CC BY
42
Naruchart Boonkuernoon. — Rochester Institute of Technology : RIT Scolar Works, 1994. - 147 p.
4. Ja^rek B. et al. Study of Rheological Properties and Tack of Offset Printing Inks. International circle. Issue № 4, 2011, 18 — 23.
5. Leach, RH& Pierce, RJ& Hickman, EP& MacKenzie, MJ& Smith, HG (Eds.), The Printing Ink Manual, 2007, Fifth Edition, p. 766-803.
6. Бозоян, М. А. Влияние режимов подачи увлажняющего раствора на оптические и градационные характеристики оттиска в листовой офсетной печати / М. А. Бозоян, Н. А. Не-чипоренко // Известия высших учебных заведений. Проблемы полиграфии и издательского дела. — 2015. — № 3. — С. 3-13.
7. Kushlyk, B. Adjustment of Ink and Water Supply in Offset Printing // Journal of Materials Science and Engineering. 3 (8) (2013). — P. 545 — 550.
8. Пат. 2044752 РФ, МПК C 09 D 11/00. Типографские краски и чернила / Листратенко В. И., Дембовская Ю. В. ; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт полиграфии. — № 4893418/05 ; заявл. 12.01.1990 ; опубл. 27.09.1995. — Режим доступа : http:// http:// www.freepatent.ru/patents/2044752 (дата обращения: 01.02.2016).
9. Пат. 4677298 A US. Method of monitoring ink-water balance on a lithographic printing press / Zelmanovic D, Kishner S. J. ; заявитель и патентообладатель Kollmorgen Technologies Corporation. - № US 06/618,252 ; заявл. 07.06.1984 ; опубл. 30.06.1987. — Режим доступа : http://www.google.com/patents/ US4677298 (дата обращения: 11.02.2016).
10. Добрицына, Р. Методы оценки взаимодействия увлажняющих растворов с краской / Р. Добрицына, Г. Котова // Полиграфия. — 2006. — № 5. — С. 15 — 16.
ВАРЕПО Лариса Григорьевна, доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета. БРАЖНИКОВ Андрей Юрьевич, начальник печатного центра, ООО «Омскбланкиздат». Адрес для переписки [email protected]
Статья поступила в редакцию 11.03.2016 г. © Л. Г. Варепо, А. Ю. Бражников
уДК 621.983.7 в. А. КОНОВАЛОВ
А. В. ГАКОВ С. И. ЗАЯЦ
Омский государственный технический университет
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СХЕМ ОБЖИМА ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В КОНИЧЕСКИХ МАТРИЦАХ_
В статье представлены результаты экспериментальных исследований формоизменения и силового режима обжима толстостенных трубных образцов матрицами с конической воронкой в 20°. Проведен сравнительный анализ параметров деформирования по двум схемам: «свободный» обжим и обжим «с оправкой внутри необжимаемого участка». Полученные данные могут быть использованы при разработке технологических процессов штамповки полых изделий переменного поперечного сечения с утолщенной стенкой.
Ключевые слова: обжим, толстостенная трубная заготовка, матрица с конической полостью.
Обжим в матрицах осесимметричных оболочек интересует исследователей и практиков технологий кузнечно-штамповочного производства как эффективная операция получения разнообразных полых ступенчатых изделий, в том числе с переходами конической формы. В [1] показано, что применение обжима в мелкосерийном производстве вместо других операций повышает его эффективность за счет использования в качестве заготовок трубного проката и достаточно дешевой штамповой оснастки, в которой рабочие детали весьма просты в изготовлении.
Результаты изучения обжима отражены в большом количестве работ, посвященных как теоретическому анализу, так и экспериментальному изучению.
Ряд публикаций посвящен исследованию технологических возможностей обжима толстостенных заготовок. Достаточно подробный обзор по этому вопросу приведен, например, в работе [2].
