Розвиток методів розрахунку інструменту для холодного видавлювання і гідростатичної обробки матеріалів

В сьомому розділі приведено результати досліджень камер для гідростатичної обробки матеріалів при збільшеному до 2,5-3 ГПа тиску з накладанням магнітного поля. Для реалізації резонансних умов в матеріалі, що обробляється, необхідне використання в деталях КВТ діа- або парамагнітних матеріалів. Крім того, резонансні умови заперечують пластичність в елементах камер і появу феромагнітних зон. Тому для корпусів, плунжерів і затворів камер нами використаний парамагнітний хромонікелевий сплав 40ХНЮ (ЭП793). бандажування гідроекструзія ортотропний дротяний

Аналіз залежності колових деформацій зовнішньої стінки камери m=4,8 (рис.10) від тиску в робочому каналі Рмм , який заміряли манганіновим манометром, показав, що ближче до лінійного співвідношення між деформацією стінки і тиском відповідають показання датчиків 2 і 3, тих що розміщені в середній частині висоти корпусу. Відхилення від лінійного закону при тиску 2ГПа складають не більше10% і визначаються зростанням ефекту навантаження на частині довжини, що має місце розміщення тензодатчика. при тиску Р1,5ГПа(). Дрейф нуля самописа не фіксувався при навантаженні до 2,5 ГПа, хоча відхил деформації стінки від лінійного закону на різних горизонтах складав 10-40%. Відсутність залишкової деформації робочого каналу підтвердили його прямі заміри нутроміром з мікрометричною головкою.

Оскільки втрати тиску через тертя в пристрої складали 12-13%, для досягнення рівня 3ГПа плунжер з твердого сплаву ВК8М навантажували номінальним тиском Рпл =3,6 ГПа. Навантаження велось ступенями, з підвищенням тиску на кожній з них на 0,2 ГПа. Появу пластичності визначали

перегинами на графіках, що були побудовані за допомогою тензодатчиків 2 і 3.

При використанні в камері плунжерів із сплаву 40ХНЮ пластичність фіксувалась при тиску Р1>2 ГПа. Міцність плунжера при стисненні визначається ексцентриситетом прикладення навантаження, зведеною довжиною, формою опорної головки. В зв'язку з цим граничний тиск може дуже відрізнятися від оцінок, які обчислені за рівномірним розподілом напружень стиснення по робочому перерізі, в якому коефіцієнти концентрації аксіальної компоненти тензора напружень і еквівалентного напруження (Ку.z , Ку.e) дорівнюють 1. В зв'язку з цим проведено аналіз впливу на концентрацію аксіальних напружень різних форм опорного торця плунжера: гладкого, ступінчатого і зміцненого кільцем, яке напресоване. За допомогою МСЕ встановлені місця найбільшої концентрації напружень і значення коефіцієнтів концентрації по аксіальному і еквівалентному напруженню.

Запровадження гідростатичної підтримки зони торця, жорстке запобігання радіальних переміщень поверхні плунжера, використання стовщення зони торця різної форми (в т.ч. з накладанням радіального навантаження на різних ділянках) може приводити до зміни Ку.z в діапазоні 10-40%. Концентрація еквівалентних напружень, як правило, нижча, ніж аксіальних; для більшості варіантів навантаження розміщення зон концентрації співпадає. При комбінованому геометричному і силовому підкріпленні зона Ку.еmax зміщується з периферії до непідкріпленого торця. При довжині непідкріпленої ділянки 0,4d (d - діаметр плунжера) і розміщені її між підкріплюючими навантаженнями еквівалентне напруження в робочій зоні може стати нижчим від номінального, хоча концентрація аксіального напруження може бути 15-40%. Величина ефекту зміцнення при довжині непідкріпленої ділянки 0,2 d може бути значущою (до 1,5 разів), а при використанні сплавів, що добре чинять опір стисканню ( 0,5), ще більшою (до 2 разів).

Плунжери з торцевим стовщенням мають суттєвий градієнт аксіального напруження в радіальному напрямі навіть при відсутності радіальної компоненти зовнішнього навантаження. Концентрація напруження z на поверхні сягала 10-40 %. (Не були враховані можливі концентрації напружень від дефектів поверхні, неточності форми, перекосів і неспіввісності).

Загальна оцінка впливу неврахованих факторів отримана тензометрією моделей плунжерів. Напресовка головки добре впливає на розподіл осьових деформацій на поверхні; максимальний ефект розвантаження порівняно з гладким плунжером досягає 10% на відстані 0,4d від перерізу зовнішнього торця головки. Підвищення діаметру зони опорного торця в суцільному плунжері створює ефект знеміцнення (до 17%) в контрольованій зоні при порівнянні з гладким плунжером, що можна пояснити негативним розподілом зовнішньої нагрузки.

Внесок від неточності виготовлення і встановлення плунжера цього типу визначається діленням максимального коефіцієнта концентрації напруження в цьому перерізі(Кz = 1,65) на коефіцієнт концентрації від впливу форми головки плунжера, яка отримана МСЕ (Кz = 1,167), що дає величину Кz = 1,553. Під час встановлення плунжера за розміткою, яка отримана експериментальною оптимізацією його положення з тензометричним контролем максимальних осьових деформацій значення Кz зменшилось до 1,275.

Дослідження показали, що ефективність підтримки плунжера корпусом камери при діаметральному зазорі 10 мкм навіть при заглибленні на 2d не впливає на контрольовану зону. Тому можна рекомендувати конструкцію плунжера, ущільнення якого здійснюється стаціонарними сальниками, які розміщені в корпусі камери.

Отримані результати застосовані при створенні КВТ з діаметром робочого каналу 5,5-9,5 мм для досліджень резонансним методом системи “вугіля-метан” і матеріалів, на яких реалізується високотемпературна надпровідність (ВТНП). Камери створені за схемою, в якій робочі нагрузки Р2 ГПа реалізуються при висоті зони навантаження 0,5 при фіксації робочого тиску за допомогою торцевих затворів, силове замикання яких виконується зовнішнім шаром КВТ. Заготовки плунжерів із сплаву 40ХНЮ проходять попередню механіко-термічну обробку шляхом гідроекструзії з подовженням R=2 і старіння при температурі 500-7000С.

Восьмий розділ присвячений розробці методик проектування КВТ з незмінною і змінною товщиною стінки. Методики надають алгоритм обчислень інструменту для холодного видавлювання і гідростатичної обробки матеріалів з урахуванням оптимальної комбінації механічних характеристик конструкційних матеріалів, схеми бандажування, довжини і розміщення зони накладання навантаження. За основу прийнята двошарова схема камери з бандажом, що оброблена автоскріпленням. За початкові параметри брали: максимальний робочий тиск в камері Р1, який визначається режимом видавлювання (подовженням матеріалу R і його механічними властивостями), або рівнем гідростатичної обробки заготовки; діаметр заготовки dз; діаметр калібруючого отвору філь'єри d12; діаметр робочого каналу камери d1 або вхідного перерізу воронки матриці d11; висота камери Н; магнітна проникливість матеріалу стінки . Режим роботи камери приймається повторно-статичним.

За допомогою граничних співвідношень Р1(m,,S,1), або побудованих за ними номограм обирають конструкційні матеріали, товстостінність і технологічну схему зміцнення бандажа. Товстостінність шарів беруть однакову (m1m2), але з вимогою m22,3. Тиск бандажування внутрішнього шару Р2 і робочий тиск Р1К , що розподілені уздовж всієї поверхні робочого каналу пов'язані співвідношенням: P2=0,466Р1К±0,1P2ст, де Р2ст-граничний стабільний рівень контактного напруження на внутрішній поверхні бандажа при багаторазових навантаженнях після автоскріплення і релаксаційної обробки: Р2ст0,95Р2а; Р2а-тиск автоскріплення бандажа, Р2а=22s(lnm2)/.

Максимальне головне напруження на робочій поверхні камери визначається з співвідношення:

де k 1H, k 2H-коефіцієнти впливу висоти ділянки hн навантажень Р1 і Р2 відповідно на колове напруження уф1 при нормованій висоті ділянки навантаження ?0,7; k 1h, k 2h-коефіцієнти впливу висоти ділянки hн навантажень Р1к Р2Д відповідно на колове напруження уф1 при нормованій висоті ділянки навантаження <0,7; P2, P2д-навантаження бандажування, розподілені уздовж всієї висоти зовнішньої поверхні філь'єри або на її частині відповідно; k1H=(m1c2+1)/(m1c2-1), де m1c-коефіцієнт товстостінності філь'єри в середині висоти ділянки навантаження поза залежністю від його розміщення відносно тонкого торця матриці (=0-0,133); k2H=2m1c2/(m1c2-1); k1h=1,89+0,33m1c-0,465m1c2+0,081m1c3, при н?0,5-0,333; k1h=11,44-10,72m1c+3,5m1c2-0,38m1c3, при н <0,2; k2h=16,61-7,44m1c+0,806m1c2, при н=0,7-0,167.

