CC BY
9
The radial-direct extrusion of the forged piece with the spherical cavity and small collar has simulated. Changes in stress intensities, strains and strain rates across various sections of the forged piece have calculated. It has shown clearly a high non-uniformity of the stress-strain state, the temperature field and variation of density in a section of the forged piece, which lead to the initiation of a flow-through flaw with further evolution into a fold.
Key words: porous billet, radial-direct extrusion, stress-strain state, temperature
field.
Ryabicheva Lyudmila Aleksandrovna, doctor of technical sciences, head of chair, ryabic@,gmail. com, Ukraine, Lugansk, Lugansk National University. V. Dahl,
Nikitin Yury Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, rya-bic@,gmail. com, Ukraine, Lugansk, Lugansk National University. V. Dahl
УДК 621.7
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОШИВКИ ЗАГОТОВКИ БАБОЙ КОВОЧНОГО МОЛОТА
С НАПОЛНИТЕЛЕМ
В.Ю. Лавриненко, Е.Н. Складчиков, Ф. Стоиковски
Представлены результаты экспериментальных исследований процесса ударного деформирования при прошивке свинцовой заготовки на молоте, показывающие увеличение КПД удара и уменьшение количества ударов при использовании бабы молота с наполнителем в виде стальных шариков.
Ключевые слова: прошивка, ударное деформирование, КПД удара, баба молота с наполнителем.
При ковке на молотах эффективность ударного деформирования определяют КПД удара, который равен отношению работы пластической деформации заготовки к энергии падающих частей молота. При этом основным недостатком ковки на молотах является низкий КПД удара вследствие кратковременности ударного деформирования заготовки, а также потерь энергии на упругую деформацию поковки и деталей молота, трение и смещение центра взаимодействующих масс, что снижает КПД всего молота и повышает расход энергии [1].
Основное формоизменение заготовки при ковке происходит за счет операции осадки и прошивки. Проведенные ранее экспериментально-теоретические исследования процесса ударного деформирования при осадке цилиндрических заготовок бабой молота с наполнителем в виде стальных шариков позволили установить, что применение бабы молота с наполнителем приводит к увеличению продолжительности удара (до 3 раз), увеличению интенсивности формоизменения и степени деформации заготовок (до 1,2 раза), снижению силы деформирования (до 1,3 раза) и увеличению работы пластической деформации и КПД удара (до 1,12 раза) по сравнению с осадкой стандартной бабой [2, 3].
203
Прошивка - операция получения полости в заготовке со свободной боковой поверхностью путем вытеснения материала в поперечном направлении (рис. 1). Пуансон для прошивки также называют прошивнем. Если необходимо получить сквозное отверстие, то после прошивки выполняют пробивку, удаляя перемычку, образующую дно полости. Вырубленная перемычка называется выдрой.
В качестве материала заготовок для моделирования горячего деформирования углеродистых и низколегированных сталей был использован прессованный свинец (степень деформации при прессовании 44 %) с химическим составом: РЬ - 99,2 %, примеси 8п, 8Ь, Ag и др. - 0,8 %.
а б
Рис. 1. Схема прошивки: а - исходная заготовка (а); б - формоизменение заготовки
Прошивку свинцовых заготовок и определение параметров удара проводили на вертикальном копре. Для деформирования заготовок на копре использовали стандартную бабу и бабу с наполнителем в виде стальных шариков диаметром 12 мм (рис.2) [4].
Для обеспечения возможности сравнения результатов экспериментов по осадке со стандартной и специальной бабами их массы принимали одинаковыми и равными 22,4 кг. Для этого масса корпуса специальной бабы составляла 14,49 кг, а масса засыпаемых внутрь шариков составила тшар = 4,76, соответственно отношения массы шариков к общей массе бабы
К м = т "'V =0,21.
т бабы
В качестве исходных заготовок использовали свинцовые заготовки и прошивни следующих размеров: прошивень - с1п = 24 мм,
заготовка 1-Я = 30 мм, Я = 48 мм (£) / (1П = 48/24 = 2), заготовка 3- Н = 29 мм, Я = 49 мм (/)/<*„ = 49/24 « 2), прошивень - с?п = 28 мм,
заготовка 2- Н = 21мм, £) = 58 мм ф / <1П = 58 /21 = 2,76), заготовка 4- Н = 20 мм, Я = 58 мм (/)/<*„ = 58/21 « 2,76).
-—Г|Т—
оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо оооооо
а
Рис. 2. Схема (а) и фотография (б) бабы копра с наполнителем: 1 - крышка; 2 -упругая прокладка; 3 - корпус; 4 - наполнитель (шарики из стали ШХ15 диаметром Dump = 12 мм)
Основными параметрами для сравнения процессов прошивки стандартной бабой и бабой с наполнителем являлись высота И под прошивнем (рис. 1), а также относительные деформации по диаметру и высоте £0 и %:
Г/с
D-max Do
Но ~ Hi
£d =
% =
До н0
Стандартную бабу и бабу копра с наполнителем сбрасывали с высоты 1 м.
В результате проведенных экспериментов было установлено, что при прошивке заготовок бабой с наполнителем высота /г была меньше (глубина прошивки соответственно больше) на каждом ударе в 1,1 -1,13 раза по сравнению с прошивкой стандартной бабой (рис. 3 и 4).