Однако в этой тематике еще достаточно неизученных моментов. Сюда следует отнести и схемы реализации обжима, не относящиеся к «классической» — «свободному» обжиму (рис. 1а). Например, в течение последних лет завершены научные труды, касающиеся совмещения обжима с другими формоизменяющими операциями [1, 3], а также обжиму с учетом реологических свойств деформируемого металла [4].
В предлагаемой работе поставлена цель сравнить технологические возможности обжима по схеме
о
ОЭ
а б
Рис. 1. Схемы обжима, изучамые в данной работе: а — «свободный» обжим; б — обжим «с оправкой»: пуансон; 2 — оправка; 3 — матрица; 4 — бандаж; 5 — опора
Рис. 2. Эскизы исходной заготовки и обжатого образца с обозначением размеров
Таблица 1
Размеры исходных заготовок и параметры инструмента
Номер заготовки Оо, мм Овн, мм Н0, мм Угол матрицы К об Наличие оправки
1 2 3 4 5 6 7
520 37,85 26,65 74,90 20о 1,25 нет
521 37,85 26,65 74,90 20о 1,25 есть
522 37,80 26,60 74,95 20о 1,30 нет
523 37,85 26,60 74,95 20о 1,30 есть
524 37,80 26,65 74,90 20о 1,40 нет
525 37,80 26,65 75,00 20о 1,40 есть
530 37,85 28,95 74,90 20о 1,25 есть
531 37,80 28,90 74,90 20о 1,25 нет
532 37,85 28,95 74,90 20о 1,30 нет
533 37,80 28,90 74,90 20о 1,30 есть
534 37,85 28,85 74,80 20о 1,40 нет
535 37,80 28,90 74,90 20о 1,40 есть
542 37,80 30,50 75,00 20о 1,25 есть
543 37,80 30,50 74,90 20о 1,25 нет
544 37,80 30,50 74,95 20о 1,30 нет
545 37,85 30,55 74,90 20о 1,30 есть
546 37,85 30,50 74,90 20о 1,40 нет
547 37,85 30,50 74,90 20о 1,40 есть
«с оправкой внутри необжимаемого участка» (рис. 1б) — количественные показатели формоизменения
с параметрами «свободного» обжима. и силового режима.
Изучаемые задачи состоят в определении влияния Работа выполнена экспериментальным методом
наличия оправки на: на партии образцов из алюминиевого сплава марки
— устойчивость необжимаемого участка; «1105», отличающегося превосходными характерис-
1
б
а
Таблица 2
Размеры обжатых образцов
№ заготовки Э0, мм мм н, мм мм ¿1, мм ¿2, мм ¿3, мм
1 2 3 4 6 7 8 9
520 38,06 26,56 79,80 30,54 16,15 30,48 18,82
521 38,04 26,61 80,35 30,44 16,40 30,54 18,72
522 38,00 26,59 79,53 29,27 14,69 29,24 17,33
523 38,15 26,60 79,75 29,25 14,69 29,25 17,14
524 * * * 27,08 11,46 27,13 15,12
525 * * * 27,18 12,22 27,11 14,89
530 38,06 28,63 79,09 30,64 18,42 30,51 21,15
531 37,80 28,67 78,90 30,54 18,26 30,51 21,26
532 38,00 28,68 77,88 29,25 16,85 29,34 19,80
533 37,90 28,65 78,42 29,16 17,25 29,28 19,64
534 * * * 27,12 14,00 27,11 17,20
535 * * * 27,05 14,27 27,11 16,64
542 37,85 30,36 78,34 30,44 20,27 30,54 22,77
543 37,98 30,42 77,96 30,27 20,10 30,52 22,91
544 38,00 30,42 77,52 29,20 18,70 29,30 21,43
545 37,89 30,43 77,72 29,16 18,26 29,27 21,32
546 * * * 27,05 16,20 27,16 19,13
547 * * * 26,92 16,22 27,14 18,86
* — точное значение не получено в связи с потерей устойчивости на необжатом участке
Рис. 3. Зависимость относительной толщины стенки на необжатом участке от параметра Б/Б. при К б=1,25. Б, = (0-0,)/2
тиками деформируемости в холодном состоянии. Изготовлены заготовки токарной обработкой из сплошного профиля 040 мм в соответствии с размерами согласно рис. 2 а, указанными в табл. 1. Толщины стенок заготовок соответствуют значениям относительного параметра Я0/Э0 из ряда 0,10; 0,12; 0,15; 0,21.
