CC BY
55
УДК 621.73
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК КОВКОЙ И ШТАМПОВКОЙ
Мелентьев Владимир Александрович, к.т.н., доцент (e-mail: [email protected]) Саратовский государственный технический университет имени Гагарина
Ю.А., г.Саратов, Россия
В данной статье рассматриваются малоотходные и ресурсосберегающие методы получения металлических заготовок с применением ковки и штамповки, производится сравнительный анализ некоторых из них.
Ключевые слова: ковка, штамповка, обработка давлением, деформация, заготовка.
В современном машиностроительном производстве по-прежнему остается актуальной проблема сокращения отходов металла. Эта проблема должна решаться, в первую очередь, в заготовительном производстве. Такая задача может быть решена совершенствованием процессов кузнечно-штамповочного производства. Применение прогрессивных формообразующих технологий при получении заготовок ковкой и горячей штамповкой, позволяет приблизить заготовки по форме и геометрическим размерам к готовым деталям [1] Кроме того, обработка давлением может применяться не только до обработки на металлорежущих станках, но и на завершающих стадиях изготовления детали. При этом сохраняются прочностные характеристики наружных слоев металла, поскольку они не удаляются в стружку.
Для повышения точности изготовления рекомендуются различные методы, применяемые на отечественных и зарубежных предприятиях [1,2]. Сюда относят метод ковки с минимальными допусками, комбинированную ковку-штамповку, применение новых конструкций составного инструмента для получения поковок без напусков, и другие методы. К примеру, применяя комбинированную ковку-штамповку, уменьшают кузнечные припуски и напуски. Использование высокоскоростной штамповки позволяет получить четкий штампуемый рельеф, тонкие стенки и ребра, малые радиусы закруглений, а при наличии нижнего выталкивателя - малые штамповочные уклоны. Точная штамповка на кривошипных горячештамповоч-ных прессах заготовок зубчатых колес позволяет отказаться от черновой обработки зубьев и получить повышенную прочность за счет благоприятного расположения волокон металла. Штамповка в закрытых штампах с компенсацией избыточного объема металла позволяет уменьшить заусенец на поковках до 0,5% от массы заготовки.
Штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) является одним из наиболее производительных методов изготовления заготовок (рисунок
1), так как она позволяет осуществлять закрытую штамповку с малыми припусками [3].
Рисунок 1 - Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
Конструкция применяемого оборудования позволяет встраивать их в поточные и автоматизированные линии. Этому способствует возможность получения поковок на ГКМ не только из штучных заготовок, но и из пруткового материала (рисунок 2), подающегося по мере расхода.
Рисунок 2 - Штамповка на ГКМ из прутка
Для получения пустотелых поковок на ГКМ весьма эффективно использование трубы в качестве исходной заготовки. Подобная технология по-
зволяет отказаться от высадки прутковых заготовок с удалением части металла в отходы. Вообще, существенным недостатком применения ГКМ является необходимость просечки для получения цилиндрического отверстия, т.к. предварительно проделанное отверстие при данном способе часто имеет конусность. Такой метод приводит к возникновению неблагоприятной структуры металла в поверхностном слое отверстия.
Использование штампов с электроподогревом на кривошипных горя-чештамповочных прессах позволяет повысить прочностные характеристики получаемых деталей. Однако, такой метод требует дополнительных затрат энергии и усложняет производство и обслуживание оснастки, что не всегда позволяет повысить экономическую эффективность производства.
Снижение производственных расходов при производстве заготовок возможно за счет деформации металла в холодном состоянии, например, при использовании метода бокового выдавливания (рисунок 3) [4].
Рисунок 3 - Боковое выдавливание кольцевой заготовки
Полученные боковым выдавливанием заготовки имеют высокую точность и качество поверхности, поскольку они не имеют окалины и в них не возникают напряжения, вызывающие коробления при остывании. Кроме того, для дальнейшей обработки заготовок не требуется временной паузы для охлаждения и стабилизации размеров. Также сводится к минимуму износ пуансона и матрицы в отсутствии их перегрева, и появляется возможность применения большого диапазона антифрикционных покрытий и смазок.
Воздействие пуансона на не нагретый металл заготовки при выдавливании приводит к возникновению наклепа в поверхностном слое (рисунок 4), что является благоприятным фактором, повышающим эксплуатационные свойства [5] будущих деталей.
При изготовлении деталей с центральным гладким отверстием с применением бокового выдавливания силовое воздействие пуансона на металл в радиальном направлении обеспечивает получение и наружного профиля за счет перемещения металла в полости матрицы. Получение деталей с отверстием сложного профиля, например, с торцевыми уступами, данным методом затруднительно. Поэтому отверстия получают либо с небольшой конусностью (рисунок 5), либо постоянного в размерах сечения.
