Разработка технологии восстановления деталей направленными потоками металла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка технологии восстановления деталей направленными потоками металла

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Зиганшин Рамиль Фазылович

Ижевск - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Камская государственная инженерно-экономическая академия»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Панкратов Д.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Михайлов Ю.О.;

кандидат технических наук

Смирнов В.Е.

Ведущая организация: Научно-технический центр Открытого акционерного общества КАМАЗ (НТЦ ОАО КАМАЗ), г. Набережные Челны.

Защита состоится «9» апреля 2010 года в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 212.065.02 при Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «5» марта 2010г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор В.Г. Осетров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

металл прошивка пуансон прошивка

Актуальность работы. Тенденция поиска путей снижения эксплуатационных расходов машин и технических устройств является устойчивым явлением в хозяйственной и экономической жизни общества. Немалую долю в эксплуатационных расходах занимают затраты на приобретение запасных частей взамен изношенных. Это приводит к необходимости развития методов восстановления изношенных деталей, позволяющих снизить затраты на приобретение запасных частей. Существующие способы восстановления характеризуются многообразием применяемых для восстановления физических процессов с различной трудоемкостью и по объему ресурсов затрачиваемых на осуществление восстановления.

Одним из перспективных способов восстановления изношенных деталей является пластическое деформирование (ПД). Достоинствами восстановления ПД можно считать: возможность получения требуемой микроструктуры металла и эксплуатационных свойств восстанавливаемой детали, позволяющей увеличить ее ресурс; высокая степень экономии ресурсов, обусловленная повторным использованием энергии и материала затраченных на первичное изготовление детали. Однако существующие методы восстановления ПД применяются только для деталей простой геометрической формы, т.к. существующие методы восстановления не рассматривают проблему создания направленных потоков металла в зону износа в достаточном объеме.

В связи с этим сформулирована цель работы: разработка технологии восстановления изношенных деталей прошивкой с созданием направленных потоков металла в зону износа.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Исследование влияния формы и размеров пуансонов на течение металла при прошивке.

2. Разработка методики проектирования инструмента для получения требуемого распределения потоков металла в операциях прошивки, включающую в себя САПР инструмента для прошивки.

3. Разработка технологического процесса восстановления изношенных деталей на основе данных по износу: для осесимметричных случаев - «шаровый палец рулевого механизма»; для неосесимметричных случаев - «разжимной кулак тормозного механизма».

Методы исследования. Для исследования особенностей течения металла было использовано численное моделирование методом конечных элементов реализованного в программе QForm. Полученные в результате моделирования данные были обработаны методами математической интерполяции.

Достоверность и обоснованность. Достоверность полученных в диссертационной работе выводов подтверждается согласованностью результатов теоретических исследований с результатами натурного эксперимента по восстановлению изношенных деталей.

Научная новизна работы заключается в следующем:

* экспериментально установлено что факторами, влияющими на потоки металла при прошивке, являются: форма торца пуансона, поперечное сечение внедряемого пуансона, его диаметр и глубина внедрения;

* разработана математическая модель, связывающая течение металла при прошивке с формой торца инструмента, его диаметром и глубиной внедрения. Установлено, что при малых глубинах внедрения (0,05 высоты детали) и небольшом диаметре пуансона (0,15 диаметра детали) достигаемые величины формоизменения не представляют интереса с технологической точки зрения при использовании цилиндрических пуансонов с любой формой торца;

* разработана методика проектирования инструмента для получения требуемого формоизменения при двусторонней прошивке, с учетом относительных скоростей внедрения верхнего и нижнего цилиндрических пуансонов, зависящих от их размеров и формы торца;

Практическая ценность работы заключается в следующем:

* разработана методика проектирования инструмента для получения требуемого формоизменения в операциях прошивки;

* создана САПР инструмента для процессов восстановления изношенных деталей прошивкой, созданием направленных потоков металла в область износа;

* разработаны конструкции штампов для восстановления изношенных деталей типа «шаровый палец» и «разжимной кулак» (патенты № 2371292 и № 2376121);

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на пяти конференциях в городах Москва (2007), Донецк (2007, 2008), Пенза (2007), Ульяновск (2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи, изданных в журналах, рекомендованных ВАК, и 2 патента № 2371292, № 2376121.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 112 наименований, и 6 приложений. Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, содержащего 26 таблиц, 58 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы научная проблема, цель, научная новизна, практическая значимость работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор и анализ работ, посвященных вопросам увеличения срока эксплуатации автомобиля, в том числе методами восстановления деталей его агрегатов и узлов. Описана и обоснована роль мероприятий по восстановлению деталей в эксплуатации автомобиля.

