CC BY
33
УДК 621.771
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСАДКИ ЗАГОТОВОК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМИ УДАРАМИ БАБЫ
КОВОЧНОГО МОЛОТА
В.Ю. Лавриненко, Е.И. Семенов, Т.В. Милевская
В данной статье представлены результаты экспериментально-теоретических исследований процесса деформирования при осадке свинцовых заготовок бабой молота с различным наполнителем, показывающие возможность увеличения времени контакта бабы с заготовкой и степени деформации заготовки и подтверждающие ранее полученные данные.
Ключевые слова: осадка, ударное деформирование, баба молота, высокоскоростная видеосъемка.
Ранее для моделирования процесса горячего деформирования заготовок из углеродистых и низколегированных сталей на ковочных молотах были проведены экспериментальные исследования [1] процесса осадки свинцовых заготовок (высота Нзаг= 0,026 м, диаметр Озаг = 0,05 м и масса тзаг = 0,6 кг) стандартной бабой молота (копра) массой тбабы = 22,4 кг и бабой молота (копра) с наполнителем [2] массой тбабы = 22,4 кг за один удар, которые показали возможность увеличения продолжительности нагрузочной фазы удара (до 3 раз) и степени деформации заготовок (до 1,2 раза) при осадке бабой молота с наполнителем в виде металлических шариков диаметром Ошар = 0,001; 0,002; 0,006 и 0,012 м по сравнению со стандартной бабой. При этом наибольшее увеличение продолжительности нагрузочной фазы удара и степени деформации заготовок имело место при использовании бабы с наполнителем с отношением массы засыпаемых шариков тШар к массе бабы Км = тШС1р / тбабь1 = 0,15 и БШар = 0,012 м.
В данной работе проведено исследование процесса осадки свинцовых заготовок стандартной бабой молота и бабой молота с различным наполнителем последовательными ударами (общее количество ударов - 3).
Осадку заготовок и определение параметров удара проводили на специальной экспериментальной ударной установке, состоящей из вертикального копра и системы скоростной видеосъемки [1]. Видеосъемку проводили с частотой кадров 3000 кадр/с, при этом все данные в непрерывном режиме поступали в оперативную память компьютера и сохраняли в видеофайлах.
Для осадки заготовок на копре использовали стандартную бабу и бабу с наполнителем с одинаковыми массами тбабы = 22,4 кг. В качестве наполнителя бабы использовали металлические шарики диаметром Ошар = 0,006 и 0,012 м. При этом отношение массы засыпаемых шариков к
41
общей массе бабы КМ = 0,15 и 0,2. Кроме этого, внутреннюю полость бабы с засыпанными шариками наполняли водой или индустриальным маслом 8ЛЕ 5Ш-40 марки Е880ШгопЕи11у8упШейс.
Также в качестве наполнителя использовали металлические гранулы из никелевого сплава размером 0,1...0,15 мм. При этом отношение массы засыпаемых гранул к общей массе бабы принимали КМ = 0,15.
Стандартную бабу копра и бабу копра с наполнителем сбрасывали с высоты 2 м, которой соответствовала теоретическая и фактическая скорость движения бабы в момент соударения с заготовкой V = 6,26 м/с и 6 м/с, а также теоретическая и фактическая энергии удара А = 437,1 Дж и 401, 4 Дж.
Размеры заготовок: высота Нзаг= 0,046 м, диаметр Озаг = 0,038 м. Масса заготовки тзаг = 0,6 кг. Для каждого эксперимента использовали по 3 заготовки.
В табл.1 представлены средняя степени деформации заготовок после осадки стандартной бабой копра и бабой копра с различным наполнителем тремя последовательными ударами.
Таблица 1
Средняя степень деформации заготовок после осадки стандартной бабой копра и бабой копра с различным наполнителем тремя _последовательными ударами_
№ п/п Эксперимент Степень деформации, %
1-й удар 2-й удар 3-й удар
1 Осадка стандартной бабой 24,2 42,4 55,2
2 Осадка бабой с наполнителем БШар = 0,006 мм, Км = 0,15 25,1 43,3 55,9
3 Осадка бабой с наполнителем &шар = 0,006 мм, Км = 0,15, вода 25,5 43,7 56,7
4 Осадка бабой с наполнителем Эшар = 0,006 мм, КМ = 0,15, масло 25,79 44,1 56,84
5 Осадка бабой с наполнителем Вшар = 0,012 мм, Км = 0,2 25,25 43,9 56,45
6 Осадка бабой с наполнителем Вшар = 0,012 мм, КМ = 0,2, масло 26 44,4 57,25
В результате установлено, что при осадке стандартной бабой средняя степень деформации заготовок по высоте за 1-й удар составила 24,2%, за 2-й удар - 42,4%, за 3-й удар - 55,2%.
