WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 
s

«ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 101 УДК 621.73 Каргин С. Б. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОВКИ ВАЛОВ ...»

ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 101

УДК 621.73

Каргин С. Б.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОВКИ ВАЛОВ

Поковки типа валов, изготавливаемые ковкой на гидравлических прессах занимают

достаточно большой объем от общей номенклатуры поковок, поэтому вопросы совершенствования процесса их изготовления являются весьма актуальными.

В качестве заготовки для ковки валов используется кузнечный слиток 8, 12 и 24-гранной формы поперечного сечения который имеет пороки в виде ликвации элементов и дефектов усадочного происхождения. Для получения требуемых механических свойств, макростроения, заковки дефектов литой структуры слитка используются различные технологические приемы и операции ковки. Основной операцией, применяемой в настоящее время для улучшения качества осевой зоны поковок валов, считается промежуточная осадка. Однако, введение в технологию ковки операции осадки значительно повышает трудоемкость и удлиняет технологический цикл изготовления поковок валов. В связи с этим возникает задача сокращения технологического цикла ковки при сохранении качества конечного продукта.

Решение этой задачи возможно при внедрении технологии ковки, обеспечивающей при небольших уковах при протяжке формирование заданной структуры металла по сечению поковок. Эта задача особенно важна в отношении ковки крупных поковок ответственного назначения таких как валы.

Разработанный в МИСиС 1 метод макросдвигов позволяет управлять течением металла, принципиально по новому воздействовать на металлы при пластической деформации.

В процессах ковки крупных поковок нашло воплощение осуществлять это регулирование, например, за счет создания кузнечного трехлепесткового слитка 2. Приводятся данные 3, что применение трехлепескового слитка массой 7 т позволяет увеличить (до 40 %) местные деформации в осевой зоне поковок при укове всего 1,5 и исключить применение осадки. По нашему мнению литому трехлучевому слитку во многом присущи недостатки литых заготовок и кроме того, для отливки таких слитков требуются изложницы специальной формы, что связано с дополнительными затратами 4.

Цель настоящей работы – совершенствование процесса ковки валов за счет применения специальных профилированных бойков, позволяющих улучшить деформационную проработку металла по сечению слитка и тем самым повысить качество поковок при небольших коэффициентах укова. Обжатие литого кузнечного слитка предлагаемыми профилированными комбинированными и профилированными вырезными бойками кроме получения 3-х и 4-х лучевой формы заготовки становится одним из этапов проработки металла по сечению поковки, в том числе, и в осевой зоне. Эксперименты на стальных и свинцовых заготовках проводили на гидравлическом прессе усилием 0,63 МН.

На рис. 1 представлена конструкция профилированных комбинированных бойков для получения трехлучевой заготовки и схема процесса обжатия.

На рис. 2 представлена конструкции профилированных вырезных бойков для получения трехлучевой заготовки, а также схема процесса обжатия этими бойками. Исходная заготовка, моделирующая кузнечный слиток, была выбрана диаметром d0 = 30 мм и длиной l0 = 30 мм. Обжатие производилось по всей длине заготовки. Радиус выпуклостей бойков принимали равным Rб = 15; 12; 9 мм, т. е. R б R з 15 15 1 ; R б R з 12 15 0, 8 ; R б R з 9 15 0, 6. Пределы радиусов рабочей поверхности профилированных бойков Rб от 0,6Rз до Rб = 1,0Rз обусловлены следующим положением. Значительное уменьшение Rб 0,6Rз может привести при последующих обжатиях к образованию зажимов на поверхности заготовки, что является неприемлемым.





ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 102

–  –  –

Рис. 1. Обжатие заготовки комбинированными профилированными бойками:

1 – боек верхний плоский; 2 – вставка выпуклая верхняя; 3 – боек вырезной нижний;

4 – две выпуклые вставки; 5 – заготовка

–  –  –

Рис. 2. Обжатие заготовки вырезными профилированными бойками:

1 – боек вырезной верхний; 2 – боек вырезной нижний; 3 – четыре выпуклые вставки;

4 – заготовка Значительное увеличение радиуса рабочей поверхности бойка Rб 1,0Rз приводит к уменьшению криволинейности фронта бойка, что в свою очередь ведет к уменьшению образования дополнительных плоскостей сдвига при последующей ковке, т. е. к необходимости увеличения степени обжатия для раздробления литой структуры в слитке. В результате исследований было установлено, что для получения трехлучевой заготовки правильной формы (R1 = R2 = R3) см. рис. 1, а также четырехлучевой заготовки правильной формы (R1 = R2 = R3 = R4) (см. рис. 2) величина обжатия должна находиться в пределах 2325 %( = h/d0, где h – ход пресса) при Rб = Rз.

Методом конечных элементов (МКЭ) с использованием программы OForm-2D (лицензия ДГМА № U1221) и методом линий скольжения были проведены теоретические исследования протяжки цилиндрической заготовки комбинированными профилированными бойками и вырезными профилированными бойками 5–8, которые показали возможность регулирования течения металла, а именно сосредоточение деформации в осевой зоне за счет изменения исходной формы заготовки.

