CC BY
33
УДК621.778
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА БЕСФИЛЬЕРНОГО ВОЛОЧЕНИЯ
Бахматов Ю.Ф.
ФГБОУ ВПО « Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», Россия
Обработка металла волочением на установке, схема которой предложена в [1, 2], связана с использованием ультразвуковой энергии. В свою очередь, ее эффективность зависит от таких факторов как гармоничность волнового процесса и стабильность частоты возбуждения и частоты резонанса волноводной системы. Элементы волноводной системы и обрабатываемый металл образуют оперативную зону, которая находится под воздействием силы волочения и нормальной силы взаимодействия между обрабатываемым металлом и волноводами. Эффективность процесса деформирования обусловлена созданием высокодобротных резонансных систем, обеспечивающих интенсивные колебательные процессы, мало зависимые от внешних воздействий
Как известно, волноводная система обладает собственной резонансной частотой, которая отражается конструктивно в геометрических размерах волноводов. Размер волновода
должен быть кратным целому числу полуволн пХ . В свою очередь, X зависит от скорости
продольной акустической волны, а ее параметры зависят от плотности среды р и модуля упругости Е.
Волноводная система технологической установки представлена схемой на рис. 1. Инструментом является торец активного волновода 1 и образующая конуса пассивного 2. Замыкающим элементом является обрабатываемый металл 3 (см. рис. 1, 2).
Рис. 1. Схема волноводной системы: 1 - пассивный волновод; 2 - активный волновод; 3 - обрабатываемый металл; 4 - пучность УЗК волны; 5 - узел УЗК волны
Рис. 2. Силовое воздействие в очаге деформации
В данной установке присутствует компонента процесса волочения через калибр, образованный поверхностями волноводов и ковки между этими поверхностями. Так как металл
К
охватывает пассивный боек на угол 2л, а очаг составляет угол примерно —, то замыкание
волноводной системы происходит металлом с различными механическими свойствами, изменяющимися вдоль очага деформации (рис. 3). Доказано, что металл, в частности, сталь, при воздействии ультразвуком испытывает как упрочнение так и разупрочнение. Это происходит на дислокационном уровне и зависит от многих условий [3[. Таким образом, эти факторы нарушают расчетный резонансный режим и снижают эффективность процесса в целом.
Поэтому требуется учитывать воздействие расчетных нагрузок для определения геометрии неадаптивных систем и параметры воздействия на адаптивные системы. Как видно из рис. 3 силовое воздействие зависит от угла образующей конуса, который может изменяться от 30 до 45 град.
Это обеспечивается созданием внутри общего колебательного контура (см. рис. 1) локальной колебательной системы, состоящей из пассивного волновода определенной массы т и упругой опоры к (рис. 4).
Рис. 3. Схема траектории движения проволоки в оперативной зоне
Естественно эта система является не волновой, а колебательной и имеет свою собственную резонансную частоту, отличную от частоты возбуждающей силы. Как показывают расчеты и эксперименты, она как минимум на два порядка ниже частоты УЗК преобразователя. При воздействии на эту локальную систему происходит фазовый сдвиг между возбуждающей силой и пассивным волноводом, что заставляет подстраивать всю систему на устойчивый режим. При этом происходит, как бы смещение узла (см. рис.1, поз 5), зависящего от динамических условий технологического процесса. При этом частота волноводной системы изменяется, а режим стоячей волны сохраняется без изменения размеров волноводов. В ли-
тературе [6] приводятся данные о существенном возрастании амплитуды колебаний рабочей поверхности пассивного волновода, что повышает эффективность ультразвуковой обработки.
к
\Л
т С
/V
к
Рис. 4. Схема закрепления пассивного волновода (к - упругий элемент)
Использование в экспериментальной установке упругого закрепления пассивного волновода в узле колебаний выявило положительные моменты при реализации технологического процесса. Работы в этом направлении будут продолжены.
Список литературы
1. Патент РФ №122920. Опубл. БИ. 2012.
2. Бахматов Ю.Ф., Пащенко К.Г. Технологические основы пластической обработки катанки в совмещенном процессе бесфильерного волочения с ультразвуком // Сталь. 2014. № 8. С. 80-82.
3. Головин С.А., Пушкар А., Левин Д.М. Упругие и демпфирующие свойства конструкционных металлических материалов. М.: Металлургия, 1987.
4. Северденко В.П., Клубович В.В. ,Степаненко А.В. Ультразвук и пластичность. Мн.: Наука и техника, 1976. 448 с.
5. Бахматов Ю.Ф. и др. Устройство для плющения А.С.СССР№ 677795. 1978.
6. Вагапов И.К. Нелинейные эффекты в ультразвуковой обработке. Мн.: Наука и техника, 1987. 160 с.
УДК 621.774:061.6
РОСНИТИ - 55 ЛЕТ. К НОВЫМ РУБЕЖАМ
Пышминцев Н.Ю.
ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности», г. Челябинск, Россия
Введение
ОАО «Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности» представляет собой современный высокотехнологичный научный центр, являющийся лидером в трубной отрасли. За 55-летнюю историю коллективом института создан мощный научно-технический потенциал, который обеспечивает решение сложных многопрофильных задач в научной и производственной сферах, национальном и международном техническом регулировании.