Рис. 3. Зависимости h/H3aT от числа ударов (заготовки 1 и 3)
205
К/ нзаг
и.ь
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Рис. 4. Зависимости Л/Язаг от числа ударов (заготовки 2 и 4)
Проведенный анализ особенностей формоизменения заготовки по диаметру и высоте позволили отметить увеличение относительной деформации по диаметру £0 в 1,1 раза и уменьшение относительной деформации по высоте % в 1,4 раза при использовании бабы молота с наполнителем. Основные результаты экспериментов по прошивке приведены в табл. 1-4.
Таблица 1
Формоизменение заготовки 1 при прошивке стандартной бабой копра
0.74
заготовка 2 (прошивкастандартной бабой молота) ЧИСЛО УДЭрОВ заготовка 4 (прошивка бабой молота с на пол н теле м)
N0 удара Втах Ни к к/Язаг
1 52 28 24.5 0,82 0.083 -0.067
2 54 28 17.5 0,58 0.125 -0.067
3 56.5 27 11.5 0,38 0.177 -0.1
Таблица 2
Формоизменение заготовки 3 при прошивке бабой копра
с наполнителем
N0 удара Втах к к/Язаг
1 52.5 27 22.5 0,78 0.071 -0.069
2 55.5 26 15.5 0,53 0.133 -0.103
3 58 27 10.5 0,36 0.184 -0,069
Таблица 3
N0 удара ^тах к Ь/НЗЯТ
1 62.5 19 15.5 0,74 0,078 -0,095
2 64 20 11 0,52 0,103 -0,047
3 66 21.5 3 0,14 0,138 0,074
Таблица 4
Формоизменение заготовки 4 при прошивке бабой копра
с наполнителем
No удара Dmax Hk h h/Яяяг £n £н
1 62 19 15 0,75 0,069 -0,05
2 65 21 8.5 0,425 0,120 0,05
3 68 22.3 2 0,1 0,172 0,115
На рис. 5-8 представлены зависимости относительной деформации по диаметру и высоте £в и % от числа ударов.
с 0.2
bD
.18 0.16 0.14 0.12 0.1 OOS 0.06 0.04 0.02 0
2 число удар ое
-^^ЗаГОТОвка 1 (прошибка стандартной бабой милиы)
заготовка 3 (прошивка бабой молота с наполнителем)
Рис. 5. Зависимости ed от числа ударов (заготовки 1 и 3)
0.177
0.083 0.133
0.071
Рис. 6. Зависимости ен от числа ударов (заготовки 1 и 3)
Рис. 7. Зависимости ев от числа ударов (заготовки 2 и 4)
число ударов
-0.15
■ Ф ' заготовка 2 (прошивка стандартной бабой молота) ■■ заготовка 4 (прошивка бабой молота с наполнителем)
Рис.8. Зависимости ен от числа ударов (заготовки 2 и 4)
Выводы
1. В результате проведенных экспериментальных исследований процесса ударного деформирования при прошивке свинцовых цилиндрических заготовок на молоте (копре) было установлено:
- увеличение глубины прошивки заготовок при использовании бабы молота (копра) с наполнителем на каждом ударе в 1,1 -1,13 раза по сравнению с прошивкой стандартной бабой;
- увеличение степени деформации по высоте заготовки до 1,4 раза и уменьшение количества ударов при прошивке в 1,1 раза при использовании бабы молота (копра) с наполнителем в виде стальных шариков по сравнению со стандартной бабой молота (копра).
2. Полученный эффект можно использовать в технологических целях для уменьшения количества ударов при прошивке заготовок на молотах на заданную глубину.
0.2
0.04 0.02 О
12 3
-заготовка 2 (прошивка стандартной бабой молота) - заготовка 4 (прошивка бабой молота с наполнителем)
Список литературы
1. Ковка и объемная штамповка: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1972. 352 с.
2. Феофанова А.Е., Лавриненко В.Ю. Экспериментальные исследования процесса удара при осадке цилиндрических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 2. С. 12-15.
3. Лавриненко В.Ю. Расчет технологических процессов осадки и протяжки бабой молота с наполнителем // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. 2014. С. 35 - 42.
4. Баба молота: Патент на изобретение № 2438825 РФ. Опубл.10.01.2012. Бюл. № 1.
Лавриненко Владислав Юрьевич, д-р техн. наук, зав. кафедрой, vlavrinenkoahmstu. ru, Россия, Москва, Московский государственный технически университет им. Н.Э. Баумана,
Складчиков Евгений Николаевич, д-р техн. наук, профессор, vlavrinenkoahmstu. ru, Россия, Москва, Московский государственный технически университет им. Н.Э. Баумана,
Стоилковски Филип Игнатович, студент, vlavrinenkoahmstu. ru, Россия, Москва, Московский государственный технически университет им. Н.Э. Баумана
EXPERIMENTAL RESEARCH OF BAR DRA WING BY HAMMER RAM WITH FILLETS V.Yu. Lavrinenko, E.N. Skladchikov, F.I. Stoilkovski
The results of experimental research of hammer forging with standard die and die with fillers are presented in this paper, that show that using a die with fullers increases the blank's degree of deformation and lowers the numher of necessary hits.
Key words: drawing, impact deformation, impact efficiency, ram of hammer with fillets
Lavrinenko Vladislav Yuryevich, doctor of technical sciences, head of chair, vlavrinenkoahmstu. ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University named after N.E. Bauman,
Skladchikov Evgeny Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, vlavrinenkoahmstu. ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University. N.E. Bauman,
Stoilkovski Filip Ignatovich, student, vlavrinenkoahmstu.ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University. N.E. Bauman
