Чучин Олег Володимирович. Удосконалення процесів штампування порожнистих деталей на основі використання способів радіально-прямого видавлювання з роздачею : Дис... канд. наук: 05.03.05 - 2009.
Анотація до роботи:
Чучин О.В. Удосконалення процесів штампування порожнистих деталей на основі використання способів радіально-прямого видавлювання з роздачею. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 - процеси та машини обробки тиском. Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ. 2008.
Дисертаційна робота присвячена підвищенню ефективності та конкурентоспроможності процесів холодного видавлювання з роздачею порожнистих деталей типу стакан на основі зменшення силових параметрів і розширення технологічних можливостей способів за рахунок фасонування бічних поверхонь порожнистого виробу.
Теоретичні дослідження процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей виконані енергетичним методом, в основі якого лежить блоковий підхід. Для дослідження силового режиму розроблені математичні моделі, що враховують конфігурацію деталі, форму осередку деформації. Вперше отримана математична модель, що дозволяє розрахувати траєкторії переміщення матеріальних часток, величину накопичених деформацій і напруження плинності в будь-якій точці на лінії плину.
Зіставлено силовий режим виготовлення виробу типу стакан в процесах зворотного, прямого, радіально-прямого з роздачею та їхніх різновидів видавлювання. Експериментально якісно й кількісно підтверджена адекватність розроблених математичних моделей результатам експериментів. Підтверджена можливість одержання в процесі радіально-прямого видавлювання з роздачею складнопрофільованих порожнистих деталей.
Розроблені технологічні процеси, рекомендації, методики проектування та штампове оснащення для виготовлення порожнистих деталей у процесі радіально-прямого видавлювання з роздачею.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей типу стакан і спрямована на рішення актуальних завдань машинобудування, пов'язаних зі зменшенням енергосилових параметрів, підвищенням якості продукції, розширенням номенклатури виробів за рахунок ускладнення форми.
1. Аналіз відомих технологій і оснащення для штампування порожнистих деталей різної конфігурації дозволив установити високу ефективність способів холодного видавлювання, за допомогою яких одержують деталі високої точності та з якісними поверхнями, не потребуючих, у більшості випадків, подальшої обробки різанням. Перспективним способом формоутворення порожнистих деталей з погляду зниження силових параметрів і розширення технологічних можливостей за рахунок одержання складного профілю є радіально-пряме видавлювання.
2. Отримано уточнені залежності процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей типу стакан, що дозволили визначити силовий режим деформування з урахуванням впливу форми та геометричних параметрів деталі, яка штампується. Для розрахункової схеми розроблені кінематичні вісесиметричні блоки, що враховують конфігурацію деталі та забезпечують найменші значення приведеного тиску. Установлено, що найбільше впливають на приведений тиск процесу радіально-прямого видавлювання відносні товщина стінки, товщина дна стакана та коефіцієнт тертя. При зменшенні значень безрозмірного параметра, що характеризує товщину стінки, від 0,6 до 0,2 відбувається збільшення величини приведеного тиску на 40% через підвищення ступеня деформації в зоні розвороту течії металу з радіального напрямку на прямий.
3. Енергетичним методом проведений аналіз процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистої деталі, що дозволив розрахувати траєкторії переміщення матеріальних часток уздовж лінії плину, величину накопичених деформацій і напруження плинності в будь-якій точці лінії плину, розподіл накопичених деформацій і напруження плинності по перетині стінки видавленого порожнистого виробу та величину тиску деформування з урахуванням зміцнення. Найбільше впливають на величину тиску деформування відносні радіус порожнини, товщина дна та стінки стакана, коефіцієнт тертя. Тиск деформування зростає на 26% при зменшенні відносної товщини дна стакана від 0,6 до 0,2 і на 20% при збільшенні відносного радіуса порожнини в діапазоні 1,1…2,0.
4. Зіставлені силові режими виготовлення виробу типу стакан в процесах зворотного, прямого, прямого (без матриці), радіально-прямого видавлювання, а також комбінованого зворотно-прямого та наступного радіально-прямого (з роздачею) видавлювання. Установлено, що при радіально-прямому видавлюванні з роздачею зусилля деформування може бути знижено в декілька разів у порівнянні зі зворотним видавлюванням (за експериментальними даними при виготовленні стакану з діаметром порожнини 24 мм і товщиною стінки 2 мм – в 2,4 рази).
