CC BY
63
MATHEMATICAL MODELLING OF WINDING OF THE THIN STEEL STRIP
N THE ROLL
S. V. Usov, V.N. Mesherekov
In article it is considered coil winder, as non-stationary object of control. The method of definition of cumulative rigidity of a strip with a roll is offered. Dependence of change of rigidity on change of radius of a roll is defined.
Key words: coil winder (tension reel), an adaptive control system, rigidity of a strip, mathematical model.
Mesherekov Viktor Nicolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, mesherek@stu.lipetsk.ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University,
Usov Sergej Vasilevich, postgraduate, lip usov sv@mail.ru, Russia, Lipetsk, Lipetsk State Technical University
УДК 621.7
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ НА ЭЛЕКТРОВИНТОВОМ ПРЕССЕ
А.Н. Петров, С.А. Валиахметов, П.А. Петров
Представлены результаты статистических исследований точности штамповки заготовок на электровинтовом прессе, оснащенном системой контроля и управления технологическим процессом, для труднодеформируемых материалов.
Ключевые слова: электровинтовой пресс, система контроля и управления, точность, воспроизводимость результатов
Вступление. Точность и повторяемость геометрических размеров поковок в процессе штамповки имеет большое значение, особенно при штамповке заготовок лопаток газотурбинного двигателя и зависит от типа оборудования, его наладки, геометрических размеров исходной заготовки, соотношения размеров заготовки (ё/И), материала заготовки и других параметров. Большое количество как технологических, так и материаловед-ческих параметров приводит к необходимости разработки новых методик проведения испытаний, позволяющих определять все необходимые параметры технологического процесса.
Описание экспериментальной части. Экспериментальные исследования проводились на детали «Поводок», выполненной из сплава ЭП33, чертеж которой приведен на рис. 1. В качестве оборудования был взят электровинтовой пресс с номинальной силой 4 МН (табл. 1).
Особенностью пресса является то, что он оснащен системой контроля и управления технологическими параметрами и параметрами оборудования, такими, как ход пресса S, сила P, энергия удара E, скорость деформирования V, температура подогрева штампового блока ^ Работа выполнялась в два этапа:
1) исследование точности параметров оборудования: ход пресса, сила, энергия удара, скорость деформирования;
2) исследование точности (повторяемости) штамповки и правки в процессе изготовления серийной партии деталей «Поводок».
Таблица 1
Параметры электровинтового пресса силой 4,0МН_
Параметры Численное значение
Номинальная сила, МН 4
Энергия удара, кДж 28
Ход ползуна, мм 240
Диаметр винта, мм 210
Скорость, м/с 0,71
Рис. 1. Чертеж поковки детали «Поводок»
а нижний штамп б осадка кольцевого образца
Рис. 2. Осадка кольцевых образцов на электровинтовом прессе
с силой 4 МН
На первом этапе проводили осадку десяти кольцевых образцов на плоских штампах, изготовленных из стали 5ХНМ, с энергией удара 2,6 и 1,9 кДж, что в пересчете составляло 9,3 и 6,8 % от номинальной энергии удара соответственно (рис. 2). Величина конечной деформации достигала 50 %.
Для смазывания штампов использовали коллоидно-графитовые смазочные материалы на водной основе. Концентрат смазочных материалов разбавляли в соотношении 1:5 и наносили на плоский штамп распылением с помощью пистолета.
После каждой осадки кольцевых образцов на дисплее фиксировались фактические параметры осадки: сила, ход, скорость и энергия.
Второй этап исследований выполнялся в производственных условиях. Серийная технология изготовления поковки «Поводок» включает:
1) резку заготовок и шлифование по диаметру; размер заготовки: длина 65± 0,5 мм, диаметр 13,5_02 мм; d/h = 0,21;
2) нагрев заготовок в электропечи; температура печи 1080 ± 10
3) штамповку на электровинтовом прессе силой 4,0 МН;
4) обрезку облоя на кривошипном прессе силой 1,6 МН;
5) обдувку в камере;
6) зачистку заусенцев и дефектов на абразивном станке;
7) нагрев поковок в электропечи; температура печи 975 ± 10 °C;
8) правку на электровинтовом прессе силой 4,0 МН;
9) обдувку в камере;
10) контроль.
Результаты. На рис. 3 приведены результаты, которые были получены вначале осадки (рис. 3, а) и по окончанию осадки (рис. 3, б) кольцевого образца. Результаты статистической обработки кольцевых образцов приведены на рис. 4 и в табл. 2.
ПРЕССА
¿ток наверху [мм};
Шкальный выключатель слева справа счетка погни издет*
., . 1......1.1-ич [>| ■ Ё/ 8-1 6,0/ 174 | .1 Я Е
1 .к-> м..!1ч-^ние[мм| 0 КОЛ-ВОТ» ТИП/:
1 ! 'и шш^ш
| -м.---к.ХОСТП [ИМ] Кол-во за смену
■уоиги? пресса [кН] ■
1" орос ть I -м кеежя [мм/с] 173 17-1
■ 1,9 1,9
в 1000 *Н К»**)
>в г^ранлы пресса ИМ илока
Кня* пресса:
■
Тожз рееерсирсе««1ч (из РМ352): Содюсть при сгагкюбвнИч йПЯрьспа.* старость; и,ф»т знач. «ода штока.П(вд:/гресбр. 1 «одгЛ с уа^гивч пресса: энч тоад стотокевтя:
»1«сла смазмл:
1 абиотуи гп, «м-агеп* ЩД;
П. СбИСТМ'» ГГШвО Д6лГо*епЯ
те цемента о тструиалз
а установочные параметры осадки кольца
б фактические параметры после осадки кольца
Рис. 3. Параметры процесса на мониторе пресса до и после осадки кольцевого образца
Таблица 2
Средние значения параметров оборудования и геометрических размеров
кольцевого образца после осадки
Параметр 8, мм V, мм/с Р, кН Е, кДж
Значение 304,6 173,7 1109,5 1,9
30+
303
у — 0,1285x4 303,39 Р1 = 0.3344
_. _ 1
к
3 9 10
а величина рабочего хода ползуна пресса, мм
1200
1СЮС
3 4 5 6 7
б сила деформирования, кН
V, мм/с
ш
/ --г-----Ф-4 $-Ф
, 1 , - -
в скорость деформирования, мм/с Рис. 4. Фактические параметры оборудования после осадки
После изготовления серийной партии штамповок детали «Поводок» выборочно были взяты 15 поковок для замера на координатно-измерительной машине (КИМ). На рис. 5 показан протокол контроля геометрической точности одной из пятнадцати отобранных поковок после операции «Штамповка».