Показано, что проявляется устойчивая тенденция старения отечественного парка автомобилей (до 80% автомобилей старше 10 лет), это приводит к возрастанию спроса на запасные части, необходимые для поддержания работоспособности подвижного состава. Проведен анализ состояния деталей, влияющих на активную безопасность автомобиля, который показывает, что до 70% изношенных деталей может быть подвергнуто восстановлению, что позволило бы удлинить жизненный цикл автомобиля, повысить экономическую эффективность эксплуатации автомобильной техники.

Установлено, что фактически восстановлению подвергаются около 20% деталей от общего количества поступающих в ремонт, что свидетельствует о значительных резервах повышения эффективности использования автомобильного парка за счет качественной реновации автомобильных деталей.

Исследование процесса износа деталей автомобиля показывает, что наряду с износом и деформацией деталей происходит изменение физико-механических свойств материала деталей. Поэтому при выборе способов восстановления необходимо отдавать предпочтение тем, которые позволяют восстанавливать не только размеры и форму, но и гарантируют получение требуемых эксплуатационных свойств материала. Среди многочисленных методов восстановления деталей наиболее перспективным и эффективным является технология восстановления изношенных деталей пластической деформацией с целенаправленным перемещением металла в зону износа.

Анализ состояния вопроса по изучаемой тематике позволил сформулировать цель и основные задачи работы.

Во второй главе проведено исследование влияния формы и размеров пуансонов, исходной формы образца, марки материала на распределение потоков металла при прошивке осесимметричных образцов, а также возможность использования ступенчатых пуансонов.

Установлено, что на формоизменение образца при прошивке наибольшее влияние оказывает форма торца пуансона, его диаметр и глубина внедрения инструмента. Для исследований использовались цилиндрические образцы с отношением исходной высоты H к исходному диаметру D равным единице (H/D = 1).

Рисунок 1 - Движение точки образца в процессе пластической деформации	Установлено, что перемещение каждой точки образца можно рассматривать как сумму двух разных воздействий: прямого (непосредственное воздействие инструмента на образец) и переносного (воздействие на данную точку образца окружающего его металла). На рис. 1 абсолютное перемещение материальной точки образца O показана как сумма векторов перемещения металла за счет движения инструмента 1 и переносного движения 2 за счет смещения под воздействием окружающих слоев металла.

Исследовано влияние формы торца пуансона на процесс течения металла. На рис. 2 показаны семь геометрических форм торца пуансона, использованных в исследовании.

Рисунок 2 - Типовые формы пуансонов (d - диаметр пуансона)

В результате математического моделирования получены общие закономерности течения металла при прошивке и установлено схожее поведение перемещаемого металла деформируемого образца при внедрении некоторых пуансонов, что показано на рис. 3. Анализ формоизменения образца позволил сгруппировать пуансоны следующим образом (нумерация пуансонов согласно рис. 2):

1 группа - пуансоны 1 и 2 перемещают металл в осевом и радиальном направлениях, при этом происходит существенная осадка образца;

2 группа - пуансоны 4 и 5 обеспечивают меньшую степень осадки образца с заметным увеличением радиального течения металла;

3 группа - пуансоны 3, 6 и 7 обеспечивают значительное радиальное течение металла при сравнительно невысокой степени осадки.

Количественный анализ формоизменения прошиваемого образца показал, что в порядке увеличения степени осадки рассмотренные пуансоны располагаются в следующем порядке: 3, 6, 7, 5, 4, 2 и 1.

