Оценка длины зоны плавного перехода при формообразовании профилей с отбортовками Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.981

МАШИНОСТРОЕНИЕ

О. В. МИЩЕНКО, С. В. ФИЛИМОНОВ, А. С. БАРАНОВ

ОЦЕНКА ДЛИНЫ ЗОНЫ ПЛАВНОГО ПЕРЕХОДА

ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ ПРОФИЛЕЙ С ОТБОРТОВКАМИ

»

Представлена модель определения протяжённости зон плавного перехода профилей, изготавливаемых в роликах методом интенсивного деформирования. Модель обеспечивает возможность уточнённого расчёта средств технологического оснащения и повышения тем самым качества профиля.

Ключевые слова: зона плавного перехода, профиль, формообразование.

Гнутые профили проката - высокоэкономичный вид металлопродукции, изготовляемой методом непрерывного профилирования листового материала на профилегибочных агрегатах различных типов.

Метод интенсивного деформирования (МИД) в настоящее время широко применяется для производства гнутых профилей. Основной особенностью этого метода формообразования является одновременная формовка всех элементов профиля, что позволяет существенно уменьшить число переходов, использовать компактное оборудование и тем самым снизить затраты на изготовление профилей, особенно в условиях мелкосерийного производства [1].

При разработке технологии производства многоэлементных профилей приходится осуществлять оценку протяжённости зон плавного перехода (ЗПП) для назначения оптимальных углов подгибки и во избежание переформовки заготовки в роликах предшествующего перехода.

В настоящей статье представлены математическая модель зоны плавного перехода, построенная на основе локальных жёсткостей, и её экспериментальная проверка.

Для разработки математической модели использовали вариационный метод, определив предварительно работу пластической деформации полки, угловой зоны и дна профиля.

При рассмотрении подгибаемой полки приведённых размеров, смежной с дном профиля (рис. 1) на одном из технологических переходов, опустили индексацию переходов. Считали, что в данном переходе (скажем, к-м) угол подгибки равен 8к, а в межклетьевом пространстве текущий угол подгибки является функцией 9(х2).

Мищенко О. В., Филимонов С. В., Баранов А. С., 2010

Ос

\\ Ч А Ч

а

<с

V

ъ

Ь %

/х «а

Рис. 1. Геометрия ЗПП и расположение локальной системы координат: 1 - аппроксимация реальной границы пластической области; 2 - реальная граница пластической области

При этом имели в виду, что к (к-1)-му переходу суммарный угол подгибки будет составлять ак-1, а к к-му переходу - ак = ак-1 + 8к .

Сформулировали ряд допущений, которые использовали при разработке модели:

1) материал заготовки - несжимаемый, упрочняемый по степенному закону;

2) ширина полки не изменяется, а её срединная поверхность описывается линейчатой поверхностью;

3) пренебрегали сдвиговыми деформациями в плоскости полки и размерами угловой зоны в сравнении с шириной полки.

Уравнение срединной поверхности полки в выбранной системе координат имеет следующий вид:

С

х] = У-СОБ0(и)

Х2 ~

х, =у-$'тв(и)

>

у

(О

где X], х2> х3 - декартовы координаты; С - ширина донной части профиля; V, и - криволинейные координаты.

Вычислим предварительно деформации полки при подгибке, для чего определим коэффициенты первой квадратичной формы ее срединной поверхности, задаваемой уравнениями (1):

Е =

дх. дх

/

ди ди

дх. дх1

ди ду

дх1 дх!

\

сЮ

ди

\2

у

Ь

дv дv

(2)

У

где Е, Р, в - коэффициенты первой квадратичной формы.

Длина дуги ёЭ в криволинейной системе координат определяется выражением

»

Продольную логарифмическую деформацию еи для точек, равноудалённых от зоны сгиба, с учётом формул (2) и (3) определим соотношением (с/у = 0)

/

= 1п

(15

л=о

V

с!и

У

= \п(у[Ё)=~\пЕ.

(4)

Логарифмическую деформацию в направлении координаты V с учётом соотношений (2-3) вычислим по формуле

е.. - 1п

г

«к

\

\

(¡V

= 1п(л/а)=о.

(5)

/

Учитывая допущение о несжимаемости материала, на основании формул (4) и (5) получим формулу для определения деформации по толщине полки

(6)

Интенсивность деформаций е{ с учётом формулы (6) имеет следующий вид:

е = —е — е = — е

п и V и

6: =

л/3

•1п

/

1 + V

/

V

V

Щи) ди

\2

\

/

(7)

у

Протяжённость зоны плавного перехода определим, установив на основании формул (6) и (7) предварительно работу пластической деформации полки, угловой зоны и дна профиля:

Г

Ь =

в,

1

\

й

У

1

С

(8)

где Э =

2т +1

£ • (2/77 + 2)

В =

г =

2т + 2 2т +1

л-х-с

IV =

■ с= 7+2

Ж • (2/77 + 2)

А-Ь2п,+3 _

(//7 + 1)(2/77 + 3)

\

/

. у--—-

*пр > 1 2

1 ~ПТ

( ^ у*1 г у у*2

\

_2_ ё

/

ч2у

А, ш - параметры упрочнения; - толщина заготовки, мм; Ь-длина полки, мм.

