принято усилие при глубине прошивки, соответствующей установившейся стадии прошивки пуансонами с углом (2а) > 60°, т. е.
при = 0,8.
/ ^0
Из анализа приведенных результатов следует, что оптимальной формой торца прошивного пуансона является сферическая с радиусом торца, равным радиусу пуансона, и коническая с углом наклона образующих конической рабочей части 60°. Но коническая
форма торца пуансона с углом наклона образующих конической рабочей части 60° не позволяет получить сплошное плакирующее покрытие.
Для закрытой прошивки, так же как и для обратного выдавливания характерны три схемы осуществления процесса: с незакрепленным или свободным контейнером, неподвижно закрепленным контейнером и с опережающим движением контейнера в направлении течения металла. Обратное выдавливание с опережающим движением контейнера имеет отличие от первых двух в том, что здесь имеет место ускоренное течение металла периферийных слоев за счет принудительного перемещения контейнера со скоростью, превышающей скорость истечения металла в кольцевой зазор между пуансоном и стенкой контейнера. Силы трения на боковой поверхности контейнера при этой схеме играют активную роль, что позволяет снизить деформирующее усилие на 1530 %.
В работе исследовались две наиболее простые схемы прошивки: с незакрепленным или свободным контейнером (рис. 4) и неподвижно закрепленным контейнером (рис. 5).
ход, мм
Рис. 4. Экспериментальные индикаторные диаграммы прошивки с плакированием в свободном контейнере заготовок из алюминия АД0 при D = 40 мм, є = 25 %:
1 - пуансон с плоским торцом; 2 - с конической рабочей частью (2а = 90°);
3 - со сферической рабочей частью \ R = —
с 2
ход, мм
Рис. 5. Экспериментальные индикаторные диаграммы прошивки с плакированием в закрепленном контейнере алюминиевых заготовок при D = 40 мм, є = 25 %:
1 - пуансон с плоским торцом; 2 - с конической рабочей частью (2а = 90°);
3 - со сферической рабочей частью = у
Анализ изменения силовых режимов этих схем прошивки показал, что плакирование с незакрепленным контейнером при прочих равных условиях процесса позволяет стабилизировать усилие плакирования в установившейся стадии процесса прошивки и понизить его на завершающей стадии.
Заключение
В результате исследований определено, что оптимальной формой торца прошивного пуансона является сферическая с радиусом торца, равным радиусу пуансона, а предпочтительной схемой прошивки является прошивка с незакрепленным контейнером.
Литература
1.Бобарикин, Ю. Л. Напряженное состояние очага деформации при плакировании прошивкой / Ю. Л. Бобарикин, В. Ф. Буренков // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П. О. Сухого. - 2009. - № 2. - С. 36-44.
2. Буренков, В. Ф. Исследование процесса нанесения металлического порошкового покрытия при закрытой прошивке / В. Ф. Буренков, Е. Г. Сычев, В. К. Шелег // Кузнечно-штамповочное пр-во. - 1986. - № 9. - С. 4-6.
3. Буренков, В. Ф. Экспериментальное изучение характера течения металла при прошивке с плакированием / В. Ф. Буренков, Е. Г. Сычев // Кузнечно-штамповочное пр-во. - 1993. - № 11. - С. 3-4.
Получено 30.11.2010 г.