Экспериментально установлено, что практически не влияет на течение металла при прошивке: * высота детали, т.к. проведенные исследования по прошивке цилиндрических образцов различной высоты показали идентичность формоизменения боковой поверхности. На рис. 4 сравнены контуры сечения образцов высотой H=D (сплошной линией) и H=0,75D (прерывистой линией);	Рисунок 3 - Распределение поля деформаций при прошивке пуансонами диаметром d = 0,7D при внедрении на глубину 0,7 высоты образца (номера пуансонов по рисунку 2)
* марка стали детали (погрешность формоизменения боковой поверхности составляет не более 2,82% при восстановлении в горячем состоянии для сталей Ст. 20, Ст. 45, 12Х18Н9Т, 20ХГНМ, 21НХ, 30ХГСА, 35ХМ, 40Х13, 40Х, ШХ15); * использование сложных ступенчатых форм внедряемого инструмента, подобных показанному на рис. 5, при условии, что объем дополнительной ступени незначителен по сравнению с общим объемом внедряемого пуансона (около 2% от общего объема).	Рисунок 4 - Сравнение формоизменения образцов с H = 0,75D и H = D при глубине внедрения L = 0.5D (утолщенной линией показан контур сечения образца при H = 0,75D наложенный на контур сечения образца при H = D)

Результаты исследований формоизменения образцов с различным отношением высоты к диаметру (H/D = 0,25; 0,50;…2,00) представлены в виде зависимостей Dв = F1(d, L), Dср = F2(d, L), Dн = F3(d, L), H' = F4(d, L) для каждого из пуансонов X = 1..7 (рис. 6) и интерполированы в исследуемой области полиномом третьей степени вида:

. (1)

Рисунок 5 - Ступенчатые пуансоны	Анализ приведенных выше зависимостей позволил определить область применимости прошивки для восстановления боковой поверхности детали в зависимости от геометрических размеров инструмента. В общем случае, характер формоизменения образца зависит от относительных размеров инструмента и образца (d/D), а также глубины внедрения пуансона (L/H). Необходимый размер инструмента и глубину внедрения, при котором начинается формоизменение боковой поверхности, иллюстрирует график, представленный на рис. 7.

Закрашенная область отображает комбинации параметров d/D и L/H, при которых применение операции прошивки для восстановления боковой поверхности нецелесообразно, т.к. формоизменение составляет менее одного процента.

Рисунок 6 - Схема замеров образца после прошивки	Рисунок 7 - Область применимости прошивки при восстановлении боковой поверхности (светлая область)

При наличии участка для внедрения инструмента с двух сторон может быть целесообразным применение двусторонней прошивки для восстановления изношенных размеров детали. Т.к. при этом можно добиться получения более точного соответствия формоизменения боковой поверхности формоизменению, требуемому для восстановления износа. В этом случае деталь разбивается на верхнюю и нижнюю часть (рис. 8), для каждой из которых параметры инструмента определяются аналогично случаю односторонней прошивки, решением системы уравнений формоизменения для каждой из частей в отдельности. При этом возможно множество вариантов разбиения детали на верхнюю и нижнюю части.



Рисунок 8 - Разбиение восстанавливаемой детали на части при двустороннем внедрении: XВ, XН - номера пуансонов для восстановления верхней и нижней части детали

Особенностью двусторонней прошивки является различие скоростей внедрения верхнего и нижнего пуансонов. Если какой-то из пуансонов внедрится на расчетную глубину (LВ или LН) раньше другого, то помимо прошивки элемента произойдет его осадка за счет давления на торец детали поверхностью 1 или 2 (рис. 8), которая исказит формоизменение боковой поверхности детали. Для получения заданного формоизменения боковой поверхности необходимо, чтобы пуансоны внедрились на расчетную глубину LВ, LН одновременно, т.е. выполнялось условие:

, (2)

где LВ и LН - глубина внедрения пуансонов, рассчитанные по системе уравнений (рис. 8) для верхней и нижней части детали;

В и Н - скорости внедрения верхнего и нижнего пуансонов; tВ и tН - время внедрения верхнего и нижнего пуансонов.

Выявлено, что при двусторонней прошивке на скорость внедрения в образец влияют два параметра инструмента - форма торца (X) и диаметр (d) пуансона. Влияние этих параметров можно выразить через коэффициент формы () и размерный коэффициент ():

, (3)

где - скорость внедрения инструмента произвольной формы (из представленных на рис. 2) и произвольного размера

(d = 0,1…0,9D); ЭТ - скорость движения эталонного пуансона (формой торца - X=1, диаметр - d = 0,7D); X - коэффициент формы (таблица 1); d - размерный коэффициент (рис. 9).