При осадке заготовок бабой с наполнителем с Ошар = 0,006 мм и КМ = 0,15, с Ошар = 0,006 мм и КМ = 0,15 и водой и с Ошар = 0,006 мм и КМ = 0,15 и маслом имело место увеличение средней степени деформации заготовки в 1,07 раза за 1-й удар, в 1,04 раза за 2-й удар и в 1,03 раза за 3-й удар по сравнению с осадкой стандартной бабой. При этом наличие дополнительно к шарикам воды или масла в бабе с наполнителем не оказывало существенного влияния на степень деформации заготовок по сравнению с осадкой бабой с наполнителем только в виде шариков.
Также было установлено, что при осадке заготовок бабой с наполнителем с Ошар = 0,012 мм и КМ = 0,2 и с Ошар = 0,012 мм и КМ = 0,2 и маслом имело место увеличение средней степени деформации заготовки в 1,07 раза за 1 удар, в 1,05 раза за 2 удар и в 1,03 раза за 3 удар по сравнению с осадкой стандартной бабой. При этом наличие дополнительно к шарикам масла в бабе с наполнителем не оказывало существенного влияния на степень деформации заготовок по сравнению с осадкой бабой с наполнителем только в виде шариков.
Таким образом, можно отметить, что наличие дополнительной среды (воды или масла) в наполнителе бабы копра не оказывает влияния на увеличение степени деформации заготовок при осадке бабой с наполнителем по сравнению со стандартной бабой.
Некоторое уменьшение степени деформации заготовок при осадке бабой с наполнителем по сравнению с результатами ранее проведенных исследований [1] можно объяснить использованием материала заготовок -свинца - с несколько различным химическим составом и механическими свойствами.
Небольшое снижение эффекта от использования бабы с наполнителем при осадке тремя последовательными ударами можно объяснить увеличением сопротивления деформирования материала заготовок и увеличением площади поперечного сечения заготовок при каждом последующем ударе.
Кроме этого, было установлено, что при осадке заготовок бабой с наполнителем в виде мелкодисперсных металлических гранул размером 0,1...0,15 мм отсутствует разница в величине степени деформации заготовок по сравнению с осадкой стандартной бабой копра, что можно объяснить наличием практически однородной среды, находящейся внутри корпуса бабы с наполнителем и не влияющей на снижение упругого отскока бабы от заготовки и, соответственно, на повышение эффективности ударного деформирования при осадке. Полученные результаты хорошо согла-
суются с ранее полученными данными [3], согласно которым существуют оптимальные размер и масса наполнителя бабы молота, зависящие от всей массы бабы молота.
Выводы
В результате проведенных экспериментальных исследований процесса осадки свинцовых заготовок стандартной бабой молота и бабой молота с различным наполнителем тремя последовательными ударами установлено:
1) применение бабы с наполнителем приводит к увеличению средней степени деформации заготовок (до 1,07 раза) по сравнению с осадкой стандартной бабой;
2) наличие дополнительной среды (воды или масла) в наполнителе бабы копра не оказывает влияния на увеличение степени деформации заготовок при осадке бабой с наполнителем по сравнению со стандартной бабой;
3) небольшое снижение эффекта от использования бабы с наполнителем при осадке тремя последовательными ударами, которое можно объяснить увеличением сопротивления деформирования материала заготовок и увеличением площади поперечного сечения заготовок при каждом последующем ударе;
4) отсутствие разницы в величине степени деформации заготовок при осадке заготовок бабой с наполнителем в виде мелкодисперсных металлических гранул размером 0,1.0,15 мм по сравнению с осадкой стандартной бабой копра, что можно объяснить наличием однородной среды, находящейся внутри корпуса бабы с наполнителем и не влияющей на повышение эффективности ударного деформирования при осадке.
Список литературы
1. Феофанова А.Е., Лавриненко В.Ю. Экспериментальные исследования процесса удара при осадке цилиндрических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 2. С. 12 - 15.
2. Патент РФ 96804на полезную модель. Устройство бабы молота / А.Е.Феофанова, В.Ю. Лавриненко, Е.И.Семенов. 2010.
3. Лавриненко В.Ю., Семенов Е.И., Феофанова А.Е. Расчет процессов осадки на молотах при деформировании бабой молота с наполнителем // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. №1. С.10 - 16.
Лавриненко Владислав Юрьевич, д-р техннаук, доц., Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
Семенов Евгений Иванович, д-р техн.наук, проф., Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
Милевская Тамара Васильевна, асп., Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
THE EXPERIMENTAL RESEARCHES OF UPSETTING BY SERIAL IMPACTS OF THE RAM OF FORGING HAMMER
V. Yu. Lavrinenko, E.I. Semenov, T. V. Milevskaya
Results of the experimental researches of the features of upsetting of workpieces by serial impacts of ram offorging hammers with fillets are shown.
Key words: upsetting, impact deformation, ram of hammer, drop forging, high-speed video camera.
Lavrinenko Vladislav Yurievich, doctor of technical sciences, docent,Russia, Moscow, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman
Semenov Evgenij Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Moscow, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman
Milevskaja Tamara Vasilievna, postgraduete, Russia, Moscow, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman
