CC BY
2
ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.77.016.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-592-593
ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ТЕМПЕРАТУРНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ДЛЯ ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИИ
ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
Е.Н. Сосенушкин, Е.А. Яновская, Д.С. Гусев, С.А. Рогулин, А.С. Пономарева
Модернизация машиностроения включает разработку и использование новых видов оборудования, не исключением является и кузнечно-штамповочное производство. С появлением импакторов - молотов горизонтальной компоновки с встречным движением ударных масс открываются новые возможности реализации технологических процессов горячей объемной штамповки (ГОШ). Однако простой перенос существующих технологий пластического деформирования на этот вид оборудования невозможен. Следует выполнить подбор деталей-представителей для загрузки оборудования, обладающего своей спецификой, в отличие от оборудования вертикальной компоновки, разработать процессы ГОШ с учетом этой специфики.
Ключевые слова: штамповка, температура, ресурсосбережение, кузнечно-штамповочное оборудование.
Большую номенклатуру деталей, удлиненных в плане и имеющих элементы в виде тонких полотен, можно объединить в отдельный класс по конструктивно-технологическим признакам, что обеспечит единство подходов технологической подготовки заготовительного производства способами обработки давлением. Точность и качество получаемых поковок зависит не только от правильного выбора исходной заготовки для конкретной штамповочной операции, но и от точности применяемого оборудования и инструмента. Анализируя потребность в тех или иных деталях из обсуждаемого класса, приходим к выводу, что без слесарного инструмента, к которому, в частности, относятся гаечные ключи с открытым зевом, не обходится ни одна сфера человеческой деятельности. Согласно действующему стандарту [1], размерный ряд этих представителей, включает диапазон зевов от 2,5 до 80 мм и более, что является внушительным. С учетом разнообразия исполнения [2-4] эта продукция должна изготавливаться в условиях массового производства.
Подготовка и реализация технологии ГОШ детали представителя. В качестве детали представителя был выбран гаечный ключ 7811-0001 по ГОСТ 2839-80 [5]. Один из первых этапов проектирования технологии горячей штамповки предполагает разработку чертежа поковки в соответствии с ГОСТ 7505-89 [6]. Обозначение детали в соответствии со стандартом - Ключ 7811-0001 Б1 Х9 ГОСТ 2839-80 [5], материалом которого является сталь 40Х [7]. Используя методику, изложенную в технический [8, 9] и справочной литературе [10], необходимо произвести предварительные расчеты для определения исходного индекса поковки, используя который, на номинальные размеры детали, в соответствии с их точностью и шероховатостью поверхностей, назначают припуски, допуски и напуски.
Используя расчетные размеры поковки с учетом припусков, составлен чертеж поковки (рис. 1а), который является прототипом для создания 3,0-моделей самой поковки (рис.1 б) и штамповой оснастки.
а б
Рис. 1. Ключ гаечный 4*5: а - чертеж поковки; б - ЗБ-модель поковки
В части используемого оборудования учитывалась специфика работы горизонтального молота (импакто-ра) ГШМ-4 с электронно-гидравлической системой управления [11]. При использовании импакторов рационально применять заготовки, максимально приближенные к форме готовых поковок, предварительно профилированные на
другом оборудовании, например, на станах поперечно-винтовой прокатки. Это дает возможность свести число ударов подвижных частей до одного и частично снимает проблему позиционирования заготовки в рабочей зоне импак-тора перед соударением подвижных масс. Для обоснования формы используемой заготовки строятся эпюры диаметров и сечений (рис. 2).
Для производства периодического проката необходимой формы и размеров в качестве исходного материала используют сортовой прокат круглого сечения диаметром Бз, равным среднему диаметру расчетной заготовки (см. рис. 2). Длинномерную заготовку с помощью приводного рольганга подают в проходной индуктор [12], где нагревают до температуры 71, удовлетворяющей неравенству (0+АТ\) °С<Т1<(Ы-АТ1) °С, и затем подают на стан поперечно-винтовой прокатки, где получают профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недефор-мированных участков под головки зевов гаечного ключа (рис. 3), соединенных прокатанным участком меньшего диаметра с1 общей длиной заготовки равной длине поковки ключа Ьп.
Покобка
Линия
Рис. 2. Элементарная расчетная заготовка и ее эпюры диаметров и сечений (по А.В. Ребельскому [S])
3
Ж
ЮЗЕЕ
In
Рис. 3. Участок длинномерной заготовки, профилированный поперечно-винтовой прокаткой
При этом смежные заготовки соединяют между собой прокатанным участком длиной l. Следует отметить, что профилирование поперечно-винтовой прокаткой может быть осуществлено для поковок средних и больших размеров. Это связано с размерами роликов трехвалковых станов поперечно-винтовой прокатки для обеспечения их прочностных характеристик, а также с тем обстоятельством, что при образовании калибра ролики не должны быть в контакте друг с другом. Для мелкоразмерных поковок профилирование может быть осуществлено поперечно-клиновой прокаткой штучных заготовок. Однако в этом случае нужно применять другой вариант технологии штамповки на импакторе.
Полученный профильный прокат с остаточной температурой Тг, удовлетворяющей неравенству (G) °C<Ti<(G+АТг) °C, подвергают подогреву в проходном индукторе до восстановления температуры Ti и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки толщиной на 2 мм больше толщины поковки гаечного ключа (рис. 4а). Величина 2 мм, на которую увеличивается толщина плоскостной заготовки, выбрана по результатам компьютерного эксперимента в программном комплексе DEFORM 3D [13] по ряду альтернативных математических моделей, критериями выбора были минимальное количество металла, вытесняемого в облой, и наименьшая сила деформирования поковки из разных по высоте плоскостных заготовок. ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» обладает лицензией на данный программный комплекс.
на импакторе и отделения от непрерывной заготовки (б)
593
Полученную плоскостную заготовку, имеющую остаточную температуру Т2, дополнительно нагревают в проходном индукторе до восстановления температуры Т1 и подают с шагом Н = Ьп + 1/2 на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку. Назначенный шаг подачи длинномерной заготовки в рабочую зону импактора, продиктован необходимостью точного позиционирования участка профилированной заготовки по отношению к полости ручья штампа и расположению отрубного ручья, таким образом, чтобы соединительный участок двух смежных участков заготовки, приходящихся на поковку, своей средней частью располагался в месте соударения отрубных ножей, как показано на рис. 4б [14]. Поэтому шаг подачи определяется суммой длины поковки ¿. и половиной длины участка 1/2, соединяющего смежные участки заготовки.
Одновременно отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье. На заключительном этапе обработки в обрезном штампе поштучно обрезают облой при остаточной температуре поковки Т2 с получением готовой поковки.
Предварительное формоизменение заготовки позволяет проводить окончательную штамповку на импак-торе за один удар подвижных масс. В качестве обобщения следует заметить, что обеспечение позиционирования длинномерной предварительно профилированной заготовки в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар, достигается при любой форме поковок, мало отличающихся по габаритным размерам, например, гаечные ключи с другими размерами зева, шатуны для 2-х тактных и 4-х тактных двигателей внутреннего сгорания, медицинский инструмент, для формоизменения которых достаточно энергии соударения подвижных масс импактора и габаритов штампа в плане для размещения ручьев. В этом случае отличаться будут размеры участков предварительно профилированной поперечно-винтовой прокаткой длинномерной заготовки и размеры ручья штампа импактора без изменения последовательности действий при осуществлении разработанного способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием и температурных режимов.
В приведенных неравенствах ДТ1=142 °С; ДТ2=60 °С; температуры точек О и N диаграммы «железо-цементит» [15, 16], соответствующие полиморфному превращению а^у 0=910 °С, N=1392 °С [17].