Таблица 1 - Коэффициент формы	Рисунок 9 - Значения размерных коэффициентов (d) в зависимости от относительного диаметра пуансона d/D
Пуансон	X
1	1.00
2	1.26
3	3.43
4	2.41
5	2.36
6	2.73
7	2.62

Отношение скоростей пуансонов можно рассчитать по формуле:

, (4)

При двусторонней прошивке условие (2) позволяет подобрать такое разбиение детали, при котором достигается одновременность внедрения инструмента на расчетную глубину в верхней и нижней части.

В третьей главе исследовано влияние неосесимметричного инструмента на формоизменение и распределение потоков металла.

Анализ экспериментальных данных показал, что в процессе прошивки металл из-под торца прошивня течет в плоскости, перпендикулярной к действию внешней силы, по кратчайшей нормали к периметру сечения инструмента. Соответственно, максимальная конечная деформация будет наблюдаться в направлении перемещения максимального количества точек, движущихся из-под торца пуансона. Острые кромки рассекают металл или раздвигают в стороны, усиливая приток металла от граней пуансона, при этом течение металла в сторону углов минимально (рис. 10). Этот вывод согласуется с принципом наименьшего сопротивления, сформулированного А.Ф. Головиным.

Рисунок 10 - Потоки металла при внедрении пуансонов с различным поперечным сечением (а - квадратного, б- трапециевидного, в - треугольного). Здесь штрихпунктирной линией указан исходный образец, стрелками - направления перемещения частиц металла	Рисунок 11 - Пуансон с лыской
Рисунок 12 - Формоизменение при внедрении пуансона с лыской; здесь 1 - внедряемый пуансон, 2 - исследуемый образец, 3 - плита (на виде сверху пунктиром показана исходная форма образца)	Износ рабочей поверхности деталей в большинстве случаев происходит неравномерно, поэтому необходимо управлять распределением потоков металла в поперечной плоскости. Для этого было проанализировано формоизменение осесимметричного образца при внедрении пуансонов с лыской. Для получения неосесимметричного инструмента у цилиндрического пуансона была снята лыска (рис. 11). Расстояния от оси пуансона до плоскости среза были выбраны как r` = [0; 0,2r…0,8r]. Установлено, что при внедрении пуансонов с лыской наблюдается сходство формоизменения в сечении А_А (рис. 12) с формоизменением при внедрении цилиндрических пуансонов с такой же формой торца.

Это сходство тем выше, чем ближе форма пуансона с лыской к форме осесимметричного пуансона (чем больше r'). Отличия в формоизменении боковой поверхности при внедрении осесимметричного и неосесимметричного инструмента зависят от различия в объемах внедряемого инструмента. Формоизменение в сечении А_А при внедрении пуансона с лыской соответствует формоизменению при внедрении осесимметричного пуансона равного с ним объема (рис. 13), при этом радиус осесимметричного пуансона рассчитывается по формуле:

, (5)

где r0 - радиус цилиндрического пуансона; r - радиус пуансона с лыской.

Рисунок 13 - Формоизменение в сечении А-А Здесь диаметр осесимметричных пуансонов d = 0,35D и 0,5D; а диаметр пуансона с лыской d = 0,5D (r' = 0)	Особенность течения металла в сечении Б-Б при прошивке пуансонами с лыской представлена на рис. 14. На основании анализа результатов прошивки неосесимметричным инструментом установлено, что для создания направленных потоков металла необходимо, чтобы:

· передняя поверхность пуансона (со стороны восстанавливаемой поверхности детали) должна быть эквидистантой к восстанавливаемой поверхности;

· форма задней поверхности пуансона (со стороны поверхности, не нуждающейся в деформировании) должна быть плоской;

· при необходимости получения значительного формоизменения с одной стороны без формоизменения противоположной грани восстанавливаемой детали целесообразно использовать пуансоны с лыской при 0  r'  0,2r. При необходимости получения незначительного формоизменения со стороны противоположной восстанавливаемой поверхности целесообразно использовать пуансоны с лыской при 0,2r < r'  0,6r. Применение пуансонов с лыской при r' > 0,6r нецелесообразно, т.к. при значениях r', больших 0,6r, формоизменение практически неотличимо от формоизменения, получаемого при осесимметричной прошивке;

· необходимо, чтобы расстояние от восстанавливаемой поверхности до поверхности внедряемого инструмента было равно или больше минимально допустимого, вычисленного с учетом прочностных характеристик материала и условий работы детали.

