ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Сердюк Олексій Іванович

УДК 621.961.001

ДОСЛІДЖЕННЯ напрУжено-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МЕТАЛУ

У ШТАМПАХ ЗІ СКЛАДНИМ РУХОМ НОЖІВ І УДОСКОНАЛЮВАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВІДРІЗКИ П-ПОДІБНИХ ПРОФІЛІВ

Спеціальність: 05.03.05 – Процеси і машини обробки тиском

Автореферат

дисертації на здобуття наукового

ступеня кандидата технічних наук

Донецьк 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Приазовському державному технічному університеті (ПДТУ), Міністерства освіти і науки України, м. Маріуполь

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор

Капланов Василь Ілліч,

зав. кафедри “Обробка металів тиском”, ПДТУ

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Роганов Лев Леонідович,

Донбаська державна машинобудівна академія

(м. Краматорськ), зав. кафедри “Основи конструювання механізмів і машин”

кандидат технічних наук, доцент

Смирнов Євген Миколайович,

Донецький національний технічний університет

(м. Донецьк), заст. зав. кафедри “Обробка металів тиском”

Провідна установа: | Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, кафедра “Обробка металів тиском”, Міністерства освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться "27" червня 2004 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.052.01 у Донецькому національному технічному університеті (83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58), навчальний корпус,

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького національного технічного університету (83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, 2 навчальний корпус).

Автореферат розісланий "20" квітня 2004 р.

Учений секретар спеціалізованої ради Д.11.052.01,

доктор технічних наук, професор В.І. Алімов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

На сучасному етапі розвитку машинобудування проблема економічного використання енергоресурсів і металу при його переробці пред'являє все зростаючі вимоги до технології розділення вихідних матеріалів на заготовки. Рівень якості відрізаних заготовок диктується технологією наступної обробки. Тобто, без розробки процесу одержання якісних заготовок неможлива розробка ефективної технології виробництва деталей.

Актуальність теми. Для розділення сортового прокату використовують велику кількість різних способів, які нерівноцінні за своїми техніко-економічними показниками. При цьому в серійному і крупносерійному виробництві найбільш раціональними є безвідхідні способи розділення, здійснювані в штампах на пресах.

Даний технологічний процес добре вивчений і класифікований, а технологічні можливості дозволяють використовувати його як для відрізки сортових профілів простої форми, так і сортових фасонних профілів. Однак слід зазначити, що в технічній літературі відсутні або фрагментарно висвітлені відомості про механізм деформування, межі осередку деформації і характер напружено-деформованого стану при відрізуванні фасонних профілів. Відсутні рекомендації з вибору схем розділення, а використовувані технологічні процеси відрізки фасонних профілів не дозволяють робити заготовки високої якості.

Підвищення якості поверхонь розділення профілю, який розрізається, є особливо актуальним при виробництві готових виробів, де відрізка є основною технологічною операцією. Прикладом може служити клема роздільного рейкового скріплення залізничної колії.

У країнах СНД щорічно виготовляють кілька мільярдів заготовок із профільного прокату: це свідчить про очевидну актуальність робіт, спрямованих на удосконалювання існуючих і розробку нових технологій відрізки фасонних профілів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана у Приазовському державному технічному університеті. Відповідно до договору № 52/5639 від 01.01.1999 р. між ПДТУ й ВАТ “МК Азовсталь” виконана НДР "Розробка, виготовлення й освоєння оснащення і технології для виробництва клеми роздільного рейкового скріплення залізничної колії за ДСТ 22343-90", у якій автор брав участь у якості відповідального виконавця.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є підвищення якості П-подібних профілів на основі удосконалювання технології відрізки і розробки конструкції штампа зі складним рухом ножів.

Для досягнення поставленої мети вирішені наступні завдання:

-

-

-

-

-

-

Об'єкт дослідження. Технологія відрізки в штампах.

Предмет досліджень. Відрізка П-подібних профілів при складному рухові ножа.

