В дисертації виконані нові науково обґрунтовані розробки в області процесів холодного об’ємного штампування (пресування, холодного видавлювання традиційного і накладанням протитиску та висаджування), що забезпечують вирішення значної прикладної проблеми: розвиток методів аналізу шляхом комп’ютерного моделювання процесів ХОШ пластичних, малопластичних сталей для визначення параметрів отримання виробів прогнозованої і забезпеченої якості при удосконаленні існуючих та створенні нових ресурсозберігаючих процесів на стадії проектування без доопрацювання експериментальними роботами. В результаті досліджень зроблено наступні висновки: 1. З аналізу літературних джерел виявлено, що використання МСЕ, комерційних програм на базі МСЕ для створення математичних моделей процесів холодної формозміни в обробці металів тиском преважною частиною направлене на визначення силових режимів, питомих зусиль, напружено-деформованого стану металу, що не задовольняє запитам промисловості по рівню автоматизації проектування процесів і вірогідності результатів при комплексному врахуванні впливу конструктивних, технологічних і фізико-механічних параметрів на прогнозування та забезпечення якості виробів, особливо з малопластичних сталей. Це обмежує створення ресурсозберігаючих процесів в пріоритетних галузях промисловості і вказує на те, що є актуальними задачі, які розглядаються в даній роботі. 2. Встановлено, що конструктивні, технологічні та фізико-механічні параметри в процесах ХОШ визначають схему напруженого стану і гідростатичний тиск в осередку деформації, які в свою чергу, впливають на силові режими, питомі зусилля та технологічну пластичність металу. Остання є визначальною для прогнозування та забезпечення якості виробів, що отримуються: геометрії виробу з урахуванням пружної деформації, розмірів осередку деформації, зміцнення здеформованого металу та ступеню використання ресурсу пластичності. 3. Розроблено підходи аналізу на базі МСЕ процесів формозміни ХОШ, які на відміну від існуючих, дозволяють проводити моделювання з врахуванням складної геометрії заготовок і інструменту, впливу гідростатичного тиску в осередку деформації та диференційованого протитиску на пластичність, а також визначати оптимальні конструктивні, технологічні та фізико-механічні параметри, при отриманні виробів прогнозованої якості та раціональні параметри для забезпечення якості виробів. 4. З використанням удосконалених математичних моделей, проведений аналіз процесів пресування круглих заготовок, направлений на визначення впливу ступеня деформації та кута конусу матриці на якість пресованих заготовок: їх геометрії з урахуванням пружної деформації, зміцнення здеформованого металу та ступінь використання ресурсу пластичності по ширині пресованих прутків. Встановлені ступінь деформації та кут матриці, які забезпечують необхідну геометрію та забезпечені властивості пресованих прутків на прикладі пресування прутків із сталі 45ХН2МФа-Ш. Розроблений спосіб видавлювання фасонних профілів по схемі пресування з роздачею, при якому розміри вихідної заготовки менші за максимальний розмір перетину профілю виробу. Спосіб забезпечує зниження загальних і питомих зусиль при пресуванні та інтенсивне пропрацювання структури металу пластичною деформацією. 5. Отримав подальший розвиток розрахунковий аналіз процесів холодного видавлювання стаканів, направлений на визначення впливу конструктивних, технологічних та фізико-механічних параметрів на уточнення силових режимів деформування та розподілу питомих зусиль на інструменті, а також прогнозування та забезпечення якості виробів після видавлювання. Встановлено вплив ступеня деформації, геометрії торця пуансонів (конусної, плоскої, плоско-конусної, сферичної) на зусилля деформування, розподіл питомих зусиль на пуансонах, поверхні матриці, а також якість виробів: геометрії стінки, розмірів осередку деформації, зміцнення здеформованого металу та ступеню використання ресурсу пластичності по ширині стінок стаканів та в осередку деформації. 6. Комп’ютерним моделюванням показана можливість висаджування із сталей за один перехід виробів кріплення коротких з подвійною головкою, подовжених з однією головкою та виробу за два переходи без проміжних відпалів з прогнозованими властивостями здеформованого металу. Вперше моделюванням показана можливість визначення конструктивних і технологічних параметрів переходів висаджування болтів класу міцності 8.8, фізико-механічні властивості яких досягаються виключно за рахунок холодної пластичної деформації при формозміні на переходах висаджування. Зазначене дозволило виключити термічну обробку, яка має місце в традиційній технології. 