Введение к работе
Актуальность работы. В различных отраслях промышленности находят широкое применение полые тонкостенные изделия (ПТИ) : корпуса гидро- и пневмоцилиндров, фильтров, сосуды высокого и низкого давления, в том числе газовые автомобильные баллоны. К ПТИ предъявляются высокие требования по показателям прочности, пластичности и вязкости материала, точности размеров и геометрической формы, шероховатости поверхностей, а в ряде случаев по коррозионной стойкости и теплостойкости.
Большую часть ПТИ изготавливают с использованием методов обработки металлов давлением. Практически все известные технологии характеризуются многопереходностью, высокой трудоемкостью, большим расходом металла.
Дальнейшее развитие производства возможно на основе новых интенсивных процессов, одним из которых является штамповка обкатыванием (ШО). В сравнении с традиционными процессами, ШО характеризуется многократным уменьшением усилий деформирования за счет локализации очага деформации, большими степенями деформации металла за переход, более широкими возможностями получения изделий из малопластичных материалов.
Таким образом совершенствование технологий изготовления ПТИ, путем разработки ресурсосберегающих технологий ШО, является актуальной задачей.
Общая методика исследований. В работе использован комплексный подход, включающий теоретические, экспериментальные и
технико-экономические исследования. Теоретические исследования
проведены на основе теорий обработки металлов давлением, безмо-
ментной теории расчета оболочек, методов аналитической геомет
рии, математического моделирования. Обработку результатов про
водили на ПЭВМ. В экспериментальных исследованиях, осущест
вленных на производственном комплексе УНЦ "Технология"
ИжГТУ, применялась современная измерительная и регистрирующая
аппаратура. Результаты обрабатывались методами математической
статистики. '.; -
Достоверность полученных результатов подтверждена сравнением теоретических и экспериментальных данных , а также на основе промышленного использования разработанных процессов.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально определено соотношение между энергосиловыми й технологическими пара: метрами процессов обратного выдавливания полых полуфабрикатов из контейнера и формообразования их донной части ШО. Экспериментальное исследование влияния технологических схем изготовления полых изделий с применением ШО (варьирование структурных и технологических параметров) на комплекс механических свойств стали 35 ГОСТ 1050-88 показало возможность увеличения на 15-20% прочностных показателей при сохранении на высоком уровне характеристик пластичности и вязкости.
Практическая ценность. Разработаны высокоэффективные комплексные технологии изготовления ПТИ штамповкой обкатыванием, значительно сокращающие отход металла, снижающие трудоемкость изготовления и повышающие качество изделий. Получены зависимости, предназначенные для инженерных расчетов таких операций ШО, как обратное выдавливание полых заготовок из контейнера и формообразования донной части, подбора и конструирования оборудования. Повышение комплекса механических свойств стали 35 путем реализации одной из схем термомеханической обработки позволяет использовать ее, взамен легированных сталей для изготовления высокопрочных изделий, в том числе газовых автомобильных баллонов высокого давления. Разработана инженерная методика проектирования комплексных технологий изготовления штамповкой обкатыванием ПТИ повышенной надежности, внедрение которых позволит повысить коэффициент использования металла до 0,8...0,9 и снизить трудоемкость изготовления на 20...40 %.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в УНЦ "Технология" ИжГТУ и на ГП "Ижевский механический завод" при изготовлении газовых баллонов, корпусов фильтров, а"также использованы при разработке конструкции специализированного пресса штамповки обкатыванием усилием 10 МН.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции штамповщиков Западного Урала, проходившей в г.Перми в 1989 г., на Всероссийском научно-техническом семинаре "Перспективные процессы формообразования металлов с локально-подвижным очагом пластической деформации", проходившем в г. Ижевске в 1993 г., на семинаре "Перспективы производства точных заготовок", проходившем в МДНТП им.ФЗ. Дзержинского, г. Москва, в 1990 г., а также на ежегодных научно-технических конференциях Ижевского государственного технического университета, проходивших с 1989 по 1996 г. По результатам выполненных исследований опубликована статья, десять тезисов докладов научно-технических конференций, получен патент и одно положительное решение о выдаче патента.
На защиту выносятся : Разработанные и апробированные технология изготовления штамповкой обкатьшанием лейнеров газовых баллонов высокого давления среднего объема (4 ... 50 л), ГОСТ 949-73. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов обратного выдавливания полых изделий из контейнера и формообразования их донной части, а также экспериментального исследования влияния структурных и технологических факторов изготовления ПТИ с применением штамповки обкатьшанием на механические свойства стали 35 ГОСТ 1050-88. Инженерная методика проектирования комплексных технологий изготовления полых изделий штамповкой обкатьшанием.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, общих выводов, библиографии из 93 названий и приложений. Объем работы 132 страницы машинописного текста, включая 45 иллюстраций, 5 таблиц. Приложения состоят из акта, отражающего внедрение результатов работы, и расчетных программ.