5. Експериментальний аналіз силового режиму процесу радіально-прямого видавлювання підтвердив адекватність результатів розрахунків розроблених математичних моделей. Найбільше перевищення теоретичних значень зусилля деформування над експериментальними для алюмінієвого сплаву склало 10% і 16%. Більшу розбіжність з результатами експериментальних досліджень дає математична модель, у якій зміцнення металу враховувалося по середній інтенсивності накопиченої деформації, а меншу - математична модель, що дозволяє розрахувати накопичені матеріальною часткою деформації в будь-якій точці об’єму, який деформується, та енергосилові параметри з урахуванням зміцнення матеріалу заготовки.
6. Експериментально встановлені особливості одержання в процесі радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей складної форми (деталей з різною товщиною стінки по висоті порожнини, з циліндричними і конічними внутрішніми та зовнішніми поверхнями на окремих ділянках порожнистої деталі) шляхом зміни висоти радіальної порожнини та положення зони розвороту течії металу з радіального напрямку на прямий.
7. Класифіковано та установлено способи деформування, різновиди й можливості, характерні відхилення форми та дефекти деталей в процесах радіально-прямого видавлювання з роздачею. Для розширення діапазону діаметрів порожнистих деталей і запобігання руйнувань при радіально-прямому видавлюванні ефективні технологічні прийоми підсадження фланця, обтиснення стержня та видавлювання металу в радіальну порожнину, яка звужується. Технологічні можливості процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею можуть бути розширені за рахунок одержання порожнистих деталей типу втулки з гладкими та фасонними поверхнями з суцільної багатоштучної заготовки.
8. Розроблено технологічні рекомендації з проектування процесів радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей. Спроектовано й передано для промислового освоєння технології та штампове оснащення для видавлювання деталей «мундштук», «внутрішнє сопло», «накидна гайка» з номенклатури промислових підприємств. Результати теоретичних і експериментальних досліджень процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею порожнистих деталей та розроблені на їхній основі програми використовуються в навчальному процесі.
Публікації автора:
Крюгер К. Анализ процесса комбинированного поперечно-прямого выдавливания / К. Крюгер, О.В. Чучин, А.А. Носаков // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 1999. – С. 42–45.
Чучин О.В. Кинематически возможные поля скоростей при выдавливании в разъёмных матрицах / О.В. Чучин, В.Г. Бойко, Р.С. Борисов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2000. – С. 52–56.
Чучин О.В. Расчёт силовых параметров при холодном радиально-прямом выдавливании / О.В. Чучин, В.Г. Бойко, И.Г. Савчинский // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2001. – С. 222–226.
Чучин О.В. Течение упрочняющегося материала при комбинированном радиально-прямом выдавливании / О.В. Чучин, Л.И. Алиева, А.И. Лобанов // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Луганськ: СНУ, 2001. – С. 37–44.
Чучин О.В. Комбинированное последовательное радиально-прямое выдавливание полых деталей / О.В. Чучин, Л.И. Алиева // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2002. – С. 352–355.
Алиев И.С. Технологические процессы выдавливания с раздачей / И.С. Алиев, О.В. Чучин, А.А. Носаков // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2003. – С. 328–334.
Алиев И.С. Исследование силового режима процесса комбинированного последовательного поперечно-прямого выдавливания / И.С. Алиев, О.В. Чучин, Р.С. Борисов // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: зб. наук. пр. в 2-х ч., Ч.1. – Луганськ: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2004. – С. 11-16.
Алиев И.С. Технологические возможности последовательного радиально-прямого выдавливания / И.С. Алиев, О.К. Савченко, О.В. Чучин // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тематич. зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С. 346–351.
Алиев И.С. Моделирование процесса радиально-прямого выдавливания полых деталей из упрочняющегося материала. Сообщение 1 / И.С. Алиев, О.В. Чучин, П. Абхари // Вісник ДДМА. – 2005. – №2. – С. 24–29.
Алиев И.С. Моделирование процесса радиально-прямого выдавливания полых деталей из упрочняющегося материала. Сообщение 2 / И.С. Алиев, О.В. Чучин, П. Абхари // Вісник ДДМА. – 2006. – №3(5). – С. 97–102.
Алиев И.С. Технологические возможности процесса комбинированного радиально-прямого выдавливания / И.С. Алиев, О.К. Савченко, О.В. Чучин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2007. – №11. – С. 21-25.