7. Вперше, з використанням розрахунків для холодного видавлювання виробів із малопластичних сталей з прикладанням диференційованого протитиску, визначені гідростатичний тиск в осередку деформації та величина протитиску, які забезпечують деформування в холодному стані зазначених сталей без руйнування і отримання виробів при зменшених силових режимах. Встановлено вплив розмірів заготовок, геометричної форми пуансонів та чистоти робочої поверхні на питомі зусилля при видавлюванні з прикладанням диференційованого протитиску 8. Розроблено автоматизовану систему проектування процесів формозміни ХОШ пластичних і малопластичних сталей для визначення конструктивних, технологічних та фізико-механічних параметрів, яка дозволяє без проведення трудомістких експериментальних робіт удосконалювати існуючі і розробляти нові процеси ХОШ отримання виробів з прогнозованою та заданою якістю. 9. Створені нові ресурсозберігаючі процеси та оснащення для: пресування круглих профілів необхідної форми та забезпеченими фізико-механічними властивостями; пресування з роздачею високоточних профілів складної конфігурації; холодного видавлювання заготовок зубчатих коліс; холодного видавлювання фланців складної конфігурації; холодного видавлювання з протитиском заготовок карбувальних штемпелів; холодного видавлювання з протитиском заготовок порожнин штампів і прес-форм із штампових та інструментальних сталей; холодного видавлювання заготовок кулі з нержавіючої сталі. 10. Отримані наукові результати, удосконалені існуючі та створені нові процеси і оснащення для ХОШ виробів прогнозованої та забезпеченої якості підтверджені експериментальними даними, пройшли дослідно-промислову апробацію та впроваджені в виробництво. Результати по використанню МСЕ для аналізу процесів ХОШІ експериментальних досліджень, пакет програм використані в навчальному процесі на кафедрі МПМ та РП НТУУ „КПІ” Основний зміст дисертації опублікований в роботах: Калюжный В.Л., Воронин Н.И. Холодное выдавливание с жидкостным противодавлением полостей в заготовках для камер высокого давления //В кн.: Получение и применение сверхтвердых материалов. ИСМ АН УССР. – Киев.–1986. –C. 99-103
Здобувачем проведені розрахунки режимів видавлювання, спроектоване штампове оснащення , проведені експериментальні дослідження та оброблені результати. Калюжный В.Л., Бердов Е.Г., Шамарин Ю. Е., Стеценко Т. К. Холодное выдавливание деталей сложной формы из алюминиевых сплавов //Технология и организация производства. 1989 г., №4. – С. 4-6
Здобувачем проведені розрахунки силових режимів видавлювання, спроектовано штампове оснащення, приймав участь у проведенні експериментальних робіт. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Хаустов Ю.В., Данилов Г.А. Ресурсосберегающая технология изготовления болтов класса точности 8.8. // Технология и организация производства. 1989., №4 . – С. 14-16.
Здобувачем проведені розрахунки переходів при висаджуванні. Шамарин Ю.Е., Калюжный В.Л., Бердов Е.Г., Стеценко Т.К. Изготовление деталей сложной формы методом холодного выдавливания // Технология судостроения. 1990г., № 11. – С.23-24.
Здобувачем проведені розрахунки силових режимів, приймав участь у проектуванні штампового оснащення, проведенні експериментальних робіт і аналізі результатів. Калюжный В.Л. Автоматическое определение параметров для проектирования холодного выдавливания // Вестник НТУУ ”КПИ”. Машиностроение, вып.27.–Київ.–1990. – C. 97-100. Калюжный В.Л., Воронин Н.И., Торишний В.И. Особенности изменения структуры стали Р6М5 при различных режимах гидромеханического выдавливания // Обработка металлов давлением в машиностроении. Вып. 27. Из-во «Основа» при Харьковском гос.университете.–Харьков.–1991. – С. 46-49.
Здобувачем запропонована методика проведення експериментальних досліджень гідромеханічного видавлювання, спроектоване штампове оснащення. Приймав участь у експериментальних роботах і аналізі результатів. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Садыгов Э.И. Силовые режимы холодного выдавливания с противодавлением стаканов из стали // Вестник Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Вып.1.”Прогрессивная технология обработки материалов”. Сб.№ 4. –Комсомольск-на-Амуре.–1995. – С. 120-127.