I
Рисунок 5 - Получение ступенчатого отверстия
Возможность получения больших перепадов наружного диаметра заготовки (рисунок 6) при таком способе также сильно ограничена пределами течения холодного металла, равно как и получение наружных кромок без скруглений. Низкая способность к пластической деформации многих легированных сталей сильно сужает область применения этой технологии. Но, несмотря на существенные ограничения по форме получаемых заготовок, использование подобных методов обработки позволяет максимально при-
близить получаемые заготовки по форме, размерам и шероховатости к готовым деталям. Это позволяет отказаться от черновой обработки резанием, а в ряде случаев и от всей лезвийной обработки вообще.
Рисунок 6 - Деталь с резкими перепадами диаметров поверхности
Сравнительный анализ перечисленных выше схем обработки позволяет сделать вывод, что среди них максимумом преимуществ обладают метод бокового выдавливания и штамповка на ГКМ. Однако такие недостатки применения ГКМ, как необходимость предварительного нагрева заготовок, появление окалины на их поверхности, применение массивного и энергоемкого оборудования, вероятность смещения частей штампов при использовании разъемных матриц и образование заусенцев - говорят в пользу метода бокового выдавливания для получения точных заготовок.
Список литературы
1. Атрошенко А.П. Металлосберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства / А.П. Атрошенко, В.И. Федоров. - Л.: Машиностроение, 1990. - 279 с.
2. Бабенко М.Г. Способ обеспечения стабильности геометрической формы прецизионных деталей / М.Г. Бабенко, С.В. Слесарев // Современное состояние и перспективы развития технических наук: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., г. Уфа, 4 марта 2014 г. - Уфа, 2014. - С. 73-76.
3. Штамповка кольцевых заготовок / Д. С. Львов [и др.]. - М.: Машгиз, 1958. - 182 с.
4. Королев А.В. Исследование технологии бокового выдавливания при изготовлении колец / А.В. Королев, В. А. Мелентьев // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2007. - N 24. - С. 41-45.
5. Бабенко М.Г. Стабилизация геометрических характеристик деталей точного машиностроения: в 2-х т. Т.1 / М.Г. Бабенко, С.В. Слесарев // Металлообрабатывающие комплексы и робототехнические системы - перспективные направления научно-исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов: сб. науч. ст. II Междунар. науч.-практ. конф., г. Курск, 17-18 июня 2016 г. - Курск, 2016. - С. 29-32.
Melentev Vladimir Aleksandrovich, Cand.Tech.Sci. associate professor
(e-mail: [email protected])
Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Russia
TECHNOLOGICAL CAPABILITIES OF PRODUCTION OF INITIAL DETAIL BY FORGING AND STAMPING
Abstract. In this article low-waste and resource-saving methods of receiving metal initial detail with application of forging and stamping are considered, the comparative analysis of some of them is made.
Keywords: forging, stamping, processing by pressure, deformation, initial detail.
УДК 621.787:621.91
УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯ ПРИ ВХОДНОМ КОНТРОЛЕ Мишин Владислав Владимирович, к.т.н., зав. кафедрой электроники,
радиотехники и систем связи.
ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева" Пашментова Анна Сергеевна, магистр, инженер - конструктор 3й категории, ПАО «Красногорский завод им. С.А.Зверева» ОГУ имени И. С. Тургенева
В статье обоснована необходимость контроля и диагностики состояния трибосопряжений подшипника качения на стадии входного контроля. Описывается возможность создания автоматизированного устройства для диагностики состояния трибосопряжений подшипникаов качения на стадии входного контроля, приводится структурная схема данного устройства.
Ключевые слова: трибодиагностика, трибомониторинг, испытания, граничные слои, сферические поверхности, испытательные машины, смазка, электрорезистивный метод, трение, трибосопряжение, износ, устройство.
В настоящее время, подшипники качения являются основными видами опор в машинах, широко применяются в энергетическом оборудовании, мощных насосах, компрессорах, электродвигателях и т. д. Они осуществляют пространственную фиксацию вращающихся роторов и воспринимают основную часть статических и динамических усилий, возникающих в механизме. При кажущейся внешней простоте конструкции, это сложный и ответственный узел, в котором возможно возникновение опасных дефектов. Поэтому техническое состояние подшипников является важнейшей составляющей, определяющей работоспособность механизма в целом.
Для повышения ресурса и надежности оборудования, сокращения затрат, связанных с ремонтом и простоями, необходима точная система диагностирования технического состояния подшипников качения. При этом до настоящего времени довольно плохо изучена взаимосвязь между различными методами контроля и диагностирования, что позволило бы с