Обоснованием режима нагрева заготовок под штамповку могут служить следующие рассуждения. При определенных температурах сталь и другие деформируемые металлы, и сплавы обладают высокой пластичностью и низким сопротивлением деформированию. Эти температуры имеют нижний и верхний пределы, между которыми лежит температурный интервал ковки и горячей штамповки, т.е. область температур, при которых целесообразно проводить ковку и горячую штамповку [12]. Температурный интервал ковки и горячей штамповки зависит от химического состава металла, от определяющих этим составом свойств [7] и от фазового состояния сплава [17]. Температурный интервал для различных сплавов, в том числе сталей, определяют комплексом испытаний. При достижении температуры выше верхнего предела температурного интервала в сплаве возникают негативные явления в виде перегрева, приводящего к чрезмерному росту зерен в структуре металла в результате рекристаллизации. Величина зерна в зависимости от температуры нагрева определяется по диаграммам рекристаллизации [12]. В соответствии с диаграммой состояния «железо-цементит» [15-17], дальнейшее повышение температуры нагрева сталей до точки N=1392 °С приводит к полиморфным превращениям, изменяющим аустенитную структуру; более высокие температуры нагрева, например 1470 °С, приводят к неисправимому браку - пережогу, который сопровождается окислением и плавлением по границам зерен и повышает хрупкость сплавов на основе железа. Поэтому верхнюю границу температурного интервал необходимо устанавливать ниже температуры, при которой резко увеличивается рост зерна по причине собирательной рекристаллизации (Т1<1250 °С).
Нижний предел температурного интервала ковки и горячей штамповки должен быть выше температуры полиморфных превращений а^у , соответствующей точке 0=910 °С диаграммы состояния «железо-цементит» [15-17].
Объективные данные, подтверждающие достижение технического результата, получены в результате проведения физических экспериментов.
В лаборатории кафедры систем пластического деформирования ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН» были проведены испытания по осуществлению разработанного способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием, раскрывающие необходимость нагрева прутковой заготовки перед поперечно-винтовой прокаткой и профильной заготовки перед продольной прокаткой при температурах, выбранных из рассматриваемого интервала.
Применяемое оборудование. В качестве нагревателя использовался индуктор промышленной частоты тока 50 Гц, предназначенный для нагрева стальных заготовок с определяющим размером сечения от 18 мм до 33 мм и имеющий максимальную температуру нагрева 1250 °С. Профилирование длинномерной прутковой заготовки для получения заготовки периодического профиля проводилось на лабораторном стане поперечно-винтовой прокатки, плоскостная заготовка получена на двухвалковом стане продольной прокатки. Горячая штамповка поковки гаечного ключа осуществлялась на молоте горизонтальной компоновки (импакторе) ГШМ-4 с энергией удара 4 кДж, настройка которого на необходимый темп штамповки осуществлялась электронно-гидравлической системой управления [11].
При осуществлении разработанного способа изготовления поковок гаечных ключей пластическим деформированием температура контролировалась оптическим пирометром инфракрасного интервала модели ОрМз Р20ЬТ [18], имеющим оптическое разрешение 120:1 и предназначенного для бесконтактного измерения температуры тел от 0 °С до 1300 °С по их тепловому излучению в диапазоне длин волн 8-14 мкм.
В примерах реализации способа изготовления поковок гаечных ключей получены следующие результаты.
Изменение верхней границы температуры нагрева 1052° <7<T1<1250 °С задано интервалом температур (в+ДТ\) °С<Т1<(¥-ДТ1) °С, при 0=910°С, ДТ1=142 °С, N=1392 °С. Рис. 5 иллюстрирует изменение температуры штамповки при разных температурах нагрева заготовок.
При любой температуре Ti, выбранной из оговоренного интервала структура металла заготовки остается однофазной аустенитной, т.е. в рассматриваемом интервале температур нагрева заготовки полиморфные превращения в стали гарантированно отсутствуют и пластичность остается высокой [15], что обеспечивает проведение операций формоизменения на этапах поперечно-винтовой и продольной прокатки, а также на операции окончательной штамповки на импакторе при остаточной температуре T2.
