Вы здесь

Вдосконалення методів розрахунку і проектування процесу гвинтової екструзії

Автор: 
Прокоф\'єва Оксана Вікторівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
3408U003722
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕРИАЛОВ

В настоящем разделе обоснованы методики исследования, для решения задач, поставленных в разделе 1. Все они, по сути, базируются на экспериментально-расчётном подходе, то есть результаты экспериментов по ВЭ имеют определяющее значение при построении математических моделей. При этом используются как выполненные автором эксперименты, так и опубликованные в литературе или выполненные в лаборатории другими исследователями. Такая позиция обусловлена тем, что в настоящее время нет достаточных и надёжных данных по реологии металла и условиям трения при ВЭ, поэтому, как уже указывалось в разделе 1, базироваться только на теоретических исследованиях, в частности выполненных МКЭ, пока нельзя. Для проектирования процесса ВЭ развивается объектно-ориентированный подход.

2.1. Выбор материалов и методика проведения экспериментальных исследований по винтовой экструзии

В качестве материалов для проведения экспериментальных исследований были выбраны медь марки М1, вторичный алюминиевый сплав АК9 и технически чистый титан марки ВТ1-0. Медь является классическим модельным материалом, деформационное поведение которого хорошо изучено. Это позволяет использовать его в работе для отработки предлагаемых методик, а также при изучении воздействия на деформационный процесс различных факторов.
Сплав АК9 выбран в связи с актуальной на сегодняшний день задачей повышения пластичности вторичных алюминиевых сплавов, для решения которой может эффективно использоваться метод ВЭ. Интерес к деформируемым алюминиевым сплавам обусловлен их механическими свойствами, которые обеспечивают широкое применение данных материалов, как в качестве профилей неответственного назначения, так и конструкционных материалов. В работе предложен один из путей снижения затрат на производство тонны деформируемого алюминиевого сплава типа АК9 методом пластифицирующей деформационной обработки процессом ВЭ.
Выбор технически чистого титана обусловлен перспективностью практического применения данного материала, когда в нём сформирован комплекс повышенных механических свойств. Наиболее востребованными направлениями выступают медицина, микроэлектроника и авиастроение. В связи с этим технически чистый титан довольно часто является объектом исследований по ИПД, что открывает широкие возможности по привлечению литературных данных как отечественных, так и зарубежных источников.
В экспериментальных исследованиях были использованы гарячекатанные прутки из меди и титана, а также слитки вторичного алюминия. Порезку их на заготовки проводили на токарном станке, после чего они фрезеровались для придания заготовке профиля заданной формы. В таблицах 2.1 - 2.3 приведен химический состав исходных прутков меди (ГОСТ 859-74), титана (ГОСТ 19807-91) и слитков сплава АК9 (ГОСТ 1583-93).

Таблица 2.1
Химический состав меди марки М1
МатериалCu,
%Bi,
%Sb,
%As,
%Ni,
%Fe,
%Pb,
%Sn,
%S,
%O,
%Zn,
%М199,90,0010,0020,0020,0020,0050,0050,0020,0050,080,005
Таблица 2.2
Химический состав вторичного алюминиевого сплава АК9
МатериалAl, %Si, %Mg, %Mn, %Cu, %Fe, %АК988%9,50,190,360,150,84
Таблица 2.3
Химический состав титанового сплава ВТ1-0
МатериалTi,
%Fe,
%Si,
%O2,
%C,
%N2,
%H2,
%ВТ1-0основа На рис. 2.1 приведен схематический вид установки для ВЭ при реализации деформационного процесса по принципу заготовка за заготовкой. Установка смонтирована на базе гидравлического пресса усилием 250 кН, который выступает в качестве силового органа. Она состоит из трёхслойного контейнера 1, имеющего рабочий канал для размещения профильной заготовки, бандажированной винтовой матрицы 2 с заходным прямым каналом того же сечения, переходящим в винтовой канал с углом наклона к оси прессования = 45-60o и выходной канал, повёрнутый относительно входного на = 80-90o. В нижней части калибрующего канала матрицы предусмотрено незначительное уменьшение поперечного участка по отношению к заходному для компенсации влияния остаточных упругих напряжений заготовки, приводящих к пропеллерности и некоторому увеличению поперечного сечения обрабатываемой заготовки. Под матрицей устанавливается центрирующая втулка 3 с сечением и формой канала, соответствующей сечению выходного канала матрицы и служащая для предотвращения потери устойчивости заготовки при воздействии на её нижний торец плунжера противодавления 4 [142]. Под центрирующей втулкой установлена опорная плита 5 с прямоугольным пазом для извлечения заготовки. Вся конструкция установлена на нижней плите 6, к которой крепится фланцем 7 и шпильками. Прессование заготовки 8, установленной в канале контейнера на фальш-заготовку 9, осуществляется профильным пуансоном 10, закрепленным в верхней подвеске. На наружную поверхность контейнера и матрицы установлен нагреватель 11, позволяющий осуществлять нагрев установки до 450°С и проводить обработку заготовок в режиме тёплого прессования.
Рис. 2.1. Схема установки ВЭ с профильным каналом контейнера:
1 - трёхслойный контейнер;
2 - бандажированная винтовая матрица;
3 - центрирующая втулка;
4 - плунжер противодавления;
5 - опорная плита;
6 - нижняя плита;
7 - фланец;
8 - заготовка;
9 - фальш-заготовка;
10 - профильный пуансон;
11 - нагреватель

В работах [125, 147] дан подробный анализ преимуществ и недостатков установки ВЭ с профильным каналом контейнера и обоснован переход к каналу круглого диаметра. Использование в данной работе установки с профильным каналом обусловлено спецификой реализации экспериментально-расчётного метода: метки вводятся непосредственно в профильную заготовку и подвергаются деформированию ВЭ, так как если вводить их в заготовку круглого сечения, то при переходе к требуемой форме профиля произойдёт их неконтролируемое смещение и, возможно, "разм