Уточнений граничний тиск в матриці, що має розміри, призначені попередньо:

1к=(1+ч1)/[ч12+ ч1(к11-к12)+к3H],Размещено на http://www.allbest.ru/

де к11=(m112+1)/(m112-1); к12=(m122+1)/(m122-1); к3Н=уL/P1К, уL-нормальне поздовжнє напруження (уL?0). Тут m11, m12-коефіцієнти товстостінності філь'єри на вході і виході з осередку деформації. Якщо значення згідно (30) перевищує на 20% значення тиску, який використовується для попереднього вибору розміру камери в наближенні моделі Ляме, знижують товстостінність матриці mс та інші геометричні та складальні параметри. Практика показує, що зниження товстостінності матриці при введенні поправок, які враховують відносну висоту ділянки навантаження, може складати 20-55%, а зниження матеріалоємності-1,5-2,5 рази в порівнянні з рішенням в припущенні плоскої деформації.

Тиск складання камери Р2ск обчислюють за співвідношенням:Р2ск=Р2-Р2rP1 , де Р2rP1-радіальне напруження довантаження бандажа робочим тиском Р1К: Р2rP1=2Р1К(mc2-m1c2)/m1c2C; C=f(mc, m1c, E,); mc, m1c -товстостінність елементів камери в перерізі z=0,5H, E,-пружні характеристики матеріалів шарів камери. За значеннями Р2а і Р2ск обчислюють геометричні натяги при автоскріпленні і складанні.

Методики розрахунку інструменту для видавлювання заготовок і гідростатичної обробки матеріалів пройшли випробування при проектуванні матриць і контейнерів для гідроекструзії металів і сплавів, а також камер з парамагнітних матеріалів для обробки тиском до 3 ГПа в магнітному полі надпровідників і вугілля.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

В дисертації наведено теоретичне узагальнення, розвиток та нове рішення важливої науково-технічної проблеми, що виникає при розробленні науково обгрунтованих методів розрахунку інструменту для ресурсозберігаючих технологій виробництва виробів, які отримуються холодним видавлюванням з накладанням протитиску, або гідростатичною обробкою з накладанням магнітного поля. Особливістю цих процесів є навантаження елементів інструменту на частині довжини і змінна товщина його стінки. В результаті виконання досліджень встановлено:

1. З аналізу літературних джерел витікає, що розрахунки НДГС елементів інструменту, що переважною частиною є трьохмірним, базуються на моделі плоскої деформації, що призводить до значних помилок, знижує стійкість оснастки, підвищує її масу, стримує виробництво продукції підвищеної якості. Це обмежує розвиток пріоритетних галузей промисловості та створює актуальну проблему, яка розглядається в даній роботі.

2. Проведений експериментально-чисельний аналіз напружено-деформованого стану матеріалу приповерхневого шару робочого каналу інструменту та отримана можливість визначення небеспечних режимів навантаження камер зі змінною товщиною стінки із використанням розроблених діаграм їх граничного стану Це дозволило оптимізувати режим бандажування матриць і гідростатів, виготовлених з твердих сплавів, інструментальних сталей та парамагнітних матеріалів при режимах, що реалізуються на різних етапах холодного видавлювання і гідростатичної обробки.

3. Встановлено, що при довжині ділянки навантаження меншою за 70% висоти КВТ у співвідношення Ляме для колового напруження на поверхні робочого каналу необхідно ввести поправку, величина якої залежить від середньої товстостінності камери в зоні накладання навантаження, довжини ділянки навантаження та її відстані від торця камери. Використання співвідношення Ляме між коловими напруженнями на її внутрішній і зовнішній поверхнях веде до значних помилок; на прикладі числового моделювання методом скінчених елементів запропонована ефективна форма цього співвідношення.

4.Показано, що оптимальна траєкторія навантаження камер для широкого класу конструкційних матеріалів, які використовують при різних технологічних режимах холодного видавлювання і гідростатичної обробки, в координатах “робочий тиск Р1 - тиск бандажування Р2” здійснюється уздовж лінії, що представлена співвідношенням (Р1/Р2)=2,25±0,5; використання оптимальної траєкторії навантаження камер у 2-3 рази підвищує граничний тиск у вузлі порівняно з використанням в розрахунках тиску бандажування, що відповідає появі пластичності на поверхні робочого каналу при складанні. Зміцнення камер накладанням осьового стискуючого навантаження може бути використане для перерозподілу напружень, що сформовані при радіальному бандажуванні.

5. Запропонована і реалізована схема ранньої діагностики граничного стану за актами пластичності або руйнування елементів бандажованих матриць, на основі якої проведена експериментальна перевірка оптимальності параметрів бандажування і підтверджена їхня ефективність. Запропоновані шляхи зміцнення плунжерів з парамагнітних матеріалів.

