Введение к работе
Актуальность темы. При возрастающих объемах производства в --'>, металлообрабатывающей промышленности все большее применение находит холодная высадка. Большие удельные давления, воздействующие на рабочие поверхности стержневого штампового инструмента (пуансоны, выталкиватели и др.) при холодной высадке гаек обусловливают его низкую стойкость. В условиях специализированного предприятия его расход составляет десятки и сотни тысяч штук. Доля стоимости инструмента в общих затратах на гайковысадочных автоматах, например, составляет 20-30%, а при точной штамповке изделий из труднодеформируемых сплавов достигает 50. Простои высадочных автоматов при смене инструмента и наладке составляет 3056 рабочего времени. Технология производства инструмента трудоемка и отличается большим расходом дорогостоящих штампових сталей.
Существенным резервом в метизной промышленности является создание экономичного биметаллического инструмента. Другим направлением является повышение его стойкости. Сдерживающим фактором является отсутствие исследований по применению биметаллического инструмента, а также малой стойкостью применяемых штамповых сталей. Вследствие этого поиски путей совершенствования технологии производства и конструкции стержневого инструмента с целью уменьшения расхода штамповых сталей и повышения его стойкости представляют важную и актуальную задачу.
Цель работы заключается в создании тяжелонагружаемого биметаллического стержневого штампового инструмента для холодной высадки повышенной стойкости.
Для реализации цели диссертационной работы поставлены и решены следующие задачи:
создана физическая модель нестационарного процесса холодной высадки;
разработана новая методика исследования напряженного состояния инструмента как по контакту, так и в приконтактной области в процессе холодной высадки с применением поляризационно-оптичес-кого метода;
с учетом полученных результатов исследования предложена методика прочностного расчета биметаллического инструмента;
исследован процесс сварки трением штамповой и конструкционной стали для получения биметаллической заготовки инструмента;
предложен процесс формообразования биметаллического ин-
струмента, получаемого выдавливанием и осадкой в закрытых мат-^ рицах;
исследован способ термической обработки биметаллического инструмента;
проведены испытания работоспособности биметаллического инструмента в производственных условиях.
Научная новиаиа работы:
разработана физическая модель нестационарного процесса холодной высадки, позволяющая исследовать процесс непрерывно, в развитии, с помощью поляризационно-оптического метода;
разработана методика и создана лабораторная экспериментальная установка для моделирования напряженного состояния стержневого инструмента в процессе холодной высадки;
получены новые экспериментальные данные об особенностях распределения нормальных и касательных напряжений в стержневом инструменте на основных этапах процесса нагружения по контакту и в приконтактной области;
предложена методика прочностного расчета биметаллического инструмента;
исследованы технологические режимы получения сваркой трением заготовок биметаллического инструмента;
разработан новый способ термической обработки биметаллического инструмента с повышенными механическими свойствами, установлена зависимость между технологическими параметрами термической обработки и механическими характеристиками биметалла.
Практическое значение. Методика моделирования напряженного состояния стержневого штампового инструмента в процессе холод-кой высадки может быть использована при исследовании других про-гессов ОМД. Установленные закономерности распределения нормальных и касательных напряжений позволяют производить прочностной расчет инструмента, применять биметаллический инструмент с минимальным количеством штамповой стали. Экономия штамповой стали может составлять 70-60? от массы инструмента. Установлены зоны концентрации начряжений ответственные за разрушение инструмента. Способ термогиклической обработки позволяет значительно улучшить механические свойства металлов инструмента и создать фактически новый штамповий материал, позволяющий повысить стойкость биметаллического инструмента на наиболее трудоемких операциях при холодной вьсадке гаек в 2-5 раз.
Реализация результатов работы в промышленности осуществил-
лась при производстве гайкбвксадочшх пуансонов для холодной высадки гаек на Днепропетровском метизном производственном объединении, которому передана технология производства биметаллического стрежневого инструмента. Опыт использования биметаллического инструмента подтвержденактами промышленных испытаний с указанием стойкости при производстве гаекчМІ0, MI2 и MI6. Результаты исследований полностью подтверждаются при эксплуатации инструмента в производственных условиях.
Ожидаемый экономический эффект от 'внедрения разработанной технологии для получения биметаллического инструмента по двум цехам ДМПО составил 75,5 тыс.руб. в год, реальный экономический эффект от использования партии инструмента для производства-гаек МЮ составил 8 тыс.руб. ' -
Апробация работы. Основные-результаты исследований доложены и обсуждены на: '
-ХХШ-ХХХУП и ХХХХ ежегодных научно-технических конференциях ДИСИ; - Ш республиканской научно-технической конференции "Трение.и технологические смазки при обработке металлов давлением" (Днепропетровск, 1985); - второй межвузовской научно-технической конференции "Проблемы прочности, надежности и долговечг ' ности деталей и конструкций" (Кировоград, 1987); - объединенном . научном семинаре кафедры обработки металлов давлением ДМетИ и прокатных отделов ИЧМ Ш СССР (1989, 1991).
Достоверность результатов обеспечена необходимым объемом экспериментальных исследований современным научно-обоснованным эффективным поляриэационно-оптическим методом с применением приборов прошедших государственную проверку. Корректность построения физической модели обеспечивается привлечением теории подобия, а' также согласованностью результатов лабораторных и промышленных исследований.
На защиту выносятся: методика моделирования напряженного состояния инструмента в процессе холодной высадки; результаті» экспериментальных исследований распределения нормальных и касательных напряжений по контакту и в приконтактной области стержневого штампового инструмента; методика прочностного расчета биметаллического инструмента; технологические режимы сварки трением и способ термоциклической обработки-биметаллического штампового инструмента.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, получено одно авторское свидетельство на, изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах основного машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, списка использованной литературы из 125 наименований, приложений и иллюстрирована рисунками.
