Принципы построения режимов деформирования
Развитие процессов ОМД
Равномерность растяжения
Характеристика слитков
Понятие крупного слитка
Факторы режима деформирования
Напряженно-деформированное состояние
Повышение эффективности
Рационализация кузнечного слитка
Отработка режимов обжатия
Заданные тепловые поля
Площадь поверхности
Режимы нагрева и охлаждения металла
Тепловые режимы
Производство поковок из слитков
Проработка торцовых зон
Технологические и деформационные параметры бойков
Процесс ковки полых поковок
Экспериментальное деформирование
Очаг деформации
Особенности ковки трех лепесткового слитка
Заготовки
Деформационный эффект бойков
Производство заготовок для машиностроения
Технологии ОМД
Производство заготовок валов
Схема течения металла
Производство кольцевых заготовок
Полу горячая штамповка
Производство дисков и пластин
Производство труб
Процессы деформирования металлов
Технология жидкой штамповки
Жидкая штамповка
Подготовка исходных материалов для штамповки
Отрезка заготовок
Пробивка отверстий
Инструментальная оснастка
Отрезка заготовок из пруткового материала
Скорости движения
Штампы повышенной точности
Обработка металлов давлением в холодном состоянии
Предварительная подготовка заготовок
Холодная объемная обработка металлов давлением
Холодная объемная штамповка
Расчет технологических параметров
Гидродинамическая обработка
Глубокая вытяжка
Ротационная вытяжка
Гидровзрывное формообразование
Повышения безопасности формообразования
Трение
Опыты на стальных образцах