6.Розроблені математичні моделі, досліджені силові параметри та встановлені раціональні, з точки зору міцності інструменту, технологічні режими процесів холодного видавлювання і гідростатичної обробки:

-для рівноканального видавлювання за схемами гвинтової екструзії і закритої прошивки з протитиском, що забезпечують реверсування потоку течії матеріалу, експериментально встановлена можливість високої рівномірності механічних характеристик первинних і вторинних кольорових металів, які накопичили деформації на рівні подовжень 6-10 без проведення проміжних термообробок;

-при гідроекструзії ортотропного пакету дротяних елементів в ізотропній оболонці узагальнена умова пластичності ізотропного пористого тіла, що дозволило встановити параметри НДС заготовки на поверхні робочого каналу матриці, виявити, що максимальне значення контактного напруження в 1,5-1,6 разів перевищує номінальний тиск в камері, а небезпечний переріз в матриці зсунутий на 15-25% висоти матриці углиб осередку деформації;

-при видавлюванні прутків з протитиском приріст робочого тиску з підвищенням протитиску залежить від реологічних характеристик середовища, що передає тиск, силових та деформаційних параметрів формозмінення заготовки. Перевищення протитиском порогу 1ГПа підвищує контактні тиски в матриці до 3,5-4 ГПа, що на порядок знижує довговічність інструменту і потребує застосування схеми деформуючого блока, який виключає зростання протитиску в процесі видавлювання заготовки;

-гідростатичну обробку матеріалів при тисках до 3ГПа в камерах з парамагнітних матеріалів необхідно виконувати в середній частині робочого каналу, яка повинна складати не більш половини довжини каналу; в цьому випадку граничний тиск в камері в 1,2-1,4 рази перевищує його оцінку за моделлю Ляме.

7.Отримані наукові результати використані на ряді промислових і наукових організацій України та Росії при проектуванні інструменту і технологічних процесів холодного видавлювання інструментальних (з підвищеною в 1,5-3 рази зносостійкістю) і конструкційних матеріалів із накопиченою деформацією на рівні подовжень 8-14, в т.ч. з накладанням протитиску до 1ГПа, при виготовленні мікроволокон, що мають діаметр 5-10мкм з титану і корозійностійкої сталі для використання в компонентах ракетного палива, багаторазового підвищення ресурсу (до 100 разів) регенерованих фільтропатронів засобів захисту органів дихання від шахтного пилу, для виготовлення вибухобезпечних фільтруючих рукавів і спецодягу, які захищають від статичної електрики. За допомогою розроблених методів та отриманих результатів використання камер високого тиску з парамагнітних матеріалів здійснена гідростатична обробка надпровідних матеріалів та вугілля. Частина результатів досліджень впроваджені у виробництво з річним економічним ефектом (доля автора) 545 тис.крб.(в цінах 1990 р.) і 55 тис.грн.(в цінах 1998 р.).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сынков В.Г., Богданов В.А., Спусканюк В.З. О реализации схемы дифференциального гидропрессования // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. - К.: Наукова думка, 1981.- Вып. 5. - С. 25-27.

2. Исследование надежности гидропрессованного режущего инструмента / Б.И. Береснев, В.А. Богданов, В.З. Спусканюк, В.Г. Сынков // Надежность машин и сооружений: Республ. межвед. сб. - К.: Наукова думка, 1982. - Вып.2. - С.45-49.

3. Контейнер высокого давления для исследования при низкой температуре в сильном магнитном поле / П.И. Поляков, В.В. Пермяков, В.Г. Сынков, И.Г. Гавриш // Приборы и техника эксперимента. -1982. -№1. - С.201-202.

4. Исследование параметров гидропрессования с противодавлением / Б.И. Береснев, В.А. Богданов, В.З. Спусканюк, B.Г'. Сынков, Я.Е. Бейгельзимер // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. - К.: Наукова думка, 1984. - Вып.16. - С.80-85.

5. Влияние противодавления на свойства гидропрессованного сплава ВНЖ-90 / Б.И. Береснев, В.А. Богданов, В.З. Спусканюк, В.Г. Сынков, В.Н. Шепель, В.П. Алексеев, А.И. Капустин, К.В. Волков, Ю.Н. Федоров // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. научн. тр. - К.: Наукова думка, 1985. - Вып.19. - С.69-73.

6. Устройство для гидроэкструдирования с противодавлением: А.с.1159672 СССР, М.Кл.2 В 23 С / В.Г. Сынков, В.А. Богданов (СССР). - № 3321237/25-27; Заявл. 20.07.81; Опубл. 07.06.85, Бюл. №21. - 3с.

7. Влияние гидропрессования с противодавлением на деформационное упрочнение и структурные изменения молибдена / В.Г. Михайлов, Г.И. Новожонов, Я.Е. Бейгельзимер, Т.П. Заика, В.А. Богданов, В.Г. Сынков, Б.М. Эфрос // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб.научн.тр. - К.: Наукова думка, 1985. - Вып.20. - С.54-59.