Здобувачем проведені експериментальні дослідження видавлювання та аналіз результатів. Калюжный В.Л. Расчетный анализ холодного выдавливания стаканов конусным пуансоном методом конечных элементов //Удосконалення процесів та обладнання обробки металів тиском в металургії та машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії. Краматорськ, 2000. –С. 200-203. Калюжный В.Л. Расчетный анализ высадки болтов // Удосконалення процесів та обладнання обробки металів тиском в металургії та машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії, Краматорськ, 2000. – С. 213-215 Калюжний В.Л. Математичне моделювання процесів холодного видавлювання з протитиском стаканів методом скінчених елементів // Наукові вісті НТУУ ”КПІ” , №4. –Київ.– 2001р. – С. 88-93. Калюжний В.Л., Шапочка А.В. Вплив геометрії робочого торця плоско-конусного пуансону на силові режими та якість виробу при холодному видавлюванні стаканів // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії, Краматорськ, 2001.– С. 214-216.
Здобувач розробив теоретичний підхід для розрахункового аналізу холодного видавлювання стаканів, склав математичні моделі вказаних процесів, проводив комп’ютерне моделювання та аналізував результати розрахунків. Титов В.А., Калюжный В.Л., Мозговой В.Ф., Качан А.Я., Семеренко И.Л. Оценка оптимизированных технологических параметров процессов алмазного выглаживания при изготовлении валов ГТД // Технологические системы. -2001.-№5(11). – С. 78-85.
Здобувач розробив математичну модель процесу вдавлювання на базі методу скінчених елементів, провів розрахунковий аналіз вказаного процесу. Калюжный В.Л. Холодне видавлювання порожнин штампів, пресформ та лив форм в умовах високих гідростатичних тисків. Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні // Тематич. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії, Краматорськ, 2002. – С. 66-69. Стеблюк В.И., Калюжный В.Л., Орлюк М.В., Калюжний А.В. Розрахунковий аналіз холодного видавлювання заготовок для витяжки // Металлургическая и горнорудная промышленность. –2002. –№№8-9. –C.462-467.
Здобувачем розроблена методика аналізу профілювання заготовок для витяжки холодним видавлюванням на базі метода скінчених елементів, проведений розрахунковий аналіз. Калюжний В.Л., Горностай В.М. Розрахунковий аналіз впливу радіуса робочого торця пуансона на процес зворотного холодного видавлювання стаканів // Металлургическая и горнорудная промышленность. –2002. №8-9. – С. 519-523
Здобувачем розроблені математичні моделі холодного видавлювання стаканів на базі метода скінчених елементів з урахуванням всіх важливих факторів, що впливають на наведені процеси, проведене комп’ютерне моделювання та аналіз результатів розрахунків. Калюжний В.Л., Горностай В.М. Розрахунковий аналіз зворотного видавлювання стаканів із заготовок різної висоти // Технологические системы. – 2002.- №3(14). – С. 73-77.
Здобувачем розроблені математичні моделі холодного видавлювання стаканів з заготовок різної висоти на базі метода скінчених елементів з урахуванням всіх важливих факторів, що впливають на наведені процеси, проведене комп’ютерне моделювання та аналіз результатів розрахунків. Калюжний В.Л., Горностай В.М. Вплив контактного тертя на процес зворотного холодного видавлювання стаканів // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. №19.–Житомир. 2001. – С. 36-39.
Здобувачем складені розрахункові схеми, проведений теоретичний аналіз та аналіз результатів. Стеблюк В.І., Калюжний В.Л., Калюжний О.В. Математичне моделювання попереднього профілювання заготовок для витяжки виробів спеціального призначення // Технологические системы. – 2002. –№3(14). – С. 50-53.
Здобувачем розроблений пакет прикладних програм для аналізу процесів обробки тиском методом скінчених елементів. Калюжний В.Л., Горностай В.Н., Губерман М.С., Обухов В.И. Холодне пряме пресування виробів складного профілю // Вестник НТУУ „КПИ”. Машиностроение, вып.43.–Киев.–2002. – С. 44-46.
Здобувачем розроблені конструкції оснащення, проведені експерименти. Стеблюк В.И., Калюжный В.Л., Василишин С.А. Напряженно – деформированное состояние при высадке головок гвоздей // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії, Краматорськ, 2002. – С. 356-362.
Здобувачем кладені розрахункові схеми процесів висаджування цвяхів з широкою та подвійною головками для аналізу холодної формозміни методом скінчених елементів, проведений розрахунковий аналіз та визначені силові режими та напружено-деформований стан металу Калюжний В.Л. Узагальнена теорія аналізу процесів холодного видавлювання // Вестник НТУУ „КПИ”. Машиностроение, вып. 44.–Киев. –2003. – С. 78-82 Калюжный В.Л., Тарасенко В.Н. Параллелизация математического моделирования процессов обработки металлов давлением // Технологические системы. -2003.-№2(18).
