CC BY
46
УДК 621.787.
И. В. Трифанов, Л. И. Оборина, В. И. Трифанов, И. В. Стерехов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА-ДОРНА И ЗАГОТОВКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КАНАЛОВ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ
Получение каналов малого сечения при создании деталей изделий требует определения параметров взаимодействия инструмента-дорна и заготовки при деформирующем протягивании.
При изготовлении методом многостороннего деформирования каналов малого сечения линий передачи энергии возникает необходимость изучения параметров контактного взаимодействия инструмента-дорна с тонкостенной заготовкой: усилия дорнования, контактных давлений и усадки сечения канала, а также исследование точности сечения каналов, радиусов сопряжения стенок и качества их поверхностного слоя [1; 2]. Обработка трубчатых заготовок после электрохимической обработки проводилась круглыми дорнами. Измерения усилий дорнования реализовывались с использованием однокомпонентного упругого динамометра с фольговыми тензорезистора-ми. Запись электрических сигналов, поступающих от динамометра, выполняли через усилитель ТА-5 шлейфовым осциллографом НО71. 5М. Точность измерений усилий дорнования во всех случаях была не ниже + 1%. Экспериментальные и теоретические зависимости усилий дор-нования круглых отверстий заготовок труб малого сечения от величины обжатия заготовки канала малого сечения приведены на рис. 1. Особую роль для изготовления труб со стабильными параметрами размеров играют сплавы с низким коэффициентом температурного расширения (табл. 1). Самым низким ТКЛР обладает сплав 32НКД в диапазоне температур (20... 100 0С) (табл. 1).
Графики усилий дорнования Т наиболее применяемых экспериментальных материалов для изготовления каналов малого сечения в зависимости от величины обжатия а представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Зависимость усилия дорнования Т от величины обжатия а: 1 - Сталь 20; 2 - Сталь 45; 3 - Сплав 32 НКД;
Усилие дорнования представляет собой нелинейную зависимость
Т = /(а, 802 / Е, й), (1)
где а - величина обжатия заготовки, 802 - предел текучести материала заготовки, Е - модуль упругости.
Усилие дорнования необходимо для назначения режимов обжатия, протягивания и расчета хвостовика ин-струмента-дорна.
После дорнования трубчатой заготовки происходит усадка отверстия из-за упругих свойств материалов (рис. 3 и 4).
Рис. 2. Усилие дорнования трубчатой заготовки й = 3 мм от величины обжатия: 1 - М1 - медь; 2 - латунь - Л-63
Рис. 3. Зависимость усадки отверстий й = 3 мм от натяга а при одноцикловом дорновании:
1 - Д 16 Т; 2 - Сталь 32 НКД; 3 - Сталь 45; 4 - Сталь 20
Величина усадки отверстия после дорнования зависит от величины обжатия заготовки и отношений условного предела текучести 802 к модулю упругости материала заготовки Е (табл. 2):
Таблица 1
Основные характеристики сплавов с низким коэффициентом температурного расширения
Сплав аср -105,К-1 (20...100 °С) Точка Кюри, °С Р , мкОм•м Е, МПа св, МПа 6, % Н^, А/м
36Н 1,5 220 0,82 7 0 8 447 45 12,7
32НКД 1 220 0,78 7 0 451 41 12,7
35НКТ 3,5 210 0,85 7 0 ,6 1110 17,5 15,1
Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева
К = / ( §02 / Ет), (2)
где Ьус - величина усадки.
Величину усадки необходимо учитывать при назначении допусков на диаметры отверстий высокоточных труб малого сечения.
Чем больше значение §02 /Е, тем больше усадка. Величина усадки также зависит от диаметра отверстия d канала малого сечения и величины натяга (рис. 4).
Рис. 4. Зависимость усадки от диаметра отверстия трубы d и усилия обжатия а: 1 - d = 2, сталь 45; 2 - d = 3 мм, сталь 45; 3 - d = 2, сталь 32НКД; 4 - d = 3, сталь 32 НКД
Усадка при одной и той же величине обжатия увеличивается пропорционально росту диаметра трубчатой заготовки. В поверхностном слое в процессе дорнования происходит упрочнение обрабатываемой поверхности трубчатой заготовки.
Исследование деформированного упрочнения поверхностного слоя проводили при обработке отверстий с диаметрами d = 2...3 мм часть заготовок после сверления отверстий подвергались вакуумному отжигу при температуре 800 °С с выдержкой 1 ч, который полностью устранял упрочнение поверхности слоя, сформированного при сверлении [3]. Упрочнение определяли путем измерения микротвердости на приборе ПМТ-3 при нагрузках на пирамиду 0,98 и 1,96 Н. Измерения проводили на специальных шлифах, которые получали методом элек-троэрозионного вырезания проволочным электродом из трубчатой заготовки канала малого сечения.
Распределение микротвердости носит нелинейный характер по толщине стенки трубы малого сечения [3]:
М = /(а, Ь,Н,¥), (3)
где а - величина обжатия трубчатой заготовки; Ь - толщина стенки трубчатой заготовки; Ну - твердость материала заготовки; ^ - использование запаса пластичности металла.
Для выравнивания микротвердости необходимо производить отжиг в вакууме перед дальнейшими технологическими операциями при изготовлении высокоточных каналов малого сечения, так как остаточная микротвердость снижает пластические характеристики металла, ухудшает технологичность труб малого сечения, изменяет стабильность коэффициента температурного расширения и может приводить к деформациям каналов малого сечения после их изготовления.
Таким образом, усилие дорнования труб малого диаметра представляет собой нелинейную зависимость, и определятся величиной обжатия диаметра трубчатой заготовки и свойствами материла.
В еличина усадки диаметра отверстия зависит от величины обжатия, исходного диаметра трубы, отношение условного предела текучести к модулю упругости материала заготовки.
Распределение микротвердости по толщине стенки трубчатой заготовки после дорновании, носит нелинейный характер.
Микротвердость существенно зависит от величины обжатия, твердости материала заготовки, использования запаса пластичности.
Библиографический список
1. Скорцов, В. Ф. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра : моногр. / В. Ф. Скворцов, А. Ю. Арля-нов ; Том. пед. ун-т. Томск, 2005. 89 с.
2. Трифанов, И. В. Технологическое обеспечение качества изготовления отверстий в каналах малого сечения / И. В. Трифанов [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-та. Красноярск, 2006. Вып. 6. С. 103-106.
3. Трифанов, И. В. Технологическое обеспечение качества при изготовлении линий передачи энергии антенно-фидерных устройств / И. В. Трифанов, В. И. Трифанов, В. В. Евтушенко ; Краснояр. гос. архитектур. ун-т. Красноярск, 2006. 242 с.
Таблица 2
Материал заготовки Д16Т Сталь 45 Сталь 20 М 1 32 НКД Латунь Л-63 Бронза Браж 10 Сталь 20x
§02 l E 5,3 10-3 1,7 10-3 1,4 -10-3 0,5 10-3 2,04 10-3 1,33 10-3 1,785 10-3 3,175 10-3
I. V. Trifanov, L. I. Oborina, V. I. Trifanov, I. V. Sterehov
RESEARCH OF INTERREACTIONS CHARACTERISTICS OF C ORE-IN GINERY AND FEEDSTOCK TO FABRICATE CANALS OF LIGHT SECTION
The receiving of light sections canals during the developing of the products components requires characterisation of interreactions between instrument-dorn and feed work when deforming stretch.