8. Устройство для гидроэкструдирования профилей с противодавлением: А.с. 1202657 СССР, М.Кл.2 В 23 С / В.Г. Сынков, В.А. Кублицкая, Б.И. Береснев (СССР). - № 3629371/25-27; Заявл. 05.08.83; Опубл. 07.01.86, Бюл. №1. - 3с.

9. Способ изготовления волокон: А.с. 1274883 СССР, МКИ 4В 23 К 20/04 / Б.И.Береснев, В.Г. Сынков, Н.И. Матросов, Г.А. Раханский, С.Г. Сынков (СССР). - №3922394/25-27; Заявл. 05.07.85; Опубл. 07.12.86, Бюл..№45. - 3с.

10. Гидропрессование волокон из алюминия / Б.И. Береснев, В.Г. Сынков, Н.И. Матросов, Г.А. Раханский, С.Г. Сынков, Л.Ф. Сенникова // Вопросы авиационной науки и техники: Научно-техн. сб. - М.: ВИЛС, 1986. - Сер. "Технология легких сплавов". - Вып.7. - С. 16-19. - ДСП.

11. Береснев Б.И., Сынков В.Г., Резакова Т.Р. Некоторые конструктивные особенности устройств гидроэкструзии с противодавлением // Вестник машиностроения.- 1986. - №4. - С. 63-65.

12. Сынков В.Г., Бричко С.А., Стребуль А.А. Методика тензометрии деформирующих матриц // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. научн. тр. - К.: Наукова думка, 1986. - № 22.- С. 82-85.

13. Сынков В.Г., Глауберман О.Е., Вербицкий Е.И. Исследование напряженно-деформированного состояния матриц методом конечных элементов // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. научн. тр. - К.: Наукова думка, 1986. - № 22. - С. 85-88.

14. Сынков В.Г., Глауберман O.K., Вербицкий Е.И. Анализ напряженного состояния поверхности деформирующих матриц. // Проблемы прочности. - 1986. -№ 4.- С. 95-98.

15. Оценка качества титановых волокон, полученных пакетным гидропрессованием / Б.И. Береснев, С.Г. Сынков, Н.И. Матросов, В.Г. Сынков, Г.А. Раханский, Л.Ф. Сенникова // Вопросы авиационной науки и техники: Научно-техн. сб. - М.: ВИЛС, 1987. - Сер.”Технология легких сплавов”. - 1987. - Вып.6. - С.8-12. - ДСП.

16. Заготовка для гидростатического прессования и способ ее изготовления: А.с. 1332623 СССР, МКИ 4В 21 С 23/01 / Г.А. Раханский, Н.И. Матросов В.Г. Сынков (СССР). - №3968815/31-27; Заявл. 16.09.85; Зарегистр. ГРИ СССР 22.04.87. - ДСП.

17. Способ изготовления волокон: А.с. 1417295 СССР, МКИ 4В 21 J 5/04 / Б.И. Береснев, Н.И. Матросов В.Г. Сынков, Г.А. Раханский, С.Г. Сынков (СССР). - № 4121344/31-27; Заявл. 22.09.86; Зарегистр. ГРИ СССР 15.04.88. - ДСП.

18. Способ изготовления волокон: А.с. 1472170 СССР, МКИ 4В 21 J 5/04 / С.Г. Сынков, Н.И. Матросов В.Г. Сынков, А.Г. Раханский, Е.И. Вербицкий (СССР). - № 4238536/31-27; Заявл.. 23.03.87; Опубл. 15.04.89, Бюл. .№.14. - 3 с.

19. Устройство для удаления оболочек с длиномерных изделий: А.с. 1564703 СССР, Н 02 G 1/12 / Н.И. Матросов, Г.А. Раханский, В.Г. Сынков (СССР). - №3957252/31-27; Заявл.16.09.85; Опубл. 15.05.90, Бюл. №18. - 4с.

20. Устройство для правки и резки проволоки: А.с. 1570824 СССР, МКИ B 21 F 11/00 / Г.А. Раханский, Н.И. Матросов В.Г. Сынков, А.Г. Пименов(СССР). - №4421592/31-12; Заявл. 04.05.88; Опубл. 15.06.90, Бюл. .№22. - 5с.

21. Способ изготовления металлических волокон: А.с. 1579619 СССР, МКИ 5В 21 J 5/04./ С.Г. Сынков, Н.И. Матросов В.Г. Сынков, Г.А. Раханский (СССР). - №4068648/31-27; Заявл. 21.05.86; Опубл. 23.07.90, Бюл. .№.27. - 3с.

22. Устройство для удаления оболочки: А.с. 1609523 СССР, B 21 C 1/00. / С.Г. Сынков, Н.И. Матросов, В.Г. Сынков, В.А. Кублицкая (СССР). - №3993867/31-02; Заявл.20.12.85; Опубл..30.11.90, Бюл. .№44. - 3 с.

