Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Минимизация смещения осевой зоны слитка (заготовки) при протяжке в комбинированных бойках

Диссертация

Автор: Кулик, Георгий Николаевич

Заглавие: Минимизация смещения осевой зоны слитка (заготовки) при протяжке в комбинированных бойках

Справка об оригинале: Кулик, Георгий Николаевич. Минимизация смещения осевой зоны слитка (заготовки) при протяжке в комбинированных бойках : диссертация ... кандидата технических наук : 05.00.00 / Кулик Георгий Николаевич; [Место защиты: С.-Петерб. политехн. ун-т] - Санкт-Петербург, 2009 - Количество страниц: 247 с. ил. Санкт-Петербург, 2009 247 c. :

Физическое описание: 247 стр.

Выходные данные: Санкт-Петербург, 2009






Содержание:

1 Классификация и анализ влияния параметров процесса ковки на качество изделия
11 Технологическая подготовка процессов обработки давлением и ее особенности при выполнении операций ковки
12 Влияние схем формоизменения и величин параметров режима протяжки на процесс ковки
13 Проблема увода оси поковки при протяжке в комбинированных бойках
Выводы
Цель и задачи исследования
2 Разработка математической модели процесса ковки при протяжке в комбинированных бойках
21 Разработка теоретического решения о поперечной осадке круглой заготовки в комбинированных бойках
22 Разработка теоретического решения о неоднородной осадке осесимметричного тела умеренной высоты
23 Расчет формоизменения круглой заготовки при протяжке в комбинированных бойках с помощью метода смещенных объемов металла
3 Экспериментальное исследование режима протяжки, для выявления рациональных режимов обработки при протяжке в комбинированных бойках
31 Моделирование процессов обработки металлов давлением
32 Методика проверки полученного теоретического решения
33 Обсуждение результатов
34 Разработка технологических рекомендаций, обеспечивающих максимальное приближение осевой зоны слитка к геометрической оси заготовки при протяжке в комбинированных бойках, реализующих на практике математическую модель рационального процесса
4 Промышленное использование полученных результатов