·

L = 0,3	L = 0,5	L = 0,7
Рисунок 14 - Формоизменение в сечении Б-Б при внедрении пуансонов с лыской d = 0,5D (r` = 0; 0.2r; 0.4r; 0.6r; 0.8r)

В четвертой главе разработана САПР, осуществляющая выбор операции восстановления и расчет параметров инструмента прошивки для получения заданного формоизменения.

Алгоритм выбора операции восстановления детали (рис. 15) выглядит следующим образом:

1) Рассчитать уменьшение высоты детали при восстановлении диаметра осадкой (?Hо).

2) Если уменьшение высоты детали при восстановлении меньше допустимой величины уменьшения высоты детали (?H), то выбрать осадку, иначе: рассчитать уменьшение высоты детали при восстановлении прошивкой (?Hо.п.).

3) Если ?H > ?Hо.п., то выбрать прошивку без ограничения боковой поверхности. Иначе: применить прошивку с ограничением боковой поверхности.

Рисунок 15 - Алгоритм расчета параметров процесса реновации при восстановлении сплошных осесимметричных деталей

При восстановления прошивкой необходимо учитывать уменьшение прочности детали, вследствие возникновения полости в детали. Уточнение параметров инструмента при прошивке в матрице производится по объему перемещаемого металла:

VИНСТ = VИЗ + VМО + VУГ, (6)

где VИНСТ - объем внедряемого инструмента; VИЗ - объем износа; VМО - объем механической обработки после восстановления; VУГ - объем потерь металла на угар.

При расчете двухстороннего внедрения деталь, на первом этапе, делится пополам, после чего рассчитываются параметры инструмента для верхней и нижней части. Затем производится проверка по условию (2) и при невыполнении условия производится корректировка схемы разбиения (HВ/HН - отношение высоты верхней и нижней частей детали) до тех пор, пока не будет удовлетворено соотношение (2).

При невозможности решения задачи формоизменения корректировкой величины HВ/HН задача решается корректировкой величин dВ и dН. При этом получаемое формоизменение будет избыточным в той части детали, диаметр пуансона которого будет увеличен.

В пятой главе разработана конструкция штампа и технология восстановления деталей направленными потоками металла.

На основе рабочего чертежа и данных по износу подобран инструмент для восстановления детали «шаровый палец»: форма торца - X = 4, d = 30 мм; L = 24 мм; усилие деформирования P = 39,6 кН; температура нагрева - 900…1000 0С; марка стали восстанавливаемой детали - Сталь 40Х.

Принцип работы штампа для восстановления детали «шаровый палец рулевой тяги» (рис. 16):

На деталь предварительно надевают полукольца 5 и 15, после чего их закрепляют кольцом 16. Затем восстанавливаемая часть детали 12 предварительно нагревается (в зоне восстановления) в установке безокислительного нагрева (соляная ванна) до температуры горячей деформации (от 0,8 до 0,9 Тпл) и устанавливается хвостовиком в матрицу 3, которая находится в углублении нижней плиты штампа 2.

При движении ползуна пресса вниз пуансон 8 вдавливается в деталь, принимая усилие пресса через промежуточную плиту 9 и хвостовик 6, загоняет её в клинообразное отверстие матрицы, затем, внедряясь в деталь за счет пластической деформации металла, изменяет форму детали на требуемую. После осуществления процесса восстановления возвращение устройства в исходное положение обеспечивается наличием оттяжных пружин 12, размещенных в пуансонодержателе 7, который закреплен на верхней плите 1 посредством винтов 10. Ход пружин ограничивают винты 13. Во время движения верхней плиты вверх пуансон извлекается из детали при помощи съемника 14, затем деталь выбивается из матрицы выталкивателем 4. После восстановления деталь удаляется клещами.