Методи дослідження. В основу теоретичних досліджень були покладені методи теорії пластичності й обробки металів тиском, що включають методи математичного моделювання напружено-деформованого стану осередку деформації з використанням ліній ковзання. Експериментальні дослідження виконані з використанням фізичного моделювання і промислових випробувань з безпосереднім створенням силового навантаження, що забезпечує моделювання процесу при складному рухові ножа. Обробка й узагальнення результатів експериментальних досліджень ґрунтуються на стандартних методах теорії імовірності і математичної статистики.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:

-

-

-

-

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

1.

2.

3.

4.

Фактичний річний економічний ефект при виробництві 60 т. склав: 39 088 грн. Пайова участь автора – 27 361 грн.

Особистий внесок здобувача. Автор брав безпосередню участь в аналізі способів відрізки, систематизації і виборі найбільш перспективних, що забезпечують високоякісне відрізування П-подібних профілів. Розробив алгоритм розрахунку параметрів процесу відрізки і програмне забезпечення для його моделювання й аналізу. Розробив оригінальне штампове оснащення. Безпосередньо зіставив і проаналізував результати комп'ютерного моделювання й експериментальних даних.

Апробація результатів дисертації. Наукові і практичні результати дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на V-X регіональних науково-технічних конференціях (м. Маріуполь, 1998-2003 р.р.); Всеукраїнській науково-технічній конференції “Перспективні технології й обладнання обробки тиском у машинобудуванні і металургії” (м. Краматорськ, 1999-2001 р.р.); на Міжнародній науково-технічній конференції “Удосконалення процесів і обладнання виробництва й обробки металопродукції для металургії і машинобудування” (м.м. Краматорськ-Слов'янськ, 2000 р.)

Публікації. Матеріали дисертації викладені в дев'ятьох друкованих працях, з яких чотири опубліковані в фахових виданнях ВАК, чотири в збірниках тез доповідей наукових конференцій, один патент України.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 105 найменувань і чотирьох додатків загальним обсягом 156 сторінок. Обсяг основного тексту 138 сторінок. Загальна кількість ілюстрацій – 43 (з яких 11 – розташовані на окремих сторінках), 18 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність роботи, зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Виконано постановку мети і завдань дослідження. Розкрито наукову новизну отриманих результатів і їх практичну цінність, а також загальні відомості про публікації й апробацію роботи.

У першому розділі проаналізований сучасний стан розробок, спрямованих на удосконалення технології безвідхідної відрізки профілів у штампах, виконаний аналіз технічної літератури і патентної документації. Показано, що в технічній літературі відсутні або відбиті фрагментарно відомості про механізм деформування, межі осередку деформації і характер напружено-деформованого стану при відрізуванні фасонних профілів, зокрема П-подібних.

Значний внесок у розвиток і удосконалювання безвідхідної технології відрізки в штампах був зроблений такими вченими як Мещерін В.Т., Соловцов С.С., Тимощенко В.А., Коваленко В.Ф., Самсонов В.А., Роганов Л.Л., Ісаєв А.В. та іншими.

Систематизація їхніх робіт дозволила установити шляхи удосконалювання технології безвідхідної відрізки. Уперше виконаний аналіз відомих механічних схем стосовно до П-подібних профілів, визначені фактори, які значно впливають на геометричну точність і якість поверхні розділення, у тому числі:

-

-

-

-

Пояснено вплив вибору траєкторії відносного руху рухомого ножа на геометричну точність і якість поверхні розділення. Виконаний аналіз дозволив розробити класифікацію рухів рухомого ножа з урахуванням цих факторів (див. табл. 1). Розглянуті питання дозволили визначити завдання дослідження відповідно до мети роботи.

У другому розділі розглянуті технологічні параметри відрізки П-подібних профілів і особливості процесу при складному рухові ножа.