Время, мс
Рис. 5. К обоснованию выбора верхнего предела температурного интервала штамповки с предварительным нагревом заготовки
Измерениями температуры заготовки в процессе осуществления способа изготовления поковок гаечных ключей экспериментально зафиксировано, что при температуре нагрева Ti=1051 °С - передача тепла от заготовки к валкам оборудования при изготовлении непрерывной профилированной, а затем плоскостной заготовки приводит к охлаждению стали ниже температуры начала полиморфных превращений, т.е. измеренная температура профилированной полосы была ниже значения T2<910 °С, при котором горячую штамповку не проводят, т.к. температурный режим не соответствует условиям горячей штамповки.
Все значения температуры нагрева указанного интервала, то есть Ti=1052 °С, или Ti=1053 °С, или Ti=1054 °С и т. д. до T1=1250 °С фиксировались с помощь бесконтактного измерения пирометром [18]. При каждой из измеренных температур осуществлялся этап профилирования поперечно-винтовой прокаткой длинномерной заготовки, после которого измерялась остаточная температура T2. Затем заготовка повторно нагревалась до температуры T1 и осуществлялась ее продольная прокатка для получения плоскостной заготовки. Цикл поперечно-винтовой прокатки заканчивался при температуре T2 ниже значения 910 °С. Поэтому в способ включена операция повторного нагрева в индукционной установке для восстановления температуры нагрева Т1 профильной заготовки перед продольной прокаткой.
T1=1251 °С - температура не достижима в специальных нагревательных устройствах, в том числе используемом индукторе, ориентированных на нагрев стальных заготовок под горячую штамповку, которые имеют ограничение по максимальной температуре нагрева T1=1250 °С для обеспечения условий, при которых перегрев заготовок невозможен.
Все значения температуры нагрева рассматриваемого интервала, то есть T1=1052 °C, или T1=1053 °C, или T1=1054 °C и т.д. до T1=1250 °C фиксировались с помощь бесконтактного измерения пирометром. При каждой из измеренных температур осуществлялся этап продольной прокатки плоскостной заготовки, а затем осуществлялась штамповка на импакторе при остаточной температуре T2, которая также контролировалась. Изменения температуры нагрева T1 регламентировались временем прохождения заготовки через индуктор, а изменения температуры T2 -темпами продольной прокатки и окончательной штамповки на импакторе, настраиваемыми при прокатке скоростью вращения валков и электронно-гидравлической системой управления импактором при штамповке.
Сочетание температур назначенных интервалов, каждой T1 с каждой Т2, иллюстрирует граф температур на рис. 6, что является условием успешной реализации способа изготовления поковок гаечных ключей пластическим деформированием [19]. Исходя из проведенной серии экспериментов при температурах нижней границы интервала получены следующие результаты:
Т2=911 °С - температура выше температуры начала полиморфных превращений G=910 °С: (Ti>G) °С. При более низких температурах горячее пластическое деформирование не проводят, т.к. температурный режим нарушается и переходит в зону неполной горячей деформации [20] с одновременным снижением пластических свойств штампуемого металла.
Т2=970 °С - температура, при которой сохраняются пластические свойства за счет прохождения рекристаллизационных процессов с умеренным ростом зёренной структуры. Все промежуточные значения температуры Т2 гарантированно выше начала полиморфных превращений с сохранением пластичной аустенитной структуры стали. В этом случае при температуре Т2, выбранной из интервала (910 °C<T2<970 °C) , т.е. при температуре равной 911 °С или 912 °С, или 913 °С и т.д. до 970 °С проводят штамповку на импакторе. Все остаточные температуры T2 достигаются настройками темпа штамповки используемого при осуществлении способа оборудования.
Авторами получены результаты численных экспериментов в программном комплексе DEFORM 3D по моделированию штамповки на импакторе за один удар при изготовлении поковок гаечных ключей [21]. Значения остаточной температуры заготовки Т2 назначены из обсуждаемого интервала: за начальные данные взяты температуры границ интервала Т2=911 °С; Т2==970 °С и одна из промежуточных температур Т2=940 °С. Результаты изменения температуры заготовки за время соударения подвижных масс импактора приведены в виде графиков на рис. 7.