На основе рабочего чертежа и данных по износу подобран инструмент для восстановления детали «разжимной кулак»: форма торца - X = 4; d = 36 мм; L = 22,75 мм; r' = 0 (положение секущей плоскости); усилие деформирования P = 152 кН; температура нагрева - 900…1000 0С; марка стали восстанавливаемой детали - Сталь 45.

Рисунок 16 - Принципиальная схема штампа для восстановления деталей типа «шаровый палец»

Рисунок 17 - Принципиальная схема штампа для восстановления деталей типа «разжимной кулак тормозного механизма автомобиля КАМАЗ»

Принцип работы штампа для восстановления детали «разжимной кулак тормозной системы автомобиля» (рис. 17):

Головка восстанавливаемой детали 18 предварительно нагревается в установке безокислительного нагрева (соляная ванна) до температуры горячей деформации (от 0,8 до 0,9 Тпл) и устанавливается хвостовиком в отверстие нижней плиты 1, обеспечивающее фиксирование детали до закрытия секций матрицы. При движении ползуна пресса вниз правая секция матрицы 17 посредством клина 13 по направляющим 16 передвигается в рабочее положение, а левая секция матрицы закреплена в нижней плите штампа 1 посредством винтов 3.

Геометрические размеры клина подобраны таким образом, чтобы создаваемый предварительный натяг между матрицами обеспечивал исключение возможности их раскрытия, тем самым гарантируя отсутствие затекания металла встык. Восстанавливаемая деталь 18 зажимается между двумя секциями матрицы 2 и 17. Пуансоны 4, внедряясь в деталь, за счет усилия пресса, передаваемого через подкладную плиту 7 и хвостовик 10, производят ПД металла детали и заполняют полости матрицы. Пуансонодержатель 6 закреплен в верхней плите штампа 8 посредством стяжных винтов 9.

После осуществления процесса восстановления возвращение устройства в исходное положение обеспечивается наличием пружин 5. Ход пружин ограничивают винты 12. Во время движения верхней плиты 8 вверх деталь снимается с пуансона посредством съемника 14, также поднимается и клин 13, позволяя правой секции матрицы 17 за счет пружин 15 вернуться в исходное положение. После восстановления деталь удаляется клещами. Ход пружин 15 ограничивается винтами 11.

В собранном состоянии между матрицами образуется полость, соответствующая геометрическим размерам нагретой головки разжимного кулака с припуском на последующую механическую обработку восстановленной детали. Восстановление геометрических размеров обеспечивается целенаправленным перемещением материала детали из нерабочих зон в область изношенной поверхности за счет внедрения двух пуансонов заданной конфигурации.

На основании разработанной оснастки было произведено восстановление опытной партии деталей на НТЦ «КАМАЗ». На рис. 18 приведена фотография восстановленной детали «разжимной кулак». Восстановленные детали после соответствующей обработки прошли испытания и положительно подтвердили возможность восстановления прошивкой деталей типа «шаровый палец» и «разжимной кулак».

Основные результаты и выводы

1. Экспериментально установлено, что основными факторами, оказывающими влияние на течение металла при прошивке, являются форма и геометрические размеры внедряемого инструмента.

2. Разработана математическая модель пластического деформирования прошивкой для процессов восстановления изношенных деталей за счет создания направленных потоков металла в область износа. Получена графическая зависимость, отображающая область применимости прошивки для восстановления боковой поверхности детали, на которой показано, что при малых глубинах внедрения (0,05 высоты детали) и небольшом диаметре пуансона (0,15 диаметра детали) достигаемые величины формоизменения не представляют интереса с технологической точки зрения при использовании цилиндрических пуансонов с любой формой торца.

3. Разработана методика расчета формы и размеров инструмента при двусторонней прошивке с одновременным достижением верхним и нижним пуансоном расчетной глубины, позволяющая добиться заданного формоизменения при минимальной осадке детали.

4. Экспериментально установлено, что при проектировании технологических процессов восстановления можно не учитывать в процессах прошивки в горячем состоянии влияние на потоки металла: дополнительной ступени на торце пуансона, марки стали и высоты детали (влияние данных факторов на конечное формоизменение боковой поверхности ограничивается 1-2%).