Как известно, усадочная раковина удаляется с прибыльной частью слитка, а осевая рыхлость и пористость остаются в теле слитка. Важно было установить поведение осевого дефекта при ковке по предлагаемой и существующей (стандартной) технологии.

ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 103 Эксперты проводили на стальных образцах (Сталь 40Х) диаметром d0 = 30 мм и длиной l0 = 30 мм в которых выполняли сверлением сквозное отверстие d1 = 2,2 мм ( 7 % d0).

Отверстие заваривали по торцам (для предотвращения окисления при нагреве). После ковки образцы разрезали поперек оси на части, приготавливали микрошлифы, травили и изучали под микроскопом. Были исследованы такие технологические варианты ковки.

Вариант 1. Из цилиндрической заготовки за одно обжатие = 2325 % профилированными комбинированными бойками ( = 120 ) получали кованую трехлучевую заготовку, которую затем протягивали на круг обычными комбинированными бойками ( = 0,5;

= 1315 %) до укова 1,5.

Вариант 2. Из цилиндрической заготовки за одно обжатие = 2325 % профилированными вырезными бойками (1 = 2 = 120) получали кованую четырехлучевую заготовку, которую затем протягивали на круг обычными вырезными бойками ( = 0,5; = 1315 %) до укова 1,5.

Вариант 3. Цилиндрическую заготовку протягивали по стандартной технологии комбинированными бойками ( = 0,5; = 1315 %) до укова 1,5.

Вариант 4. Цилиндрическую заготовку протягивали по стандартной технологии вырезными бойками (1 = 2 = 120; = 0,5; = 1315 %) до укова 1,5.

Анализ полученных результатов показал, что ковка по вариантам 1, 2 обеспечивает полную заварку внутренних дефектов при у = 1,5. При ковке по вариантам 3, 4 осевой дефект закрывается соответственно на 75 % и 85 %.

Ковка слитков на 3-х и 4-лучевые заготовки представляет собой предварительное профилирование. Для технологов представляет интерес схема окончательной протяжки профиля комбинированными и вырезными бойками.

Ковка трехлучевой заготовки Протяжку в этом случае возможно проводить по двум схемам: с укладкой выступа трехлучевого слитка в вырез нижнего бойка или в сторону верхнего плоского бойка (рис. 3, а, б).

б а Рис. 3. Варианты расположения трёхлучевой заготовки в комбинированных бойках Теоретически установлено, что обжатие по второй схеме (рис. 3, б) обеспечивает более равномерное распределение деформаций по сечению заготовки, чем по первой схеме (рис. 3, а). Здесь меньшая площадь застойных зон, что объясняется наличием значительных деформация сдвига, за счет смещения макрообъемов металла в вырез нижнего бойка. При обжатии на одну и ту же степень деформации за нажим пресса величина накопленной деформации примерно одинакова для двух схем (рис. 4, а, б). При этом по второй схеме форма заготовки больше приближена к симметричной, что уменьшает трудоемкость дальнейшей протяжки на круг.

ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 104

–  –  –

После кантовки на 90 полуфабриката, полученного на предыдущем переходе по второй схеме и дальнейшем обжатии получаем почти округленную форму поперечного сечения заготовки (рис. 5, а, б).

–  –  –

Полученный профиль требует незначительной шлихтовки для получения сечения, близкого к кругу.

Ковка четырехлучевой заготовки Протяжку в этом случае ведем вырезными бойками. В этом случае также имеет два варианта расположения четырехлучевой заготовки в вырезных бойках (рис. 6, а, б). Протяжка по схеме вдоль диагонали с кантовкой на 90 позволяет получить за два прохода практически круглое сечение (рис. 7, а, б), что повысит производительность процесса ковки валов.

Вторая же схема протяжки вдоль стороны сечения с последующей кантовкой на 90 будет приближать форму заготовки к многогранной (рис. 8, а, б), что потребует дополнительных кантовок и обжатий для получения поковки круглого поперечного сечения. Было установлено (МКЭ), что уровень и равномерность распределения деформаций для последних двух вариантов протяжки практически одинаковый.

ISSN 2076-2151. Обработка материалов давлением. 2012. № 2 (31) 105

–  –  –

Необходимо отметить, что результаты полученных исследований по оптимальному расположению трехлучевой заготовки в обычных комбинированных бойках, а четырехлучевой заготовки в обычных вырезных бойках при окончательной протяжке валов, позволят технологам свести к минимуму число основных и шлихтовочных обжатий. Учитывая, что для ковки валов широко применяются автоматические ковочные комплексы (АКК), снабженные устройством для смены бойков, в том числе механизмом быстрого дистанционного крепления верхнего бойка и инструментальным столом, где может размещаться до пяти комплектов бойков, смена предлагаемых нами профилированных бойков на стандартные (традиционные) не будет вызывать затруднений.