Введение:
Одной из главных задач технологической подготовки кузнечного производства является разработка методики расчета режимов деформации, которые обеспечили бы минимум расхода энергии и позволили бы технологу рассчитать число и величину обжатий применительно к любой конкретной поковке.
Особенно актуально стоит этот вопрос перед работниками кузнечных цехов, где объем ручного труда велик, а степень механизации ограничена. Это в значительной степени объясняется сложностью процесса, так как ковка представляет собой довольно сложные манипуляции, часто не повторяющиеся в определенной последовательности.
Из всех операций свободной ковки наиболее трудоемкой является протяжка. Время, затрачиваемое на ее выполнение, составляет, в большинстве случаев, более 60% от всего времени ковки. Если учесть, что основная масса поковок на заводах машиностроения составляют поковки с удлиненной осью, то вопрос об улучшении их качества и повышения интенсивности операций протяжки является весьма актуальным.
Кроме косвенных факторов, влияющих на сокращение времени процесса протяжки (транспортировка, установка бойков, кантовка) существуют факторы, влияющие на время самого процесса деформации металла. К ним относятся величина допустимой и требуемой степени деформации за ход пресса (или молота), величина подачи, форма рабочей поверхности бойков, последовательность углов кантовки и т.д.
Если изыскание и проведение мероприятий, ведущих к снижению времени на выполнение вспомогательных операций, является организационным вопросом, то вопрос об определении оптимальных технологических параметров ковки требует во многих случаях специального исследования.
Протяжка поковок с удлиненной осью может производиться на плоских, вырезных и комбинированных бойках. Очевидно, что ковка на плоских бойках является менее производительной, так как обжатие поковки в них происходит по двум поверхностям. При ковке в вырезных бойках обжатие происходит одновременно по четырем поверхностям, и они являются наиболее производительными. Однако, применение вырезных бойков в условиях машиностроения не будет целесообразным, так как имея мелкосерийный и единичный характер существует необходимость применения различных операций, в том числе осадки и частая смена инструмента привела бы к большим потерям времени. Как известно, при протяжке в комбинированных бойках, вытяжка за каждое нажатие прессом или удар молотом, при прочих равных условиях, меньше чем в вырезных. Это обстоятельство приводит к снижению производительности при ковке указанными бойками (по сравнению с вырезными). Однако в них можно производить протяжку поковок в большем диапазоне диаметров. Кроме этого, при использовании комбинированных бойков и перенастройке процесса на другие размеры, требуется замена только одного нижнего бойка.
Особенность протяжки комбинированными бойками состоит в том, что течение металла вдоль продольной оси заготовки под верхним и нижним бойком не одинаково. Существует мнение, что во избежание прогиба поковки в сторону вырезного бойка, который дает меньшую вытяжку, наиболее целесообразно при протяжке подавать поковку под бойки на величину подачи, обжимать на заданный размер, кантовать на определенный угол, снова обжимать на заданный размер и т.д, до получения необходимой формы сечения, затем производить следующую подачу и повторять процесс. Несмотря на всю логичность предложенной схемы, она имеет неоднозначные последствия,-преодоление которых требуют исследований.
По технологии производства ответственных изделий (судовые гребные валы, толстостенные трубы агрегатов сверхвысокого давления и т.д.) центральная дефектная зона в них высверливается.
Поскольку заготовки для таких деталей получаются преимущественно ковкой, то одной из стоящих задач, является уменьшение (сужение) площади поперечного сечения этой зоны до размеров гарантировано исключающих попадания ее частей в тело изделия.
Данная задача усугубляется тем, что при ковке широкое использование имеют комбинированные бойки. Это обусловлено возможностью обработки большей номенклатуры поковок, а работа с указанным инструментом, из-за неравномерности деформации, приводит к смещению осевой зоны заготовки.
В настоящее время, при технологической подготовке кузнечного производства, оценка данному явлению не дается, а напрасно, поскольку оно может способствовать трещинообразованию при автоскреплении труб сверхвысокого давления в районе поверхности внутреннего канала, причинсш чего, с большой вероятностью, может служить переместившаяся туда часть дефектной зоны слитка.
В настоящей работе представлены результаты определения оптимальных технологических параметров процессов ковки комбинированными бойками. Работа выполнена с использованием современных средств научного поиска. Эти вопросы, не теряют своей актуальности в течение последних десятилетий. Прогресс, конечно, есть, но рутина человеческого мышления все же не дает возможности развития технологии ковки теми темпами какими развиваются некоторые другие отрасли техники. Хотя ковка является основополагающей частью технологии обработки металлов давлением, но в связи с ее архаичностью она не получает должного развития. Одно из таких направлений это автоматизация процесса, а для ее внедрения требуются четкие режимы ковки. Их, возможно, получить, опираясь, и развивая его дальше, на способ описанный здесь. Ссылки, на литературные источники, свидетельствуют о том, что обсуждаемые проблемы заботят специалистов данной отрасли. Методы же, какими добились полученных результатов, несопоставимы по трудоемкости с представленными в настоящей работе, тогда как их результаты — сопоставимы. Загруженному различной текущей работой цеховому технологу, для улучшения технологической подготовки производства, не под силу выполнять оперативные исследования ни с использованием различных моделирующих материалов, ни с помощью развивающегося быстрыми темпами метода конечных элементов. Способ, предлагаемый в данной работе, это позволяет.
Цель работы - повышение качества поковок за счет обеспечения максимального приближения осевой зоны слитка к геометрической оси заготовки при протяжке в комбинированных бойках.
Содержание поставленных задач:
• Классификация и анализ влияния параметров процесса ковки на качество изделия.
• Разработка математической модели процесса ковки при протяжке в комбинированных бойках.
• Экспериментальное исследование параметров протяжки, для выявления рациональных режимов обработки в комбинированных бойках.
• Разработка технологических рекомендаций, обеспечивающих максимальное приближение осевой зоны слитка к геометрической оси заготовки при протяжке в комбинированных бойках, реализующих на практике математическую модель рационального процесса ковки.
Объект исследования: ковка (протяжка) слитков и предварительно деформированных заготовок;
Предмет исследования: смещение осевой зоны слитка(заготовки) при протяжке в комбинированных бойках;
Базовые методологические научные работы Рудского А.И., Лунева В.А. Назарьяна В.А., Панкратова И.Н., В.Н.Трубина, М.Я. Дзугутова, Охрименко Я.М., Семенова Е.И., В.Н.Ефимова, Дененберга Н.П., Плешанова В.В., Березкина В.Г., Иванушкина П.Ф., Каргина Б.С., Булгакова Б.С., Вайсбурда Р.А., Мусхелишвили Н.И., Тюрина В.А. Рыбина Ю.И., Григорьева А.К., Унксова Е.П., Смирнова B.C., Мигачева Б.А., Смирнова Г.А., Тарновского И.Я., Павлова Н.Н., Сторожева М.В., Попова Е.А., Губкина С.И., Иванова К.М.;
Принятые методы исследования: Вариационное исчисление, моделирования процесса формообразования при протяжке в комбинированных бойках на заготовках из свинца, пластилина и стали, а также с помощью геометрического моделирования, как части математического моделирования.
Результаты, выносимые на защиту:
1. Разработка математической модели процесса ковки при протяжке в комбинированных бойках.
2. Геометрическое моделирование протяжки круглой заготовки в комбинированных бойках.
Научная значимость результатов - разработана научно-обоснованная методика проектирования технологии кузнечной протяжки в комбинированных бойках, позволяющая на основе математических моделей, на стадии разработки технологии осуществить выбор технологических режимов, обеспечивающих минимальное смещение осевой зоны слитка. На новый способ протяжки в комбинированных бойках получено положительное решение ФГУ ФИПС на выдачу патента.
Практическая значимость результатов - на основании исследования установлены режимы проведения процесса протяжки в комбинированных бойках, обеспечивающие высокое качество изделия.
Опубликованные работы и апробация результатов:
Основное содержание диссертации опубликовано в 17 работах и подано заявление на выдачу патента(№2007149622(054442) от 27.12.2007) и получено на него положительное решение.
Результаты исследований доложены и обсуждены на конференции молодых специалистов ЦНИИ «Прометей» 1985г. Ленинград; на конференции «Прогрессивные технологии, оборудование и организация заготовительного производства» 1990 г. Краматорск; на заседании кафедры «Пластическая обработка металлов и сплавов» ЛПИ им.М.И.Калинина 1991г. Ленинград; на заседании кафедры «Высокоэнергетические устройства автоматических систем» ГОУ ВПО «Балтийский государственный технический университет им. Д.Ф.Устинова (ВОЕНМЕХ)» 2008г.; на VTII Конгрессе «Кузнец-2008»: Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-прессового машиностроения, кузнечно-штамповочного производства и обработки металлов давлением — основы машиностроительного комплекса и национальной безопасности России. 2008г.
Структура и объем диссертации: диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и одиннадцати приложений. Работа изложена на 247 страницах машинописного текста, содержит 332 рисунка, 16 таблиц и список литературы из 116 наименований.