– С. 28-31. Здобувачем запропоновані підходи до скорочення затрат часу при розрахунках процесів обробки металів тиском чисельними методами. Калюжный В.Л., Тарасенко В.Н. Визуализация результатов моделирования процессов ОМД // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематичн. зб. наук. пр. Донбаської держ. машинобуд. академії, Краматорськ,. – 2004. – С. 241-246.
Здобувачем запропоновані способи представлення результатів розрахунків при чисельному аналізу процесів обробки металів тиском. Лобанов В.К., Гулюк А.А., Калюжный В.Л. Гидропрессование- способ повышения работоспособности тяжелонагруженных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением.- 2004.-№8. - С. 18-21.
Здобувачем теоретично визначені технологічні та конструктивні параметри гідропресування деталей з необхідними фізико-механічними властивостями. Калюжный В.Л. Расчетно-экспериментальный анализ силовых режимов и качества деталей при холодном прессовании деталей из стали 45 с разной степенью деформации // Вісник двигунобудування.- 2004.-№1.- С. 139-144. В.І. Стеблюк, В.Л. Калюжний, О.В. Калюжний. Математичне моделювання процесу витягування з профільної заготовки //Вестник НТУУ ”КПИ”. Машиностроение, вып.45.–Киев.–2004. – С. 30-33.
Здобувачем розроблені підходи для моделювання методом скінчених елементів. Тарасенко В.М., Калюжний В.Л. Використання методу граничних елементів в математичному моделювання процесів обробки металів тиском // Технологические системы. -2005.- №5-6 (31-32). – С. 77-79.
Здобувачем проведено моделювання процесів обробки металів тиском. Калюжний В.Л. Моделювання процесу холодного пресування зі зворотним видавлюванням для визначення технологічних параметрів // Вестник НТУУ ”КПИ”. Машиностроение, вып.47.–Киев.–2005. – С. 36-38. В.Л.Калюжний, В.М. Горностай. Розрахунково-експериментальний аналіз холодного пресування профілів з роздачею // Вісник Житомирського державного технологічного університету, №3(30). –2005. – С. 3-8.
Здобувачем розроблені теоретичні підходи для розрахунків. Калюжний В.Л., Борис Р.С., Кліско А.В. Моделювання двохперехідного видавлювання втулки для визначення технологічних параметрів // Вестник НТУУ „КПИ”. Машиностроение, вып.49.–Київ.–2006. – С. 36-42.
В нижченаведених авторських свідоцтвах авторами зробленийй рівноцінний внесок : А.С. 1171170 /СССР/, –Опубл. в Б.И., 1985, №29. Устройство для прессования заготовок из малопластичных материалов. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Бердов Е.Г., Быков А.И., Шмальц П.Е. А.С 1357111/СССР/, –Опубл. в Б.И.,1987,№45 Устройство для штамповки деталей. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Сабол С.Ф. А.С. 1306617/СССР/, –Опубл. в Б.И., 1987,№16. Устройство для гидравлической штамповки деталей с отводами. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Недугов А.В., Ринчинова Т.И. А.С. 1299663/ СССР/, –Опубл . в Б.И., 1987, №12 Устройство для деформации заготовок давлением жидкости. Калюжный В.Л., Бердов Е.Г., Клименко Г.А. А.С. 1466867/СССР/,–Опубл. в Б.И., 1989г., № 11 Штамп для выдавливания полостей в заготовках из труднодеформируемых материалов. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Воронин Н.И. А.С. 1721924 /СССР/, –Опубл. в Б.И., 1990г., № 14 Способ изготовления стержневых деталей с головкой. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Хаустов Ю.В., Гройсман Л.И. А.С. 1542363/СССР/, –Опубл. в Б.И., 1990г., № 21 Способ восстановительной обработки. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Чеховой А.Н. А.С. 1738409/СССР/,–Опубл. в официальном пат. бюл. № 21, 1992г. Способ выдавливания фасонных изделий . Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Фоменко В.А., Воронин Н.И. А.С. 1755992 /CCCР/, –Опубл. в официальном пат. бюл. № 31, 1992г. Устройство для гидравлической штамповки полых деталей с отводами. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Ринчинова Т.Р., Фоменко В.А., Недугов А.В.