23. Сынков В.Г., Стребуль А.А., Резакова Т.Р. Экспериментальная оценка прочности бандажированных матриц // Проблемы прочности. - 1990. - №1. - С.66-68.

24. Математическая модель процесса гидроэкструзии волокнистого композиционного материала в оболочке / В.Г. Сынков, О.Е. Глауберман, Я.Е. Бейгельзимер, С.Г. Сынков // Порошковая металлургия. - 1990. - №6. - С.19-22.

25. Определение деформационных характеристик микроволокон / В.Г. Сынков, С.А. Бричко, Т.Р. Резакова, А.А. Стребуль // Физика и техника высоких давлений: Республ. межвед. сб. научн. тр. - К.: Наукова думка, 1990. - Вып.34. - С.74-77.

26. Сынков В.Г., Глауберман О.Е., Вербицкий Е.И. Напряженно-деформированное состояние и прочность матриц. // Физика и техника высоких давлений: Республ. научн. журнал. - К.: Наукова думка, 1991. - № 1. - С. 60-68.

27. Прочность плунжеров немагнитных камер высокого давления / М.В. Астрахань, Ю.В. Дашевская, В.Г. Сынков, А.А. Стребуль // Физика и техника высоких давлений. - 1994.- Т. 4. - № 2. - С. 81-84.

28. Олейник А.В., Поляков П. И., Сынков В.Г. Немагнитный контейнер для физических исследований // Физика и техника высоких давлений. - 1994.-Том 4.- № 1.-С. 88-90.

29. Сынков С.Г., Сынков В.Г., Сапронов А.Н. Пакетная гидроэкструзия волокон из хромоникелевых сталей // Физика и техника высоких давлений. - 1996. - Т.6. - № 2. - С.141-145.

30. Компьютерное моделирование проводимости тканых материалов, содержащих металлические волокна / Я.Е. Бейгельзимер, В.Г. Сынков, Л.Д. Транковская, Д.В. Транковский // Порошковая металлургия. - 1997. - №3-4. - С.66-70.

31. Модель электрической проводимости тканых материалов, содержащих металлические волокна / Я.Е. Бейгельзимер, В.Г. Сынков, Л.Д. Транковская, Д.В. Транковский, Е.М. Дашевский // Порошковая металлургия. - 1997. - №7-8. - С.28-33.

32. Сынков В.Г. Методика проектирования двухслойных автоскрепленных камер высокого давления // Физика и техника высокого давления. - 1999. - Том.9. - № 4. - С.46-50.

33. Новые схемы накопления больших пластических деформаций с использованием гидроэкструзии / Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, С.Г. Сынков, А.Н. Сапронов, В.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. - 1999. - Т.9. - №3 - С.109-111.

34. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г. Методика проектирования автоскрепленных камер высокого давления с переменной толстостенностью // Физика и техника высоких давлений. -2000. - Т.10. - № 2. - С.92-97.

35. Интенсивные пластические деформации при гидропрессовании с кручением / Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, В.Г. Сынков, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. - 2000. -Т.10. - №1. - С.24-27.

36. Анализ технологических схем производства прутков методами интенсивной пластической деформации / В.Г. Сынков , Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. - 2000. - Т.10. - №4. - С.32-34 .

37. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г. Эффективность бандажных систем КВД // Физика и техника высоких давлений. - 2001. - №1. - С.68-72.

38. Накопление интенсивных пластических деформаций в меди при гидроэкструзии с кручением / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, З.А. Самойленко З.А., В.Г. Сынков, В.В. Пашинский , Я.Е. Бейгельзимер, С.Г. Сынков // Металлы.- 2001. - №4. - С.79-83.

39. Патент Украины №46999 от 15.05.2001г. Способ упрочнения материала и устройство для его осуществления / С.Г. Сынков, В.Н. Варюхин, В.Г. Сынков,А.Н. Сапронов, Я.Е. Бейгельзимер.

40. О возможности получения композита титан-алюминий с помощью метода пакетного гидропрессования / В.Н. Варюхин, Е.Г. Пашинская, В.Г. Сынков, С.Г. Сынков, А.С. Домарева, А.Г. Гонтарь, В.Н. Ткач // Физика и техника высоких давлений. - 2001. - Т.11. -№3. - С.61-68.

41. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г., Лебедев А.А. Предельное состояние камер высокого давления // Проблемы прочности. - 2002. - № 4. - С.32-38.

42. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г. Траектория нагружения и статическая прочность матриц, армированных твердым сплавом // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Тем. зб. наук. праць. - Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. - 2002. - С.199-202.

43. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г. Влияние геометрии участка нагружения на прочность камер с переменной толстостенностью // Физика и техника высоких давлений. - 2002. - Т.12. - №2. - С.108-112.