Т1 Т2
Действие теплового эффекта деформации [22] за время удара половин штампа дополнительно разогревает металл заготовки, что снижает сопротивление деформированию и силовые нагрузки на штамп. Важным обстоятельством является то, что при любой температуре Т2 из выбранного интервала во время окончательной штамповки на импакторе отсутствует превышение верхней границы интервала температур нагрева заготовки Т1=1250 °С.
Время, мс
Рис. 7. К обоснованию нижней границы температурного интервала горячей штамповки
Все сочетания температур Т1 и Т2 (см. рис. 6) использованы при реализации разработанного способа изготовления поковок гаечных ключей и не привели к каким-либо негативным последствиям.
Рассмотрим примеры осуществления способа изготовления поковок гаечных ключей пластическим деформированием в выбранных интервалах температур. Задание температуры нагрева Т1 и остаточной температуры Т2 из выбранных интервалов связано с разбросом температур, который зависит от многих факторов (скорость прохода заготовки через индуктор, определяющая температуру нагрева Т1 расстояние и скорость транспортировки заготовки к деформирующему оборудованию и т. д.), поэтому изменение температуры неизбежно и ее значения будут различаться, однако контролируемая температура должна оставаться в пределах рекомендованного интервала. Реализовывались различные сочетания температур нагрева Т1 и остаточной температуры Тг.
Температура Т2 также может изменяться по ряду причин (начальная температура нагрева заготовки Т,; потери тепла при транспортировке; периодичность и длительность операции смазки заготовки и штампа; температура смазочного материала; время контакта заготовки с деформирующим инструментом и т. п.), регулируется настройкой оборудования на необходимый темп штамповки. При этом Т2 должна оставаться в пределах интервала (910 °С<Тг<970 °С). При остаточной температуре Т2 из обсуждаемого интервала проводилась окончательная штамповка поковки гаечного ключа на импакторе. После штамповки измерялась температура Т2 поковки, которая в данном случае не превышала 970 °С. При температурах Тг, меньших нижней границы интервала (910 °С) в металле начинают происходить полиморфные превращения, структура преобразуется и аустенит частично переходит в феррит [16], сопротивление деформированию металла заготовки увеличивается.
Исходя из проведенной серии экспериментов, при температурах нижней границы интервала можно сделать выводы:
Тг=911 °С - температура остается выше температуры начала полиморфных превращений 0=910 °С: (Тг>0) °С. При более низких температурах горячее пластическое деформирование не проводят, т.к. температурный режим нарушается и переходит в зону неполной горячей деформации [23] с одновременным снижением пластических свойств штампуемого металла.
Все промежуточные значения температуры Т2 гарантированно выше начала полиморфных превращений с сохранением пластичной аустенитной структуры стали и окончательную штамповку поковки гаечного ключа на импакторе необходимо проводить при температуре Тг, выбранной из интервала (910 °С <Т <970 °С), т.е. при температуре равной 911 °С или 912 °С, или 913 °С и т.д. до 970 °С.
Тг=970 °С - температура, при которой сохраняются пластические свойства за счет прохождения рекристаллизационных процессов с умеренным ростом зёренной структуры [12].
Приведенные авторами объективные данные, полученные в результате проведения численных и физических экспериментов, подтверждают достижение технического результата - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения номенклатуры штампуемых на импакторе поковок путем обеспечения позиционирования длинномерной предварительно профилированной заготовки в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар. Бездефектное заполнение ручья штампа достигается при всех сочетаниях температуры нагрева заготовки Т, и остаточной температуры Тг, при которых проводят горячее пластическое деформирование, выбранных из рассмотренных интервалов.
Список литературы
1.ГОСТ 2838-80 Ключи гаечные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2008. 7 с.
2.ГОСТ Р ИСО 3318-2013 Ключи гаечные с открытым зевом двусторонние, накидные двусторонние и комбинированные. Головки ключей. Основные размеры. М.: Стандартинформ, 2014. 8 с.