Материал заготовок непосредственно перед деформированием был подвергнут термообработке по типовому для этой марки режиму высокого отжига: температура 350+10°, время выдержки 10 минут, охлаждения с печью — 30 минут.
Формоизменяющий инструмент — матрицы с конической полостью в 20° на сторону и выходными отверстиями, обеспечивающими коэффициенты обжима 1,25; 1,30; 1,40.
(Здесь и далее — коэффициент обжима: К об = Э0/¿). Для реализации схемы по рис. 1 б применяли сменные оправки диаметрами, обеспечивавшими начальный
зазор с внутренней поверхностью заготовки не более 0,05 мм.
Инструмент и заготовки смазывали минеральным маслом марки И 20.
Эксперименты выполнены на испытательной машине ИММ-4 усилием до 100 кН, где имеется возможность записи графика «усилие — перемещение».
Когда технологическое усилие требовалось больше, чем обеспечивала ИММ-4, деформировали на гидравлическом прессе модели П474А, развивающем усилие до 1000 кН.
Измерения обжатых образцов, согласно схеме на рис. 2б, и обработка полученных значений размеров выполнены по методике, приводившейся в работе [5]. Результаты замеров приведены в табл. 2.
На основании этих результатов построены графики, описывающие зависимости параметров формоизменения от характеристик инструмента и геометрии исходных заготовок (рис. 3 — 6).
Рис. 4. Зависимость относительной толщины стенки в обжатой зоне от параметра 30/О0 при К об, равном: X — 1,25; О — 1,30; + — 1,40.
° з2=(а-а1) / 2
Рис. 5. Зависимость относительной толщины стенки в обжатой зоне от параметра 30/Э0 при К об, равном: X — 1,25; О — 1,30; + — 1,40. ° Бз=(а2-аз)/2
Н/Нс
с оправкой ^^^
без оправки
0,12
S./D.
0Л5
Рис. 6. Зависимость относительной длины обжатых образцов от параметра 30/Э0 при К об, равном: X — 1,25; О — 1,30
Таблица 3
Величина усилий деформирования в момент выхода обжатого края из конической части матрицы, кН
№ заготовки Схема обжима Коэффициент обжима So/Do Значения усилия
530 «с оправкой» 1,25 0,12 44,0
531 «без оправки» 1,25 0,12 41,5
532 «без оправки» 1,30 0,12 42,0
533 «с оправкой» 1,30 0,12 46,0
542 «с оправкой» 1,25 0,10 39,0
543 «без оправки» 1,25 0,10 36,5
Из анализа графиков очевидно нижеследующее.
1. Как при обжиме по «свободной» схеме, так и по схеме «с оправкой» имеет место снижение интенсивности утолщения стенки по всем характерным участкам образцов с увеличением 30/Б0, а для участков обжатой зоны — еще и с уменьшением коэффициента обжима.
2. Для необжатого участка, так же как и для краевой зоны обжатого, численно утолщение при схеме «свободного» обжима несколько больше, чем при обжиме «с оправкой».
3. В цилиндрической части обжатой зоны конечное значение толщины стенки оказалось выше для обжима «с оправкой».
4. Изменение длины деформированных образцов в сравнении с исходной, оцененное параметром Н/Н0, подчинено закономерностям: удлинение тем интенсивнее, чем больше 30/Б0 и меньше К об Причем обжатые с оправкой образцы в итоге оказались длиннее штампованных без оправки.