5. Восстановление деталей типа «разжимной кулак», изношенных по рабочей поверхности, представляющей собой эвольвенту, возможно двумя симметрично расположенными прошивнями, полученными рассечением цилиндрического пуансона со сферической формой торца по оси симметрии.

6. Разработана методика расчета формы и размеров пуансона для получения заданного формоизменения при прошивке, которая легла в основу САПР инструмента.

7. Разработаны конструкции штампов для восстановления изношенных деталей типа «шаровый палец» и «разжимной кулак», защищенные патентами № 2371292 и № 2376121, позволяющие в процессе деформирования получить первоначальные размеры и форму изношенного элемента детали.

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ

в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Зиганшин Р.Ф. Восстановление изношенных поверхностей деталей пластической деформацией / Панкратов Д.Л., Ганеев Р.Н., Зиганшин Р.Ф. // Научно-технический и производственный журнал «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением». - № 3. - 2006. - С. 30-33.

2. Зиганшин Р.Ф. Опыт применения пакета QForm 3D для моделирования штампов восстановления рабочих поверхностей разжимных кулаков тормозной системы / В.Г. Шибаков, Д.Л. Панкратов, А.И. Швеёв, Р.Ф. Зиганшин // Автомобильная промышленность. - №2. - 2008. - С. 34-35.

3. Зиганшин Р.Ф. Формоизменение изношенной детали при ее восстановлении с помощью осесимметричного и несимметричного инструмента / Шибаков В.Г., Панкратов Д.Л., Зиганшин Р.Ф. // Научно-технический и производственный журнал «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением». - № 3. - 2009. - С. 41-44.

4. Зиганшин Р.Ф. Особенности пластического течения металла при прошивке пуансонами с различной формой торца / Шибаков В.Г., Панкратов Д.Л., Зиганшин Р.Ф. // Научно-технический и производственный журнал «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением». - № 10. - 2010. - С. 29-35.

в том числе патенты:

5. Патент на изобретение «Способ и устройство для восстановления осесимметричных деталей, с канавкой и уклоном в стержневой части методом пластического деформирования» № 2371292 / В.Г. Шибаков, Д.Л. Панкратов, Р.Ф. Зиганшин. - опубликовано 27.10.2009. - Бюл. №30.

6. Патент на изобретение «Способ и устройство для восстановления детали типа «разжимной кулак» методом пластического деформирования» № 2376121 / В.Г. Шибаков, Д.Л. Панкратов, А.И. Швеёв, Р.Ф. Зиганшин. - опубликовано 20.12.2009. - Бюл. №35.

в других изданиях:

7. Зиганшин Р.Ф. Формоизменение цилиндрических образцов при прошивке / Панкратов Д.Л., Ганеев Р.Н., Зиганшин Р.Ф. // Межвузовский научный сборник «Проектирование и исследование технических систем». - №7. - г. Набережные Челны: ИНЭКА. - 2006. - С. 95-104.

8. Зиганшин Р.Ф. Моделирование инструмента восстановления деталей тормозной системы на примере разжимного кулака при помощи информационных технологий / В.Г. Шибаков, Д.Л. Панкратов, А.И. Швеёв, Р.Ф. Зиганшин. // Информатика и компьютерные технологии 2007: сборник статей III Международной научно-технической конференции молодых ученых и студентов. - Донецк, Украина, 2007. - С. 135-137.

9. Зиганшин Р.Ф. Проектирование инструмента восстановления на примере детали «разжимной кулак тормозного механизма КАМАЗ» при помощи математического моделирования / В.Г. Шибаков, Д.Л. Панкратов, А.И. Швеёв, Р.Ф. Зиганшин // Современные технологии в машиностроении: сборник статей XI Международной научно-практической конференции. - Пенза, 2007. - С. 148-150.

10. Зиганшин Р.Ф. Совершенствование технологии изготовления осесимметричных поковок с глубокими полостями горячей объемной штамповкой / Панкратов Д.Л., Валиев А.М., Зиганшин Р.Ф. // Научные труды Всероссийского совещания обработчиков давлением: Формирование механизмов совместной деятельности кафедр вузов России по подготовке специалистов, развитие научно-методической и издательской работы в области пластического формообразования деталей из поликристаллических и аморфных. - г. Ульяновск, 2007. - С. 3-8.

Размещено на Allbest.ru

...