Следовательно, совершенствование процесса ковки валов за счет применения специальных профилированных бойков позволит улучшить деформационную проработку металла по сечению слитка при небольших коэффициентах укова и повысить производительность ковки за счет снижения числа нажимов пресса.

ВЫВОДЫ Разработана конструкция комбинированных и вырезных профилированных бойков, применяя которые можно за одно обжатие ( 2325 %) получить из обычного слитка 3-х или 4-лучевую заготовку.

Теоретический анализ методом конечных элементов и методом линий скольжения дал возможность установить характер распределения деформаций и предложить оптимальный вариант расположения трехлучевой заготовки в комбинированных и четырехлучевой – в вырезных бойках при ковке валов.

Установлено, что предварительное обжатие слитка на 3-х и 4-лучевую заготовку способствует лучшей заварке внутренних дефектов при последующей протяжке.

Применение разработанного инструмента и технологии позволит повысить производительность ковки валов за счет исключения трудоемкой операции осадки и уменьшения числа нагревов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тюрин В. А. Инновационные технологии ковки с применением макросдвигов / В. А. Тюрин // Кузнечноштамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2007. – № 11. – С. 15–20.

2. А. с. 648446 (СССР). М. Кл. В 21 d 22/02 / Я. М. Охрименко, В. А. Тюрин. – 1669201/25; заявл.

16.06.71; опубл. 14.06.73, Бюл. № 26. – 4 с.

3. Тюрин В. А. Новая технология ковки валов из трехлучевого слитка / В. А. Тюрин, С. А. Балуев // Кузнечно-штамповочное производство. – 1979. – № 8. – С. 9–10.

4. Соколов Л. Н. Состояние и развитие технологии ковки крупных слитков / Л. Н. Соколов // Кузнечноштамповочное производство. – 1985. – № 8. – С. 21–23.

5. Каргин С. Б. Построение полей линий скольжения при протяжке круглой заготовки в вырезных бойках / С. Б. Каргин // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» :

зб. наук. пр. – Харків : НТУ «ХПІ», 2011. – № 45. – С. 55–61.

6. Каргин С. Б. Построение полей линий скольжения при протяжке круглой заготовки в комбинированных профилированных бойках / С. Б. Каргин // Захист металургійних машин від поломок : зб. наук. пр. – Маріуполь :ПДТУ, 2011. – № 13. – С. 125–130.

7. Каргин С. Б. Теоретический анализ напряженно-деформированного состояния слитка при ковке на трехлепестковую заготовку // С. Б. Каргин, О. Е. Марков, В. В. Кухарь // Обработка металлов давлением : сб.

науч. тр. – Краматорск : ДГМА, 2011. – № 1 (26). – С. 17–21.

8. Каргин С. Б. Теоретический анализ напряженно-деформированного состояния слитка при ковке на четырехлепестковую заготовку / С. Б. Каргин // Вісник НТУУ «КПІ». – 2011. – № 62. – С. 197–199. – (Cерія «Машинобудування»)


Похожие работы:

«Электронный журнал "Труды МАИ". Выпуск № 43 www.mai.ru/science/trudy/ УДК № 623.784.658(0711) Проблемы и перспективы коммерциализации российского сегмента международной космической станции (МКС) С.С.Корунов, Г.Н.Белова, Т.И.Гудкова Аннотация В статье рассматриваются актуальные проблемы использования результато...»

«Хомченко С.Н. В о е н н о п л е н н ы е армии Наполеона в Астраханской губернии в 1812-1814 гг. Вопрос о пребывании военнопленных Великой армии Наполеона в Астраханской губернии мы уже рассматривали в нашей работеi, но...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО "Тверской государственный университет" Утверждаю Декан факультета ИЯ и МК Л.М. Сапожникова "" 20 г. Рабочая программа с аннотацией дисциплины "Внешняя политика стран ре...»

«ПРОФЕСІЙНА ОСВІТА Для модусного рівня характерні: результативна мотиваційна орієнтація студента на розвиток творчої індивідуальності; осмислення наміру самокорекції як способу удоскона...»

«НАЧАЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ Н. В. ЯКОВЕНКО ТОВАРОВЕДЕНИЕ НЕПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ Рекомендовано Федеральным государственным учреждением "Федеральный институт развития образования" в качестве учебного пособия для использования в учебном процессе образовательных учреждений, реализующих программы...»

«Автор Свечникова И.В. Конспект занятия театральной студии "Вдохновение" в рамках экспериментальной программы Социально-образовательного проекта "Открытая сцена. Театр пользы и дела". Цель: Знакомство с Шекспировским театр...»

«ISSN 2073-6606 TERRA ECONOMICUS том номер ТЕRRА Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 16 января 2009 г. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-34982 ECONOMICUS Журнал издается с 2003 г., выходит 4 раза в год. Подписной индекс 81958 До 2009 г....»










 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.