Уперше розроблений метод визначення напрямку переміщення рухомого ножа, при якому значення абсолютного осьового зазору (див. рис. 2) забезпечує однакові умови деформування на різних ділянках профілю. Так, для профілю П-подібного перерізу (див. рис. 1), при однаковому абсолютному осьовому зазорі величини відносних зазорів будуть зворотно пропорційні розмірам полиць у напрямку руху ножа.

Таблиця 1.

Класифікація рухів рухомого ножа, застосовуваних для відрізки

за схемою не цілком закритої відрізки

№ з/п | Рух | Створення активного поперечного затиску | Управління формоутворенням | Використання руху для відрізки П-подібних профілів

Поступальні рухи

1 | Ні | Ні | Так

2 | Ні | Ні | Так

3 | Ні | Так | Так

Реверсивні рухи

1 | Ні | Так | Так

2 | Ні | Так | Так

3 | Ні | Так | Так

Обертальні рухи

1 | Так | Так | Ні

2 | Так | Так | Ні

3 | Так | Так | Ні

Складні рухи

1 | Ні | Так | Ні

2 | Ні | Так | Так

3 | Ні | Так | Так

4 | Ні | Так | Так

Рис. 1 Схема відрізки ножем, який рухається поступально, профілю П-подібного перерізу. | При вертикальному переміщенні ножа найбільший розмір перерізу в напрямку руху ножа представлений відрізком MN. При малому значенні кута такий напрямок неприйнятний, якщо висота бічних полиць істотно перевищує товщину центральної полиці . Якщо ніж рухається під кутом до центральної полиці, то

розмір перерізу для лівої полиці визначається відрізком QN, центральної – відрізком DB, правої – відрізком BF, а в правій кутовій зоні цей розмір змінний. Найбільше його значення відповідає відрізку DF. Оптимальний напрямок переміщення ножа визначимо з умови мінімальної довжини відрізка DF:

; . | (1)

При рухові ножа під кутом , обраному за критерієм мінімуму відрізка DF, довжина перерізу по центральній полиці і бічній може відрізнятися, що приведе до перекручування форми поперечного перерізу. Тому оптимальним може виявитися такий напрямок, що забезпечить рівність відрізків DB і BF:

. | (2)

Для вибору оптимального напрямку руху рухомого ножа за двома критеріями складені алгоритм і розроблена програма для розрахунку на ЕОМ.

Для визначення енергосилових параметрів процесу відрізки необхідно переріз профілю розбити на ділянки. Сили і моменти, що діють на кожній ділянці, визначати незалежно від інших ділянок. Знаючи товщину елементів фасонного профілю визначати контактні сили і напруження, розглядаючи переріз профілю як переріз смуги. Підсумовуючи силові параметри на всіх ділянках, одержимо значення необхідних параметрів процесу відрізки.

П-подібний профіль, представлений на рис. 1, розбиваємо на 4 ділянки: 2 бічні полиці, а також ліву і праву частини горизонтальної полиці, тому що на останніх напрямок сил, що діють на рухомий ніж, протилежний.

Для визначення контактних сил і напружень, необхідних в енергосилових розрахунках процесу відрізки, використаний метод ліній ковзання при таких допущеннях:

-

-

-

Сили, що діють на контактних поверхнях (рис. 2) визначимо методом ліній ковзання за умови, що коефіцієнти тертя на контактних поверхнях задані. Для цього виконана побудова сітки ліній ковзання в пластичній області (рис. 3).

Сила, що діє з боку одиничної довжини смуги на ніж, на першому етапі відрізки визначається як:

, | (3)

де - вертикальна складова сили на одиничній довжині смуги на межі АС; - сила тертя на контактній поверхні АВ; - пластична постійна металу; - глибина проникнення ножа; - коефіцієнт тертя на контактній поверхні АС; - коефіцієнт тертя на контактній поверхні АВ; - кут, під яким лінії сімейства перетинають межу АВ; – кут повороту смуги.