3.ГОСТ Р ИСО 54488-2011 Ключи гаечные Разводные. Технические условия. М.: Стадартинформ, 2011.
11 с.
4.ТУ 3926-043-53581936-2019 Ключи гаечные с открытым зевом односторонние. М., 2019.
5.ГОСТ 2839-80 Ключи гаечные с открытым зевом двусторонние. Конструкция и размеры. М.: Издательство стандартов, 1987. 12 с.
6.ГОСТ 7505-89 Поковки стальные штампованные. Допуски, припуски и кузнечные напуски. М.: Стан-дартинформ, 2003. 86 с.
7.Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др./ Под общ. ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2033. 784 с.
8.Ребельский А.В. Основы проектирования процессов горячей объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1965. 248 с.
9.Брюханов А.Н. Ковка и объемная штамповка. Учебное пособие для машиностроительных вузов. М.: Мшиностроение, 1975. 408 с.
10. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. Справочник в 4-х томах. Т.2 Горячая объемная штамповка. М.: Машиностроение, 2010. 710 с.
11. Кобелев А.Г. Горизонтальный бесшаботный молот с гидравлической связью масс / А.Г. Кобелев, Д.С. Чашкин // Известия МГТУ МАМИ. 2013. Т. 2. №2(16). С. 183-187.
12. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. Справочник в 4-х томах. Т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка. М.: Машиностроение, 2010. 568 с.
13. Паршин В.С. Практическое руководство к программному комплексу DEFORM-3D: учебное пособие. Екатеринбург: УрФУ, 2010. 265 с.
14. Пат. 2781825C1 Российская Федерация, МПК B21K5/16. Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием / Сосенушкин Е.Н., Сосенушкин А.Е., Кадымов В.А., Яновская Е.А., Гусев Д.С., Рогулин С.А, Хохлова Н.Г.; патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН". N 2021136351; заявл. 09.12.2021; опубл. 18.10.2022, бюл. N 29.
15. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. М.: Металлургия, 1983. 384 с.
16. Адаскин А.М., Седов Ю.Е., Онегина А.К. и др. Материаловедение в машиностроении: учебник для бакалавров. М.: Изд-во Юрайт, 2012. 535 с.
17. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1976. 407 с.
18. Коробова Н.В., Сосенушкин Е.Н., Вишенков М.А. и др. Нагрев и нагревательные устройства для обработки металлов давлением. М.: ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», 2021. 62 с.
19. Гусев Д.С. Обоснование выбора формы полуфабриката для штамповки поковки гаечного ключа на молоте / Д.С. Гусев, Е.Н. Сосенушкин, С.А. Рогулин // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21, № 4. С. 158-163.
20. Сосенушкин Е.Н. Прогрессивные процессы объемной штамповки. М.: Машиностроение, 2011.
480 с.
21. Гусев Д.С. Моделирование горячей объемной штамповки поковки гаечного ключа на импакторе / Д.С. Гусев, Е.Н. Сосенушкин // Вестник МГТУ "Станкин". 2021. № 2(57). С. 76-81.
22. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
23. Позднеев Б.М. Обоснование технологических параметров и технических характеристик автоматизированного комплекса для многопозиционной полугорячей штамповки / Б.М. Позднеев, Е.Н. Сосенушкин, В.И. Бала-ганский и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1993. №4. С. 25-28.