44. Мирошниченко С.В., Сынков В.Г., Сынков С.Г. Реверсивная закрытая прошивка с противодавлением // Кузнечно-штамповочное производство. - 2003. - №6. - С.38-41.

45. Алексеев А.Д., Сынков В.Г., Транковская Л.Д. Электризуемость спецодежды шахтеров и взрывобезопасность // Уголь Украины. - 2003. - №11. - С.46-48.

46. Исследование методом ЯМР кинетики структурных изменений в угольном веществе при высоком давлении / А.Д. Алексеев, Н.Н. Коврига, А.Н. Молчанов, В.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. - 2003. - Т.13. - №2. - С.83-90.

47. Обработка гидростатическим давлением и процесс нанокристаллизации аморфных сплавов на Со-основе / В.Н. Варюхин, Т.Т.Мороз, В.С. Абрамов, В.Г. Сынков, В.П. Кравченко // Физика и техника высоких давлений. - 2003. - Т.13. - №2. - С.7-22.

48. Сынков В.Г. Сравнение напряженно-деформированного состояния матриц при гидроэкструзии и волочении // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - №1. - С.109-112.

49. Сынков В.Г. Установка для рентгеноструктурных и ядерно-магнитно-резонансных исследований системы “уголь-метан” при высоком давлении // Известия горного института. -Донецк - ДНТУ, 2004. - №1. - С.95-97.

50. Сынков В.Г. Экспериментальная методика исследования напряженно-деформированного состояния матриц для холодного прессования и волочения металлов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Тем. зб. наук. праць. - Краматорськ. - ДДМА, 2004. - С.144-148.

51. Сынков В.Г. Регенерируемые фильтроэлементы шахтных респираторов на основе спеченых металлических микроволокон // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. - Донецк. - ИФГП НАНУ, 2004. - Вып.7. - С.204-207.

52. Сынков В.Г. Методика проектирования матриц для холодного выдавливания заготовок // Високі технології в машинобудуванні: Збірн. наук. праць. - Харків. - НТУ “Харківский політехнічний інститут”, 2005. - Вип.1(10). - С.147-153.

АНОТАЦІЯ

Синков В.Г. Розвиток методів розрахунку інструменту для холодного видавлювання і гідростатичної обробки матеріалів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05. - процеси і машини обробки тиском. - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2006.

Дисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням напружено-деформованого і граничного станів (НДГС) інструменту для холодного видавлювання (ХВ) і гідростатичної обробки (ГСО) пористих і суцільних заготовок з використуванням гідроекструзії (ГЕ), гвинтової екструзії (ГвЕ) і реверсивної закритої прошивки (РЗП) з накладанням протитиску і магнітного поля. Здобули дальшого розвитку методи аналізу НДГС інструменту зі змінною по довжині товщиною стінки від навантажень, що прикладені в різних його частинах, визначені найбільш жорсткі з них, запропонований алгоритм побудови діаграм граничного стану для визначення оптимального бандажування вузла та розроблено схему ранньої діагностики актів пластичності і руйнування елементів матриць. Встановлено, що розрахунок міцності інструменту для ХВ і ГСО на прикладі моделі Ляме веде до значних помилок і потребує застосування поправок. Розроблені алгоритми розрахунку параметрів інструменту, які перевірено в умовах виробництва партій заготовок з конструкційних та інструментальних матеріалів, мікроволокон, а також при ГСО матеріалів з накладанням магнітного поля. Запропонована математична модель ГЕ пористого ортотропного пакету дротяних елементів, за допомогою якої встановлено стаціонарні умови одержання мікроволокон і відповідні граничні умови проектування інструменту. Дослідженням силових режимів ГЕ, ГвЕ і РЗП встановлено, що тиск на пуансоні при застусуванні протитиску може зрости на величину, яка дорівнює протитискові.

Ключові слова: інструмент, матриця, камера високого тиску, холодне видавлювання, гідростатична обробка, протитиск, напружено-деформований і граничний стан.

Synkov V.G. The development of methods for designing a tool for cold extrusion and hydrostatic working of materials.- The manuscript.

Thesis for Doktor's of Technical Sciance degree by the spesiality of 05.03.05 - processes and machines for the pressure treatment.- Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk, 2006.