Сравнение силового режима, отвечающего изучаемым здесь схемам обжима, по полученным на ИММ-4 данным (табл. 3) свидетельствует, что для деформирования идентичных по размерам образцов в матрицах с одинаковой геометрией требуются большие энергетические затраты при схеме «с оправкой», чем при «свободном» обжиме.
Это легко объяснимо как потерями на трение по поверхности контакта заготовки с оправкой, так и повышенным сопротивлением деформированию не обжимаемой зоны вследствие уменьшения степени свободы течения осаживающегося здесь металла. Перемещение в радиальном направлении здесь из-за наличия оправки возможно только от оси заготовки, в то время как для «свободного» обжима металл на этом участке осаживается с радиальным течением в двух направлениях, что считается менее энергозатратным.
Наблюдения за устойчивостью заготовок при обжиме по изучаемым схемам не выявили предполагавшегося преимущества схемы «с оправкой». При реализации обеих схем нарушение устойчивости в виде образования выпуклости поверхности на обжимаемом участке («бочка», «двойная бочка») происходило при Коб = 1,3 для 80/Б0 = 0,10 и 80/Б0 = 0,12, а для 80/Б0 = 0,1°5 ' и 80/Б0 = 0,21 — при Коб = 1,4.
Таким образом, можно сделать следующие выводы для изученных схем:
— использование схемы деформирования «с оправкой» в целом не обеспечивает расширения технологических возможностей обжима;
— рекомендовать использование данной схемы взамен «свободного» обжима следует лишь для тех случаев, где в результате штамповки не должен изменяться внутренний диаметр необжимаемой части изделия;
— представленные в работе графики могут служить для уточнения конечной формы и размеров полых толстостенных изделий, штампуемых в холодном состоянии с применением обжимных матриц с указанными параметрами из заготовок с 30/Б0 от 0,10 до 0,21.
Библиографический список
1. Трубные заготовки: технологический аспект раздачи и обжима / Е. Н. Сосенушкин [и др.] // Вестник МГТУ «Станкин». - 2010. - № 4 (12). - С. 36-40.
2. Коновалов, В. А. Формоизменение и силовой режим при обжиме толстостенных трубных заготовок : моногр. /
B. А. Коновалов. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2012. - 112 с.
3. Митин, О. Н. Компьютерное моделирование совмещения операций обжима, обжима с утонением и обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок / О. Н. Митин,
C. С. Яковлев // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2015. - № 10. - С. 14-20.
4. Пилипенко, О. В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении / О. В. Пилипенко. - 2000. - № 11. -С. 18-23.
5. Особенности формоизменения краевой зоны цилиндрического участка полых образцов с относительно толстой стенкой, обжатых в коничческой матрице / В. А. Коновалов [и др.] // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2014. - № 2 (130). - С. 68-72.
КОНОВАЛОВ Валерий Александрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Машиностроение и материаловедение». ГАКОВ Андрей Викторович, магистрант гр. Мм-142 факультета элитного образования и магистратуры. ЗАЯЦ Сергей Игоревич, магистрант гр. Мм-142 факультета элитного образования и магистратуры. Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 16.03.2016 г. © В. А. Коновалов, А. В. Гаков, С. И. Заяц
Книжная полка
Теоретические основы рекуперации тепловых потерь в мобильной компрессорной установке с применением холодильных циклов : учеб. пособие / В. Л. Юша [и др.]. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2015. - 66 ^
Рассмотрены способы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Представлены возможные структурные схемы мобильных компрессорных установок с системой рекуперации тепловых потерь. Для каждого из рассмотренных вариантов выполнен термодинамический анализ энергетической эффективности; установлена ее зависимость от основных режимных факторов, влияющих на работу установки. Приведены примеры решения задач и даны задачи для самостоятельного расчета различных систем рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Предназначено студентам, обучающимся по направлениям «Технологические машины и оборудование» и «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения».
