Введение к работе
Ахтуальность проблемі. Замена технологических процессов, основанных на резании металла, экономичными методами формообразования является важной задачей в области машиностроения. По отношению к изготовлению формообразующих полостей деталей одним из таких методов является пластическое деформирование, в частности процесс выдавливания. Необходимое качество полостей наилучшим образом обеспечивает холодное выдавливание, однако в связи с высоким сопротивлением деформированию и малой пластичностью инструментальной стали, холодным выдавливанием можно получить полости лишь небольшой глубины.
Технологические возможности процесса выдавливания могут быть расширены путём использования полугорячего выдавливания (НТВ), под которым понимают пластическое деформирование при томпературе заготовки выше температуры рекристализэции и ниже температуры фазовых превращений. Нагрев до указанной температуры существенно снижает сопротивление деформированию и повышает пластичность материала заготовки, вследствие чего оказывается возможным изготавливать полости значительно большей глубины, чем при холодном выдавливании.
Вместе с тем широкое внедрение процессов полугорячей объемной штамповки в'производство сдерживается могши факторами и, в, первую-очередь,, отсутствием надежной методики определения1 силовых параметров процесса. Все энергоспловне ; параметры процесса определяют расчётным способом с точностью до .величины сопротивления деформации. Исследования зависимости сопротивления деформации от температурно-скоростанх условий процесса деформации проведены многими советскими и .зарубежными учеными. Во многих экспериментальных исследованиях обнаружена весьма сложная зависимость сопротивления деформации пе только от температурно-скоростных параметров деформирования материала, но и от истории процесса нагружения. Однако существующие методики определения напряжения течения не в полной мере учитывают все факторы, которые влияют на напряжение течения.
Цель работы и задачи исследования. Анализ литературных источников показывает, что оптимальный технологический про-
_ 4 -
цесс полгорячей штамповки должен включать в себя оптимальное
сочетание термомеханических режимов формоизменения, что обес
печивает наименьшую трудоёмкость и максимальную производи
тельность. Однако методы определения напряжения течения не в
полной мере учитывают все те факторы, которые влияют на вели
чину напряжения течения. ч
В связи с этим можно сформулировать цель настоящей работы в следующем виде: разработка технологии полугорячей штамповки формообразующих вставок на основе уточнённой модели определения напряжения течения при горячей неизотермической деформации, которая учитывала бы все факторы, влияющие на величину напряжения течения на всем пути деформации. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
-
Разработка математической модели напряжения течения приtгорячей неизотермической деформации.
-
Разработка методики экспериментально-аналитического определения напряжения текучести при горячей неизотермической деформации.
-
Экспериментальная проверка новой модели.
-
Разработка технологии полугорячей штамповки формообразующих вставок.
Научная новизна. Разработана математическая модель определения напряжения течения при горячей пеизотермической деформации, учитывающая процессы-упрочнения-рпзупрочнения.
Разработана поэтапная методика исследовании напрягюнно-деформирдванного состояния заготовки при полугорячем выдавливании, позволяющая учесть зависимость сопротивления деформации от температуры заготовки и инструмента, тепловых эффектов, степени и скорости деформации, истории процесса нагру-жения. Численная реализация этой методики на ПЭВМ в вида программного комплекса позволяет ещё на этапе проектирования процесса полугорячей штамповки рационально подобрать необходимые термомеханичвские параметры с использованием моделирования данного процесса на ПЭВМ.
Практическая ценность и реализация результатов. Разра-Оотаннаялматематическая модель определения напряжения течения позволяет устанавливать оптимальные с точки . зрения трудоёы-каста и качества металла параметры технологического процесса
полугорячей и горячей неизотермической деформации.
Выводы и рекомендации, полученные в результате выполнения данной диссертации, использованы в разработке малоотходных процессов полугорячей объёмной штамповки асесимметрич-ных ступенчатых деталей из легированных сталей. Произведено расчетное определение технологических параметров и разработана штамповая оснастка для полугорячей штамповки формообразующей вставки клапана двигателя автомобиля КамАЗ. Данный процесс принят к внедрению на АО КАМАЗ. По предварительным расчётам экномическнй эффект при внедрении этого процесса в производство составит около 3.5млн. рублей.
Апробация работы. Результаты исследования доложены на Республиканской научно-технической конференции "Теоретические и прикладные проблемы развития наукоёмких и малоотходных технологии ОМД." Винница 1991г., на Республиканской научно-практической конференции "Ресурсосберегающая технология ма-шинострония" Москва 1993г., а так же на заседаниях кафедры МиТОМД МГААТМ.
- Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 3-х печатных работах.
Структура и объём робота. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и приложений. Работа выполнена на 131 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, I таблицы, список-литературы из 34 наименований и приложения.