The dissertation work is devoted to theoretical and experimental investigation of the stressed-strained and limiting state (SSLS) of the tool for cold extrusion and hydrostatic working (HSW) of porous and solid billets by means of hydrostatic extrusion (HE), twist extrusion (TE) and reversed closed broaching (RCB) with backpressure and magnetic field application. Procedures of SSLS analisis have been developed for the tool of wall thickness varying as a result of load application at different parts thereof, more severe ones that are realised at different stages of extrusion process have been determined , an algorithm is proposed to construct limiting-state diagrams for calculating the optimal banding of the unit , and a method early diagnostics of the acts of plasticity or destruction of die elements has been developed. It has been ascertened that the strength designing of the tool with a variable wall thickness by using the Lame-model results in large errors, so corrections need be made. Algorithms for calculating tool parameters have been developed. A mathematical model of HE of porous ortotropic wire-element packet has been for the first time proposed, stationary conditions for producing microfibres and boundary conditions for tool designing have been determined. By investigating the strength conditions of HE, TE and RCB it the punch may increase by a value which is several times as commensurable the backpressure.

Keywords: instrument, die, high pressure chambers, cold extrusion, hydrostatic working, backpressure, stressed-strened and limiting state.

Сынков В.Г. Развитие методов расчета инструмента для холодного выдавливания и гидростатической обработки материалов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05 - процессы и машины обработки давлением.- Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, 2006.

Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям напряженно-деформированного и предельного состояния (НДПС) инструмента для холодного выдавливания и гидростатической обработки (ГСО) пористых и сплошных заготовок с использованием гидроэкструзии (ГЭ), винтовой экструзии (ВЭ) и реверсивной закрытой прошивки (РЗП) с наложением противодавления и магнитного поля.

Получили дальнейшее развитие методы анализа НДПС основных элементов инструмента с переменной по длине толстостенностью от нагрузок, приложенных в разных его частях, определены наиболее жесткие из них, реализуемые на разных этапах процесса выдавливания, предложен алгоритм построения диаграмм предельного состояния для расчета оптимального бандажирования узла и разработан способ ранней диагностики актов пластичности или разрушения элементов матриц. Установлено, что прочностной расчет инструмента с переменной толщиной стенки, базирующийся на модели Ляме, приводит к большим погрешностям и требует введения поправок. Предложены соотношения, связывающие максимальное окружное напряжение со средней толстостенностью в зоне нагрузки, длиной участка нагрузки и расстоянием до него от торца камеры. Разработаны алгоритмы расчета параметров инструмента.

Для широкого класса используемых конструкционных материалов при различных технологических режимах холодного выдавливания и гидростатической обработки материалов, установлена оптимальная траектория нагружения камер в координатах “рабочее давление Р1 - давление бандажирования Р2”. Применение оптимальной траектории нагружения матриц, армированных фильерами из твердых сплавов в 2-3 раза повышает предельное давление в узле по сравнению с использованием давления бандажирования, соответствующего началу пластичности на поверхности рабочего канала при сборке.

На основе численного моделирования методом конечных элементов предложено новое соотношение между окружными напряжениями на внутренней и наружной поверхностях матриц, нагруженных на части длины рабочего канала и показано, что использование при проектировании камер известного ранее выражения на основе модели Ляме приводит к значительным ошибкам.

Предложена математическая модель ГЭ пористого ортотропного пакета проволочных элементов, на основе которой определены граничные условия для проектирования инструмента, установлены стационарные условия получения микроволокон из титана и коррозионностойкой стали диаметром 5-10 мкм, разработаны технологические процессы получения микроволокон и на их основе расходуемых композитов, полимерных фильтровальных рукавов для взрывоопасных производств и спеченных в вакууме фильтровальных материалов для защиты органов дыхания шахтеров от производственной пыли. Лабораторными и производственными испытаниями установлено повышение ресурса респираторных фильтроэлементов из этих материалов до 100 раз.

Исследованием силовых режимов ГЭ, ВЭ и РЗП установлено, что давление на пуансоне при приложении противодавления может увеличиваться на величину, соизмеримую с противодавлением, величину которого необходимо ограничивать на уровне 1ГПа.

На примере гидроэкструзии быстрорежущих сталей и конструкционных материалов на основе вольфрама и молибдена в производственных условиях подтверждено благоприятное воздействие высоких давлений на структуру и эксплуатационные свойства изделий из конструкционных материалов и концевого режущего инструмента.

Созданы и проверены в условиях многолетней эксплуатация гидростаты из диа- и парамагнитных материалов для исследований угля и сверхпроводящих материалов под давлением (до 3 ГПа) с наложением магнитного поля.

Ключевые слова: инструмент, матрица, камера высокого давления, холодное выдавливание, гидростатическая обработка, противодавление, напряженно-деформированное и предельное состояние.

Підписано до друку 16.05.2006 р. Формат 29.7х42 ј

Наклад 100 прим. Зам. № 2006-3

Надруковано в комп'ютерному інформаційно-видавничому центрі

Інституту фізики гірничих процесів НАН України.

г.Донецьк, вул. Р.Люксембург, 72, тел.311-52-85.

Размещено на Allbest.ru