Гидродинамическая обработка

Гидродинамическая обработка также происходит и при других условиях за счет самопроизвольной подачи смазочной жидкости в очаг деформации при определенной кинематике процесса, в результате чего смазочный материал попадает между инструментом и заготовкой и повышается давление, способствующее жидкостному трению. При волочении с использованием контейнера для подачи смазочного материала в очаг деформации давление последнего определяется геометрическими параметрами фильтра, качеством смазочного материала и скоростью деформации. Как показал опыт, существуют значительные трудности в подборе достаточно точных количественных зависимостей между условиями процесса волочения, свойствами смазочного материала и габаритами контейнера.
 Недостатками гидростатической и гидродинамической обработки металлов является то, что эти методы обработки могут быть использованы только в полу непрерывных процессах прессования, волочения, не всегда обеспечивают устойчивый режим жидкостного трения в течение всего деформационного процесса, и, кроме того, толщина слоя смазочной жидкости, в соответствии с требованиями обрабатываемого металла и режимом пластической деформации, не регулируется. Сущность гидромеханической обработки заключается в том, что для получения полых изделий из трубных заготовок используют механическое и гидравлическое деформирование. Схематически принцип работы показан на рис. 8.8. Заготовка 1 помещается в рабочий инструмент, состоящий из двух разъемных контейнеров 4 и 2. Рабочая жидкость через отверстие в пуансоне 3 попадает в зону деформации. При перемещении пуансона 3 (в направлениях, указанных на рисунке стрелками) повышается давление жидкости и происходит пластическое формоизменение заготовки в результате перемещения пуансонов и увеличивающегося давления рабочей жидкости. С целью уменьшения растягивающих напряжений в очаге деформации применяется противодавление Fa. Рассмотрим условия формообразования детали типа тройника применительно к гидромеханической обработке.
 Суммарное усилие,  где ||| — давление жидкости на пуансон; Qc — сопротивление деформации металла заготовки от действующего усилия пуансона; QT — сопротивление сил трения, На основании влияния перечисленных выше составляющих можно определить суммарное усилие при гидромеханической обработке.
Гидромеханическая обработка позволяет получать всевозможные трубные детали с различной конфигурацией выступающих частей по ее периметру.
 В настоящее время еще не разработаны устройства, которые бы стабилизировали режим жидкостного трения для различных процессов обработки металлов давлением. Эта проблема в определенной степени решена так называемой гидропластической обработкой, разработанной для процессов волочения, калибровки трубных и прутковых заготовок, глубокой вытяжки, осадки, вальцовки, прессования и др.
 Один из примеров использования этого метода показан на рис. 8.9. Передача усилия Р от ползуна пресса 5 осуществляется не в результате непосредственного его контакта с пуансоном, а через промежуточный объем жидкости 6 на шток 4, на котором находятся рабочие инструменты 1 и 3. Процесс деформирования осуществляется не только инструментом, но и жидкостью, которая под давлением попадает в область между обрабатываемым металлом и инструментом. Повышение давления в рабочем пространстве непосредственно связано с увеличением сопротивления деформации металла. Кроме того, давление зоне деформации увеличивается или уменьшается пропорционально давлению пресса и обратно пропорционально активной рабочей площади мультипликатора, т. е. с уменьшением этой площади создаются условия для увеличения давления жидкости в зоне деформации между инструментом и обрабатываемым металлом, что позволяет регулировать условия контактного трения между инструментом и заготовкой в зависимости от направления истечения жидкости. Наряду с этим создаются условия для регулирования толщины слоя смазывающей жидкости. Этот метод обеспечивает повышенную производительность при хорошем качестве и шероховатости, особенно для трубчатых деталей с небольшим диаметром и большой длиной. Особенности силовой нагрузки при гидропластической обработке металлов. Силовая нагрузка при гидропластической обработке металлов в основном зависит от степени деформации, размера обрабатываемых деталей, формы инструмента,
 физико-механических свойств обрабатываемого материала и др. Суммарное алгебраическое усилие деформирования, где P—усилие выдавливания смазочного материала; Рс — усилие деформирования жидкостью (смазкой); Р — усилие трения.
 Каждая составляющая связана с видом напряженного состояния деформационной зоны; с возможностью действия напряжений сжатия или растяжения на внешней или внутренней поверхности обрабатываемой детали, или их комбинацией (осуществлением процесса осадки или редуцирования, внешнего оребрения или глубокой вытяжки и т. д.).
Замена трения без смазочного материала (сухого трения) на гидропластическое не только уменьшает расход энергии и повышает качество деформируемого металла, но и благоприятно влияет на пластическое течение металла в поверхностных слоях заготовки в зоне ее контакту Q инструментом в результате регулирования СИЛ трения. Благодаря высоким давлениям, возникающим при гидропластической обработке, происходят существенные структурные изменения по поверхности заготовки, что значительно улучшает их качество. Для раскрытия механизма гидропластического трения необходимо учитывать физико-механические показатели смазочной жидкости, которые в процессе деформирования металла изменяются непрерывно под действием суммарного усилия Р, температуры 71, скорости деформации и т. д. Рассмотрим влияние перечисленных выше параметров при определении сил трения.
 Толщина смазочного слоя—основного фактора, обеспечивающего наличие жидкостного трения, — зависит от вязкости смазочного материала т), скорости пластической деформации, геометрической формы деформационного пространства, механических свойств обрабатываемого металла и др.
При анализе процесса были использованы современные достижения гидродинамической теории смазки в области гидростатического прессования и гидродинамического волочения. Для решения задачи принимали следующие начальные условия:
 матрица — абсолютно твердое тело;
 материал заготовки до начала пластической деформации — абсолютно твердый, а после начала пластической деформации идеально пластичный;
 деформация — изотермическая.
 При принятых начальных условиях зависимость вязкости жидкости от давления определяется экспоненциальным уравнением
 где г — вязкость смазочного материала в рабочей зоне; т)0 — вязкость смазочного материала при нормальных условиях; а — коэффициент вязкости в условиях высокого давления; р. —давление смазочного материала.
 Из-за сложности процесса гидропластической обработки рассмотрим участок очага деформации в зоне вытекания деформирующей жидкости между пуансоном и заготовкой (рис. 8.10).
Механические свойства жидких смазочных материалов еще не изучены. В уравнении не зависит от толщины слоя смазывающей жидкости. Согласно закону Ньютона сила внутреннего жидкостного трения, где р. — динамический коэффициент вязкости; v —скорость жидкости (v = и2); F —поверхность пластической зоны; h —толщина смазочного слоя.
 Из уравнения (8.30) видно, что сила Т зависит не от давления, а прежде всего от толщины смазочного слоя Я, которая изменяется в зависимости от нагрузки. Следовательно, гидродинамическое трение может быть достигнуто при определенной толщине смазочного слоя, при которой полностью разделяется контакт между поверхностью инструмента и обрабатываемым металлом.
 Для условий максимального давления (h = h*) при подстановке уравнения (8.29) в уравнение (8.30) получаем
 Уравнение (8.31) определяет силу трения при гидропластической обработке в условиях гидродинамического трения. Это является необходимым условием для определения силовых параметров деформационной зоны для различных условий пластического трения. Качество поверхности после гидропластической обработки. Детали, получаемые из трубной заготовки, находят широкое применение в машиностроении. Точная обработка внешних поверхностей этих деталей представляет трудности, однако получение точных и с малой шероховатостью внутренних поверхностей трубных заготовок большой длины представляет проблему при использовании таких методов, как резание, развертывание, хонингование и шлифование. Гидропластическая обработка в основном решает такую проблему. Так, например, проведенные в ВМЭИ (г. Варна) эксперименты по использованию гидропластической обработки для получения цилиндрических деталей из стали 45 с внутренним диаметром 23 мм, внешним 32 мм и длиной 133 мм подтверждают преимущества процесса. Для осуществления процесса использования устройство для гидропластической обработки со сменяемыми деформирующими элементами из стали Р18 с передним углом a = 3°, задним углом Р = 5° и калибрующим поясом 5 шириной 2 мм (см. рис. 8.10). Исследованы различные режимы деформирования с разным натягом i между отдельными деформирующими элементами и заготовкой (0,05—0,20 мм) при суммарной пластической деформации по внутреннему диаметру 0,1—1 мм.
 На рис. 8.11 приведена зависимость внутренней шероховатости поверхности заготовки от суммарной пластической деформации при различном единичном натяге между отдельными деформирующими элементами и металлом. Из графических зависимостей ясно, что натяг оказывает существенное влияние на шероховатость. С уменьшением натяга шероховатость поверхности уменьшается более интенсивно. Например, при деформировании с постадийным изменением натяга через 0,05 мм после третьего прохода шероховатость понижается до R= 0,06 мкм (см. рис. 8.11, поз. 1). С увеличением натяга между деформирующими элементами и металлом шероховатость после деформации понижается в меньшей степени. В то же время использование больших натягов показывает, что эта операция может быть использована как для черновой, так и для окончательной обработки соответствующей R=0,25-0,3 мкм. Экспериментальная и промышленная проверка полученных трубных деталей методом гидропластической обработки показала, что геометрические размеры отверстия отвечают 2—3-му классу точности с незначительной разнотолщенностью стенок и небольшим короблением. По концам полученной заготовки на расстоянии 2—6 мм имеются отклонения от заданных размеров (0,01—0,03 мм), что связано с неустановившимися стадиями гидропластической обработки. Величина этих отклонений зависит от степени деформации, угла атаки а инструмента, габаритов и марки стали трубной заготовки. Гидропластическая деформация связана с наклепом поверхности металла заготовки, что существенно влияет на качество поверхности. Графические зависимости изменения микротвердости при гидропластической обработке заготовок показаны на рис. 8.12. Анализ показывает, что увеличение поверхностной твердости взаимосвязано со степенью пластической деформации.




 
Яндекс.Метрика