Рассмотрим предельные случаи для модели (8).' Если положить С = 0 (2 = 0), то получим модель Гуна-Полухина для формовки уголка из упрочняющейся полосы [2]. Полагая т = 0 (не-упрочняющийся материал заготовки), предлагаемая модель в точности совпадает с моделью ЗПП при стеснённом изгибе для случая формовки изотропной полосы с постоянным радиусом гиба и одинаковым средним диаметром формующих роликов смежных переходов [3].

Для проверки полученной зависимости (8) и с целью иллюстрации применения данной модели провели исследование армирующего профиля 40,5x27,5x1,5 мм (рис. 2).

А

Б

В

Рис. 2. Армирующий профиль 40,5x27,5х 1,5 мм с указанием исследуемых элементов

Для расчёта протяжённости зон плавного перехода на основе модели (8) использовали программу МаЛСАО-200Рго.

Результаты расчётов и экспериментальные данные представлены на рис. 3.

о

2 3 4 5 6 7 Номер технологического перехода

8

Рис. 3. Изменение протяжённости ЗПП: 1, 2, 5 -эксперимент, соответствующий элементам Б, В, А (см. рис. 2); 2, 4, 6 - расчёт по зависимости (8), соответствующий элементам Б, В, А

Выводы:

Разработанная модель позволяет прогнозировать изменения ЗПП заготовки по переходам в зависимости от выбранной схемы формообразования и производить уточнённый расчёт углов подгибки для выравнивания продольной деформации подгибаемых полок по переходам. Эту модель можно также использовать на стадии разработки технологий для предотвращения переформовки заготовки (при соблюдении условия:

Ц ^ Ьм,

где Ьм - межклетьевое расстояние профилировочного станка).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Филимонов, С. В. Метод, расчёты и технология интенсивного деформирования в роликах гнутых профилей типовой номенклатуры / С. В. Филимонов, В. И. Филимонов. - Ульяновск : УлГТУ, 2004. - 246 с.

2. Пластическое формоизменение металлов / Г. Я. Гунн, П. И. Полухин, В. П. Полухин, Б. А. Прудковский. - М.: Металлургия, 1968. - 416 с.

3. Марковцев, В. А. Формообразование стеснённым изгибом в роликах и правка гнутых тон-

УДК 621.923.045

М. Е. КРАСНОВА, Е. П. ТЕРЕШЕНОК

костенных профилей / В. А. Марковцев, В. И. Филимонов. - Ульяновск : УлГТУ, 2006. - 244 с.

Мищенко Ольга Владимировна, старшин преподаватель кафедры «Материаловедение и ОМД» УлГТУ. Область научных интересов составляют вопросы технологии производства гнутых профилей сложных конфигураций. Имеет 16 публикаций.

Филимонов Сергей Вячеславович, кандидат технических наук, генеральный директор ООО НПО «Интенсивное Деформирование Металлов». Имеет более 30 научных работ и патентов в области профилирования методом интенсивного деформирования.

Баранов Александр Сергеевич, аспирант кафедры «Материаловедение и ОМД» УлГТУ. Занимается вопросами технологии производства гнутых профилей сложных конфигураций, имеет 5 публикаций.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛИЧНОСТИ РАБОТЫ МНОГОСТУПЕНЧАТОГО ТОНКОСЛОЙНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ОЧИСТИТЕЛЯ

Приведена математическая модель длительности непрерывной очистки СОЖ в многоступенчатом ТГО до регенерации осадительных пластин. Представлены результаты численных исследований длительности непрерывной очистки до регенератный для различных ступеней многоступенчатого ТГО в зависимости от исходных условий.

Ключевые слова: длительность непрерывной очистки, регенерация, механические примеси, СОЖ, степень очистки, тонкослойный гравитационный очиститель.

Как известно, осадок, накапливающийся в отстойнике при очистке СОЖ от механических примесей, необходимо периодически удалять (регенерировать отстойник) [1, 2]. В связи с тем, что габа-

• •

риты отстойников, как правило, велики, их очистку осуществляют достаточно редко (не чаще одного раза в неделю). Проблема регенерации отстойников усложняется при снижении их высоты (рекомендуемая высота отстойников дпя индивидуальной системы очистки порядка 0,25 м), так как

© Краснова M. Е., Терешенок Е. П., 2010

регенерацию в этом случае приходится производить чаще. В тонкослойных гравитационных очистителях (ТГО) высота осаждения частиц механических примесей уменьшена до 5 ... 10 мм. В связи с этим появляется несколько вопросов: каково время непрерывной работы ТГО до регенерации осадительных пластин? Как скажется на времени непрерывной работы ТГО его многоступенчатость? Как организовать операцию регенерации ТГО?

В качестве критерия завершения периода непрерывной очистки СОЖ в ТГО приняли высоту слоя осадка на начальном участке осадительной