Рис. 5. Протокол отклонений размеров поковок после операции
«Штамповка »
Рис. 6. Протокол отклонений размеров поковок после операции
«Правка»
10 11 12 13 14 15
Рис. 7. Распределение геометрических размеров после штамповки (верхняя линия) и правки (нижняя линия) по Стъюденту
Аналогичная обработка результатов отклонений геометрических размеров выполнена и для операции «Правка», для которой были также получены данные о геометрии 15 поковок. На рис. 6 показаны замеры одной из отобранных поковок после операции «Правка».
По проведенным замерам точности геометрических размеров на КИМ проводилась статистическая обработка результатов относительно
размеров головной части поковки высотой 7 +05 мм. Общий график распределения отклонений геометрических размеров головки детали «Поводок» после двух операций приведен на рис. 7.
Выводы. Результаты исследований показывают, что оборудование, оснащенное системой контроля/управления параметрами оборудования и технологическими параметрами, обеспечивает получение поковок с высокой степенью повторяемости геометрических размеров.
Список литературы
1. Вяткин А.Г., Матвеев С.В. Влияние погрешности наладки винтового пресса на точность высотных размеров поковки при осадке // Заготовительные производства в машиностроении. 2012. №7. С. 22 - 25.
2. Петров А.Н., Соляков А.П. Теплозащитные покрытия для прецизионной штамповки жаростойких сплавов // Известия Московского государственного технического университета (МАМИ). 2013. Т. 2. № 2. С. 85 - 88.
3. Петров А.Н., Андрейченко Т.П., Применение коллоидно-графитовых смазочных материалов при горячей обработке металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2008. №6. С.39 - 41.
Петров Александр Николаевич, д-р техн. наук. alexander petr@mail.ru. Россия, Москва, Университет машиностроения,
Валиахметов Сергей Анатольевич, зам. главного инженера - главный металлург, Россия, Москва, ФГУП «НПЦ газотурбостроения «САЛЮТ»,
Петров Павел Александрович, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, alexander petr@mail.ru, Россия, Москва, Университет машиностроения
INVESTIGATION OF FORGING ACCURACY OF THE ELECTRIC SCREW PRESS DURING PROCESSING OF HARD DEFORMED ALLOYS
A.N. Petrov, S.A. Valiahmetov, P.A. Petrov
This article deals with statistical investigation, accuracy distribution and reproducibility of forging operation for forging of hard deformed alloys by electric screw press equipped with direct drive and control system.
Key words: electric screw press, control system, accuracy, results reproducibility
Petrov Aleksandr Nikolaevich, doctor of technical sciences, alexander pet^r@ma^il.ru, Russia, Moscow, University of Engineering,
Valiahmetov Sergey Anatolievich, Deputy Chief Engineer, Russia, Moscow, FGUP
«Salut»,
Petrov Pavel Aleksandrovich, candidate of technical sciences, associate professor, head of chair, alexander petr@mail.ru, Russia, Moscow, University of Engineering
УДК 621.7
ПРОКАТКА МЕРНЫХ ЗАГОТОВОК НА МАШИНАХ
ФИРМЫ "LASCO"
С. Эркслебен, А.Н. Петров, М.А. Петров
Представлены новые машины фирмы «Ласко» для проведения предварительного профилирования мерных заготовок и изготовления деталей методом прокатки.
Ключевые слова: продольная прокатка, поперечная прокатка, прокатка на ковочных вальцах, динамическая регулировка, сервопривод, титановый сплав, никелевый сплав, сталь
Доля материальных затрат на единицу кузнечной продукции (поковки) часто достигает 30...50 %. Чтобы снизить эти затраты, распределение объема материала в заготовке должно быть таким, при котором КИМ является наибольшим. Этого можно достичь выбором заготовки, по форме приближенной к окончательной форме поковки. Существуют два метода, которые позволяют это делать: продольная и поперечная прокатка. Оба метода реализуют общий подход, заключающийся в том, что заготовка деформируется в двух вращающихся валках, которые оснащены специальным инструментом (рис. 1).
Для практической реализации этих методов разработаны специальные машины: ковочные вальцы (продольная прокатка) и машины поперечно-клиновой прокатки (поперечная прокатка).
Продольная прокатка осуществляется на ковочных вальцах модели RCW и может быть выполнена за один или несколько переходов в ручьях инструмента, закрепленного на валках. Ковочные вальцы (рис. 2) разработаны для профилирования заготовок круглого и квадратного сечений. Во время деформации заготовка перемещается между валками перпендикулярно оси валков. Инструмент проектируют таким образом, чтобы на каж-