Сосенушкин Евгений Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected]., Россия, Москва, Московский государственный технический университет «СТАНКИН»,
Яновская Елена Александровна, канд. техн. наук, доцент, elena [email protected], Россия, Москва, Московский государственный технический университет «СТАНКИН»
Гусев Дмитрий Сергеевич, аспирант, dagiet04@gmail. com, Россия, Москва, Московский государственный технический университет «СТАНКИН»,
Рогулин Сергей Александрович, аспирант, serzh. rogulin2013@yandex. ru, Россия, Москва, Московский государственный технический университет «СТАНКИН»,
Пономарева Анна Сергеевна, студент, ponomaryovaanna11@icloud. com, Россия, Москва, Московский государственный технический университет «СТАНКИН»
JUSTIFICATION AND SELECTION OF TEMPERATURE RANGES FOR THE PLASTIC DEFORMATION TECHNOLOGY
OPTION
E.N. Sosenushkin, E.A. Yanovskaya, D.S. Gusev, S.A. Rogulin, A.S. Ponomareva
Modernization of mechanical engineering includes the development and use of new types of equipment, and forging and stamping production is no exception. With the advent of impactors - hammers of a horizontal layout with counter-movement of impact masses, new opportunities are opening up for the implementation of technological processes of hot die forging (DHF). However, a simple transfer of existing plastic deformation technologies to this type of equipment is impossible. It is necessary to select representative parts for loading equipment that has its own specifics, in contrast to vertical equipment, and develop GOSH processes taking into account these specifics.
Key words: stamping, temperature, resource saving, forging and stamping equipment.
Sosenushkin Evgeniy Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, sen@stankin. ru, Russia. Moscow, Moscow State Technical University «STANKIN»,
Yanovskaya Elena Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, elena_yanovskaya@bk. ru, Russia. Moscow, Moscow State Technical University «STANKIN»,
Gusev Dmitry Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia. Moscow, Moscow State Technical University «STANKIN»,
Rogulin Sergey Aleksandrovich, postgraduate, [email protected], Russia. Moscow, Moscow State Technical University «STANKIN»,
Ponomareva Anna Sergeevna, student, ponomaryovaanna11@icloud. com, Russia. Moscow, Moscow State Technical University «STANKIN»
УДК 621.774: 621.891.669
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-7-598-599
СИЛОВЫЕ И ТОЧНОСТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ ГИБКЕ ТРУБ
П.А. Полшков, И.А. Бурлаков, П.А. Петров, А.А. Тарлавина
Показаны результаты исследований по гибке труб из нержавеющей стали 12Х18Н10Т на автоматическом оборудовании при замене металлического инструмента на оснастку, изготовленную из полилактида PLA, в диапазоне диаметров от 6 до 28 мм. Приведенные данные позволяют прогнозировать точностные параметры получаемых деталей по овальности, образующейся в очаге деформации, и по углу гибки.
Ключевые слова: гибка труб, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, диапазон диаметров, точностные параметры, овальность, угол гибки
Введение. Применяемые в машиностроении трубы часто имеют весьма сложную пространственную форму с большим количеством гибов с различными радиусами и углами [1]. Для ручного изготовления таких труб требуется высококвалифицированный персонал. Большое значение при автоматизированной гибке имеет высокое качество применяемого инструмента, который включает: передний и задний прижимы, формообразующий ролик, дорн с шариками и складкодержатель (рис. 1). Дорн может представлять собой простой цилиндр или может быть изготовлен в комплекте с одним или несколькими шариками. Выбор комплекта инструмента зависит от наружного диаметра трубы, толщины стенки трубы, материала и радиуса гибки трубы [2-3]. Изготовление комплекта инструмента имеет высокую трудоемкость [4]. Поэтому при выпуске небольших партий изделий и для опытных работ целесообразно ряд деталей инструмента (прижимы и ролик) изготавливать методом 3Б-печати из полилактида РЬЛ [5-9]. Целью настоящей работы являлось определить область применения полимерного инструмента и оценить стабильность размеров получаемых заготовок в зависимости от диаметров применяемых труб и углов гибки.
Методика выполнения работы. Исследование выполнено методом гибки нержавеющих труб диаметром от 6 до 28 мм с толщиной стенки 0,8 -1,0 мм и углами гибки 45, 90 и 135 градусов. Гибку трубных заготовок осуществляли на трубогибочном автомате (рис. 2).
Для гибки были применены заготовки длиной 300 мм с одним гибом. Радиус ролика равнялся трем диаметрам трубных заготовок. Для каждой точки среднее значение точностных параметров определялось как среднее значение по результатам измерений трех заготовок. Овальность ДБ рассчитывалась как разница максимального и минимального размеров в области очага максимальной деформации, измеряемых электронным штангенциркулем с
598