Додатково результати роботи опубліковані: V. Kaljuzhny. Calculation Experimental Investigations of Manufacture Processes of Different Materials Products. International Conference on advanced Technology and Machinery in Metal Forming.22-24.October.–Wuchan,Cina.–1992. – С. 345-352. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л. Управление свойствами деформируемого материала путем наложения высоких давлений в процессах объемной штамповки // Тезисы докл. международного научно-техн. симпозиума «Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных и металлургических предприятиях Дальнего востока»..– Комсомольск-на-Амуре.–1994. – С. 119-123.
Здобувачем обґрунтовані методи прогнозування властивостей Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л, Дзюба В.Л., Шпигунов А.В. Установки для холодного выдавливания полостей с жидкостным противодавлением // Тезисы докл. 4 всесоюзн. конф. «Гидростатическая обработка материалов». Донецк. –1985. – С. 285
Здобувачем розроблені конструкції штампів для видавлювання з накладанням протитиску. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Сабол С.Ф. Устройство для штамповки деталей со ступенчатой полостью // Тезисы докл. научно-технич. конф. –Барнаул.–1985. – С. 44.
Здобувачем розроблена конструкція штампу для штампування. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Хаустов Ю.В. Интенсификация процессов холодного выдавливания деталей из труднодефрмируемых материалов // Тезисы докл. научно-технич. конф. –Барнаул.–1985. – С. 98.
Здобувачем наведені можливості холодного деформування виробів із мало пластичних металів. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Воронин Н.И. Холодное выдавливание с жидкостным противодавлением полостей сложной формы из малопластичных материалов // Тезисы докл. 4 всесоюзн.конф. «Гидростатическая обработка материалов». –Донецк.–1985. – С. 113.
Здобувачем проведені експериментальні дослідження. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Дзюба В.Л., Миронюк В.А. Штамп для холодного выдавливания с жидкостным противодавлением // Тезисы докл. научно-технич. конф. «Интенсификация малоотходной технологии кузнечно-штамповочного производства».-Челябинск.–1985. – С. 48.
Здобувачем проведені розрахунки основних вузлів штампу. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л., Хаустов Ю.В., Воронин Н.И. Малоотходная технология холодного выдавливания с жидкостным противодавлением матриц штампов // Тезисы докл. зональной научно-техн. конф. «Автоматизация процессов обработки металлов давлением». – Пенза.–1986. – С. 70-72
Здобувачем обґрунтована можливість холодного видавлювання робочих деталей штампів. Ю.Ф.Черный, В.Л. Калюжный, Н.И. Воронин. Холодное гидромеханическое выдавливание инструментальных сталей // Тезисы докл. зональной научно-техн. конф. «Экономичность технологических процессов и оборудования в кузнечно-штамповочном производстве».-Пенза.- 1987. – С. 34-35.
Здобувачем проведені експериментальні дослідження гідромеханічного видавлювання. Ю.Ф.Черный, В.Л. Калюжный, С.Ф.Сабол. Разработка конструкций штампов для энергосберегающей технологии холодного выдавливания с растяжением // Тезисы докл. зональной научно-техн. конф. «Экономичность технологических процессов и оборудования в кузнечно-штамповочном производстве». –Пенза. –1987. – С.28-30,
Здобувачем розроблені конструкції штампів для видавлювання. Черный Ю.Ф., Калюжный В.Л. Управление свойствами деформируемого материала в процессах объемной штамповки // Тезисы докл. ХI Международной конф. МАРИВД. – Киев.–1987. – С. 90
Здобувачем обґрунтовані можливості регулювати властивостями здеформованого металу в процесах холодного об’ємного штампування. Калюжный В.Л. Влияние противодавления на силовые режимы и качество полых деталей при холодном выдавливании. // Збірник праць Міжнарод. наук-техн. конф. „Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва”. НТУУ „КПІ”.–Київ.–1998. – С. 365-367. Калюжний В.Л., Василишин С.А., Стеблюк В.І. Фізичне та математичне моделювання холодного висаджування на автоматах // В кн. “Тези доповідей ІІ Міжнародної конференції “Прогресивна техніка та технологія”. – Київ-Севастополь.–2001. – С. 22.
Здобувачем проведено математичне моделювання холодного висаджування. В.Л. Калюжный, В.Н. Тарасенко. Многопотоковые вычисления в LINUX // Компьютеры +программы. -№ 1, 2001, - С. 52-55.
Здобувачем проведений аналіз використання потоків LINUX для математичних розрахунків. Калюжный В.Л. Технология холодного выдавливания полостей в шампах и прес-формах // Мир техники и технологии. №1, 2003. – С. 62-63.
|