Алиев И.С. Исследование процесса бокового выдавливания отростков с прямоугольным поперечным сечением / И.С. Алиев, Р.С. Борисов, О.В. Чучин // Известия ТулГУ. Серия: Механика деформируемого твёрдого тела и обработка металлов давлением: сб. науч. тр., г. Тула: ТулГУ, Вып. 1, 2004. – С. 101–106.
Пат. 67960 Україна, В21К21/00, В21К23/04. Спосіб видавлювання порожнистих деталей з фасонною бічною поверхнею / І.С. Алієв, О.К. Савченко, Л.І. Алієва, О.В. Чучин; заявник і патентовласник Донбаська державна машинобудівна академія. – № 2003076832; заявл. 21.07.03; опубл. 15.07.04, Бюл. № 7.
Пат. 7430 Україна, В21К21/00. Спосіб виготовлення порожнистих деталей / Л.І. Алієва, О.В. Чучин; заявник і патентовласник Донбаська державна машинобудівна академія. – № 20041210328; заявл. 15.12.04; опубл. 15.06.05, Бюл. № 6.
Чучин О.В. Технологическая оснастка для процессов радиального и комбинированного выдавливания / О.В. Чучин, В.Г. Бойко, К.Д. Махмудов // Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском: Збірник тез доповідей міжнародної науково-технічної конференції. – Вінниця, 2001. – С. 90–91.
Чучин О.В. Давление деформирования при комбинированном выдавливании упрочняющегося материала / О.В. Чучин, К. Крюгер // Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском: Збірник тез доповідей міжнародної науково-технічної конференції. – Вінниця, 2001. – С. 86–87.
Алиев И.С. Технологические возможности новых способов выдавливания с раздачей / И.С. Алиев, О.В. Чучин // Современные проблемы механики и физико-химии процессов резания, абразивной обработки и поверхностного пластического деформирования. Материалы Междун. науч. конф. – К.: ИСМ НАНУ, 2002. – С. 95–96.
Чучин О.В. Возможности процессов выдавливания с раздачей / О.В. Чучин // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку. Матеріали другої міжнародної науково-практичної конференції 1-3 червня 2004 року. – Краматорськ: ДДМА, 2004. – С. 64–65.
Чучин О.В. Технологические возможности комбинированного радиально-прямого выдавливания / О.В. Чучин // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технология и оборудование обработки материалов давлением». – Тула: ТулГУ, 2004. – С. 94–95.
Чучин О.В. Блочный подход при решении задач энергетическим методом / О.В. Чучин // Збірник тез доповідей VIII Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Технологія – 2005” (частина 2) / СТІ СНУ ім. В. Даля. – Сєвєродонецьк, 2005. – С. 82–83.
Чучин О.В. Ресурсосберегающие процессы штамповки деталей типа стакан / О.В. Чучин // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку. Матеріали третьої міжнародної науково-технічної конференції 31 травня – 3 червня 2005 року. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С. 10.
Алиев И.С. Технологические процессы выдавливания с раздачей / И.С. Алиев, О.В. Чучин // Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов ОМД. Сб. тезисов межд. науч.-техн. конф. – Санкт-Петербург: БГТУ «Военмех», 2005. – С. 19-22.
Чучин О.В. Выбор оптимального варианта изготовления полых деталей холодным выдавливанием / О.В. Чучин // Розвиток методів розрахунку, удосконалення технологій та обладнання процесів обробки металів тиском. Матеріали науково-практичної конференції. – Краматорськ: ДДМА, 2007. – С. 85.
Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві:
[1, 2] – отримання уточнених залежностей для визначення силового режиму деформування з урахуванням впливу форми порожнистої деталі та осередку деформації; [3, 16] – розробка математичної моделі силового режиму деформування з урахуванням зміцнення; [4, 9, 10] – розробка моделі деформаційного режиму процесу радіально-прямого видавлювання з роздачею; [5, 15] – розробка штампового оснащення; [6, 17, 22] – систематизація технологічних способів видавлювання з роздачею; [7, 12] – розробка математичної моделі силового режиму процесів поперечно-прямого видавлювання в роз’ємних матрицях; [8, 11] – проведення і аналіз результатів експериментальних досліджень; [13, 14] – розробка методик і оснащення для експериментального підтвердження можливості одержання порожнистих виробів зі складним профілем.
