CC BY
87
Larin Sergei Nikolaevich, candidate of technical Sciences, associate Professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.974
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ ОБЖИМА И РАЗДАЧИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
О.Н. Митин
Приведены результаты экспериментальные исследования операций обжима и раздачи трубных заготовок конической матрицей и коническим пуансоном. Показано удовлетворительное согласование экспериментальных и теоретических данных по силовым режимам операций обжима и раздачи трубных заготовок.
Ключевые слова: эксперимент, обжим, раздача, трубная заготовка, матрица, сила, технологические параметры, деформация, разрушение.
Экспериментальные исследования процесса раздачи и обжима трубных заготовок из латуни Л63 выполнены в штампе на испытательной машине ГМС-50 с записью диаграмм «сила-перемещение» в штампе коническим пуансоном или конической матрицей при разных значениях коэффициентов раздачи Kр = гк / го или обжима Kоб = Го / гк . В качестве инструмента использовалась коническая матрица с углом конусности а = 20° для операции обжима и пунсоны с углами конусности а = 10°, а = 20° и
а = 30° для операции раздачи [1].
Конструктивная схема штампа для обжима трубных заготовок приведена на рис. 1, а. Рабочим органом открытого штампа является матрица
2, закрепленная на верхней плите 1. Фиксация заготовки осуществляется фиксатором 3, установленным на нижней плите 4. После обжима заготовка удаляется из матрицы выталкивателем 5.
Конструктивная схема штампа для раздачи трубных заготовок приведена на рис. 1, б. Рабочим органом такого штампа является пуансон 2, закрепленный на верхней плите 1. Фиксация заготовки осуществляется при помощи фиксатора 3, закрепленного на нижней плите штампа 4.
Для обжима и раздачи были выбраны трубные заготовки из латуни Л63 со следующими механическими и геометрическими характеристика-
ми: 0 = 214,94МПа, В = 509,07 МПа, т = 0,575, Яр = 0,667, Щ = 0,759;
диаметр заготовок ^ = 16 мм, толщина, стенки заготовок = 0,8 мм, высота заготовок Н0 = 30мм.
а -
б
Рис. 1. Конструктивные схемы штампов для обжима (а) и раздачи (б)
На рис. 2 и 3 приведены полуфабрикаты на этапах раздачи и обжима трубных заготовок соответственно.
Рис. 2. Формоизменение заготовки при раздаче пуансоном с углом конусности а = 20°
В процессе выполнения экспериментальных исследований операций раздачи и обжима трубных заготовок были установлены поперечные (кольцевые) складки на участке сопряжения конической и цилиндрической частей трубной заготовки или опорной ее поверхности, а также разрыв конической части заготовки при раздаче (рис. 4).
196
Образование складок в цилиндрической части заготовки при раздаче
в
Разрушение краевой части заготовки в виде образования трещины при раздаче
д
г
Рис. 4. Виды потери устойчивости и разрушения трубных заготовок
при раздаче и обжиме
197
По результатам проведенных экспериментальных исследований построены графические зависимости изменения относительной силы операций обжима и раздачи Р = Р /{2рг0^оОо 20) от значения коэффициента обжима Коб и коэффициента раздачи Кр приведены на рис. 5. Здесь значками обозначены величины относительной силы Рэкс = Рэкс /(2рго^о^о 20)
исследуемого процесса деформирования трубной заготовки; сплошная линия (кривая 1) соответствует результатам теоретических исследований силовых режимов исследуемых процессов; пунктирная линия (кривая 2) - результаты экспериментальных исследований. Расчеты силовых режимов рассматриваемых процессов выполнены при коэффициенте трения на контактной поверхности матрицы т = 0,1 [2, 3].
0,8
0.6
0,4
0.2
2 и* >->
Т / \ 1
Л
0,7
0,4
1,1
1,2
1,3
0,1
1
1,1
1,2
1,3
а
б
Рис. 5. Зависимости изменения Р от Коб (а) и Кр (б)
(а = 20°; т = 0,1)
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением, как коэффициента раздачи Кр, так и коэффициента обжима Коб происходит линейное увеличение относительной величины силы Р исследуемых процессов деформирования. Полученные экспериментальные данные позволяют судить о существовании оптимальных углов конусности а пуансона в диапазоне 18...20° при раздачи трубных заготовок, которым соответствует наименьшее значение силы процесса.
Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций раздачи и обжима трубных заготовок указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10.. .15 %).
Работа выполнена по государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации на 2012-2014 годы и грантам РФФИ.
Список литературы
1. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
2. Митин О.Н. Математическая модель обжима трубной заготовки // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 4. С. (принята в печать).
3. Митин О.Н. Математическая модель операции раздачи трубной заготовки коническим пуансоном Математическая модель операции раздачи трубной заготовки коническим пуансоном // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 6. С. (принята в печать).
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела,
mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
EXPERIMENTAL RESEARCH AND DISTRIBUTION CRIMPING OPERATION BILLETS
O.N. Mitin
The results of experimental studies of the pressing operation and Section chi billets tapered conical die and punch. Shown a satisfactory agreement between the experimental and theoretical data on power modes crimping operations and distribution of billets.
Key words: experiment, crimp, distribution, billet, matrix, power, process parameters, strain, fracture.
Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, JSC NPO Splav