Рис. 2 Схема розділення смуги без обмеження рухомості частин, що діляться. | Рис. 3 Статично припустима сітка ліній ковзання на першому етапі відрізки.

Для визначення кута повороту використовуємо рівняння суми моментів на одиничній довжині смуги щодо центра О:

, | (4)

де - сила тертя на контактній поверхні АС; - вертикальна складова сили на одиничній довжині смуги на межі АВ.

Перша стадія відрізування закінчується тоді, коли пластична деформація досягає центру осередку деформації (точка О).

У момент переходу від першої стадії до другої розміри осередку деформації будуть фіксовані і відомі (). Тому повинні бути також однаковими нормальні контактні напруження, визначені за сіткою ліній ковзання для першої стадії (див. рис. 3), і за сіткою ліній ковзання для другої стадії, представленої на рис. 4.

а) б)

Рис. 4 Сітка ліній ковзання на другій стадії відрізки: а) напрямок сил тертя на першій і другій стадіях однакові; б) напрямок сил тертя зміниться на протилежний.

Для визначення нормальних контактних напружень на другій стадії використовуємо систему трьох рівнянь: |

(5)

де - горизонтальна складова сили, що діє з боку пластичних зон I, II і нижнього ножа, на тверду зону III на одиничній довжині смуги;

- вертикальна складова рівнодіючої сили на межі CEOFAB на одиничній довжині смуги;

- момент сил, що діють на межі твердої зони III на одиничній довжині смуги щодо центра осередку деформації О.

Для визначення компонентів рівнянь (5) будуємо сітку ліній ковзання, крайні лінії якої проходять через точку О, а початковими лініями є дуга окружності LE з центром у точці С (лінія ) і LF з центром у точці А (лінія ). Побудову сітки ліній ковзання виконуємо з використанням ЕОМ. При цьому величину кута повороту ліній між двома суміжними точками приймаємо однією і тією ж для всіх ділянок і визначаємо в процесі рішення задачі таким чином, щоб розбіжність між положенням точки ( ) і центром осередку деформації в точці О, прийнятої за початок координат, не перевершувала заданого значення. Координати усіх вузлових точок і значення параметра визначаємо за виразом: .

Якщо напрямок сил тертя на першій і другій стадіях не зміниться (див. рис. 4а), то початкова точка параметра визначається як: .

Якщо напрямок сил тертя на другій стадії зміниться на протилежний (див. рис. 4б), то початкова точка параметра визначиться як: .

Використовуючи систему трьох рівнянь (5) визначимо середнє напруження в точці О, силу , довжину осередку деформації , коефіцієнт тертя на контактній поверхні АС.

Сила, що діє на верхній ніж на одиничній довжині смуги на другому етапі відрізки:

. | (6)

Сила, визначена за виразом (6), не повинна перевищувати верхню оцінку сили при заданому значенні . Таку оцінку можемо одержати, якщо здійснюється простий пластичний зсув перемички. Сила, що діє на верхній ніж на одиничній довжині смуги при пластичному зсуві, визначається за формулою:

. | (7)

Якщо , то пластична деформація в приконтактній зоні неможлива і поточне значення сили визначається за виразом (7). Процес відрізки закінчується тоді, коли глибина проникнення ножа досягає значення, що відповідає відриву частини, що відрізається, від смуги.

Розроблено програму (рис. 5) для моделювання процесу відрізки смуги на характерних етапах за запропонованими теоретичними залежностями. У табл. 2 наведений розрахунок контактного тиску на межі АС при різних коефіцієнтах тертя без обмеження рухомості частини, що відрізається, і смуги.

У третьому розділі запропоновані два складних рухи, що забезпечують відрізку П-подібних профілів (табл. 3). Перший рух здійснюється в два етапи. На першому етапі виконується поворот ножа навколо осі на визначений кут , а на другому – ніж робить поступальний рух у вертикальній площині (рух №1, табл. 3). Другий рух виконується таким чином, що обертальні навколо осі і поступальні вертикальні рухи здійснюються одночасно (рух №2, табл. 3).

Рис. 5 Вікно розробленої програми з результатами моделювання.

Таблиця 2

Контактний тиск на межі АС при різних коефіцієнтах тертя на межі АС і АВ за умови , мм (перехід від першої стадії до другої позначений: I II) |

Контактний тиск , одиницях k, при коефіцієнтах

0,10 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | 0,30 | 0,35

0,01 | 5,69 | 6,98 | 8,41 | 9,95 | 11,41 I II | 11,61

0,02 | 7,81 | 9,07 | 10,43 | 11,95 I II | 12,07 | 12,41

0,03 | 9,46 | 10,73 | 12,06 | 12,78 | 12,83 | 13,17

0,04 | 10,90 | 12,16 | 12,89 I II | 13,07 | 13,43 | 13,89

0,05 | 12,16 | 13,21 I II | 13,65 | 13,95 | 14,48 | 14,60

0,06 | 13,31 | 13,68 | 14,11 | 14,38 | 14,90 | 14,95

0,07 | 14,05 I II | 14,41 | 14,60 | 14,70 | 15,22 | 15,21

0,08 | 14,39 | 14,79 | 15,12 | 15,35 | 15,36 | 15,40

0,09 | 15,37 | 15,30 | 15,36 | 15,56 | 15,81 | 15,97

Таблиця 3

Доповнена класифікація складних рухів ножів

№ з/п | Рух | Створення активного поперечного затиску | Управління формоутворенням | Використання руху для відрізки П-подібних профілів

1 |

Так | Так | Так

2 |

Так | Так | Так

Рис. 7 Залежність контактного тиску від відносної глибини проникнення ножів, без обмеження рухомості частин, що розділяються: 1, 2 - розрахункові криві; 3, 4, 5 - експериментальні криві; 6 - пластичний зсув.

Перевірка запропонованих теоретичних залежностей щодо визначення енергосилових параметрів і поліпшення геометричних характеристик при відрізанні П-подібних профілів при складному рухові ножа виконувалася на спеціально розробленому штамповому оснащенні.

Побудовані експериментальні і теоретичні залежності (рис. 7) наочно свідчать про правильний теоретичний аналіз напружено-деформованого стану металу в осередку деформації. Відхилення порівнюваних величин не перевищує 12,5 % при усередненому значенні коефіцієнта тертя в умовах комп'ютерного моделювання.

У табл. 4 наведені результати вимірів геометричних характеристик, розділення виконувалося за схемою не повністю закритої відрізки з пасивним поперечним затиском при різних значеннях попереднього повороту частини, що відрізається, на першому етапі.

Таблиця 4

Експериментальні значення параметрів, що характеризують геометричну точність відрізаних

заготовок, отриманих на лабораторній установці

Параметри, що характеризують

точ-ність відрізаних заготовок | Попередній поворот смуги на кут , град., мм

0 | 5 | 7 | 11

Утяжка повздовжня - , мм | 11 | 8 | 7,6 | 9

Утяжка поперечна - , мм | 2,5 | 2,0 | 1,8 | 1,9

Вм’ятина повздовжня - , мм | 14 | 9,0 | 9,0 | 9,0

Вм’ятина поперечна - , мм | 2,0 | 1,5 | 1,4 | 1,5

Кут скосу торця - , град | 1,55 | 1,15 | 1,12 | 1,13

У четвертому розділі представлені результати промислового впровадження технологічного процесу відрізки клеми за однією із запропонованих механічних схем при складному рухові ножа.

Рис. 8. Фотознімки клем відрізаних за чотирма варіантами, масштаб 1:4. | Промислові випробування розробленого штампового оснащення проводили в цеху рейкових скріплень ВАТ “МК Азовсталь”. Розроблене і виготовлене штампове оснащення встановлювалося на прес моделі КВ2534 силою 2,5 МН. Конструкція штампа передбачала можливість відрізки за 4 варіантами. Варіант №1 - кут попереднього повороту 0. Варіант №2 – кут попереднього повороту 15. Варіант №3 - кут попереднього повороту 0, донна частина смуги розташована під кутом 45 до горизонту. Варіант №4 - кут попереднього повороту 0, коротка полиця вгору.

Результати вимірів дев'яти показників геометричної точності відрізаних клем (див. табл. 5) і зовнішній вигляд їхніх поперечних перерізів (див. рис. 8) переконливо свідчать про те, що застосу-

вання складного обертально-поступального руху змінює напружено-деформований стан в осередку деформації і поліпшує геометричні характеристики відрізаних клем.

Введення нового показника якості обумовлене тим, що більшість геометричних дефектів утворюється в результаті повороту заготовки у вертикальній площині в процесі відрізки, а при складному обертально-поступальному рухові заготовка може повертатися як у вертикальній, так і в осьовій площинах, викликаючи деформацію елементів профілю. Мінімальна депланація (див. табл. 5) спостерігається в клемі, відрізаної за варіантом №3.

Це обумовлено тим, що при розділенні П-подібного профілю оптимальним напрямком поступального руху є рух, при якому довжина перерізів окремих елементів профілю рівна або мінімальна - для клеми 39 - 45 до горизонту (визначено на підставі розробленої методики).

Таблиця 5

Значення показників, що характеризують геометричну точність відрізаних клем

на розробленому штамповому оснащенні

Величини, що характеризують
точність відрізаних клем | ДСТ

22343-90 | Варіанти відрізки клеми | Зміна величин за відношенням
до варіанту №1, %

1 | 2 | 3 | 4 | 2 | 3 | 4

Утяжка повздовжня - , мм | 15,0 | 16,0 | 0 | 8,0 | 0 | -100 | -50 | -100

Утяжка поперечна - , мм | 3,0 | 5,5 | 0 | 2,0 | 0 | -100 | -64 | -100

Вм’ятина повздовжня - , мм | 15,0 | 16,0 | 14,0 | 13,0 | 15,0 | -13 | -19 | -6

Вм’ятина поперечна - , мм | 3,0 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | -33 | -33 | -33

Глибина хвилі на торці - , мм | 4,0 | 5,0 | 2,0 | 2,0 | 1,5 | -60 | -60 | -70

Кут скосу торця - , град. | 3,7 | 2,5 | 1,43 | 2,5 | 1,43 | -43 | 0 | -43

Депланація дна - , мм | - | 2,2 | 4,0 | 0,5 | 2,5 | +82 | -77 | +14

Депланація високої полиці - , мм | - | 3,5 | 3,5 | 1,2 | 3,5 | 0 | -66 | 0

Депланація низької полиці - , мм | - | 3,0 | 1,5 | 1,0 | 2,5 | -50 | -67 | -17

ВИСНОВКИ

Для розділення фасонного профільного прокату на металургійних і машинобудівних підприємствах використовують різні способи відрізки. Забезпечити геометричну точність, високу якість поверхні розділення при мінімальній собівартості дозволяє група способів відрізки зсувом, яка здійснюється в штампах на пресах. Однак, як показав аналіз технічної літератури, область застосування цієї технології обмежена можливістю розділення сортового прокату простої форми (коло, квадрат, смуга, шестигранник). Спроби використовувати цю технологію при розділенні сортових фасонних профілів, зокрема П-подібних, приводить до того, що заготовки, які відрізаються, не відповідають вимогам нормативно-технічної документації.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Основний зміст дисертації опублікований у наступних роботах:

1. Ка-п-ла-нов В.И., Ди-а-ма-н-то-пу-ло К.К., Се-р-дюк А.-И. Ана-лиз ме-ха-ни-че-с-ких схем и спо-со-бов ра-з-де-ле-ния от-к-ры-тых про-фи-лей на за-го-то-в-ки // Ві-с-ник При-азов-сь-ко-го дер-жа-в-но-го тех-ні-ч-но-го уні-вер-си-те-ту: Зб.на-ук.пр. – Ма-рі-у-поль, 1999. – Вип. 8. – С. 83-85.

2. Ди-а-ма-н-то-пу-ло К.К., Ле-ва-н-до-в-с-кая И.В., Се-р-дюк А.-И. О ре-з-ке по-ло-сы па-рал-ле-ль-ны-ми но-ж-ма-ми // Удо-ско-на-лен-ня про-це-сів та об-ла-д-нан-ня об-ро-б-ки ме-та-лів ти-с-ком у ма-ши-но-бу-ду-ван-ні та ме-та-лу-р-гії: Зб.на-ук.пр. – Кра-ма-торськ: ДДМА, 2000. – С. 129-131.

3. Ди-а-ма-н-то-пу-ло К.К., Ле-ва-н-до-в-с-кая И.В., Се-р-дюк А.-И. О ра-з-ре-з-ке про-ка-та в шта-м-пе при сло-ж-ном дви-же-нии но-жа // Удо-ско-на-лен-ня про-це-сів та об-ла-д-нан-ня об-ро-б-ки ме-та-лів ти-с-ком у ма-ши-но-бу-ду-ван-ні та ме-та-лу-р-гії: Зб.на-ук.пр. – Кра-ма-торськ – Сло-в'янськ: ДДМА, 2000. – С. 279-282.

4. Се-р-дюк А.-И. Оп-ти-ми-за-ция тех-но-ло-гии от-ре-з-ки за-го-то-вок от по-ло-сы П-об-ра-з-но-го се-че-ния // Удо-ско-на-лен-ня про-це-сів та об-ла-д-нан-ня об-ро-б-ки ме-та-лів ти-с-ком у ма-ши-но-бу-ду-ван-ні та ме-та-лу-р-гії: Зб.на-ук.пр. – Кра-ма-торськ: ДДМА, 2001. – С. 87-90.

5. Се-р-дюк А.-И. Ана-ли-ти-че-с-кое опре-де-ле-ние оп-ти-ма-ль-но-го на-пра-в-ле-ния пе-ре-ме-ще-ния но-жей при бе-зо-т-хо-д-ном ра-з-де-ле-нии от-к-ры-тых про-фи-лей // Тез. до-клад. IX ре-ги-о-нальн. на-у-ч.--техн. кон-ф. (Ма-ри-у-поль, 25-27 ап-ре-ля 2002 г.) – Ма-ри-у-поль, 2002. – Т.1. – С. 62-63.

6.-Сердюк-АИ. Оптим-из-ац-и-я технологии -разделения -от-к-рытых про-ф-иле-й на заго-товки --Тез. доклад. I -региональн. науч-т-ехн. конф. (Мариуполь, 25-27 апр-ел-я -г.) –--Мариуп-оль, 2--– Т.1. – -С. 64

7. С-ер-д-ю-к -АИ., Х-асхачих ОН-П-у-ти пов-ыш-е-ния к-а-че-ства по-ве-рхности с-р-еза при безотх-одной отре-зк-е-открытых--про-филей в ш-тампах-/-Тез. доклад. -X -региональн. науч-т-ехн. конф. (Мариуполь, 21-22 апрел-я -г.–-М-ар-иуполь20-– Т. II-– С.-83-84--

8.-С-ер-дю-к А.И К-ла-сс-ификация--сложных движен-ий при раз-де-л-ительных -о-пер-ациях в ш-тампах-/-Тез. доклад. -X -региональн. науч-т-ехн. конф. (Мариуполь, 21-22 ап-ре-ля-2003 г.-–-М-ариупо-ль--. – -Т.II. –--С.-8-.

9. Пат. 36004 А Укра-ї-на, МКI В23D23/00. Штамп для по-ді-лу про-фі-ль-но-го про-ка-ту / К.К. Ді-а-ма-н-то-пу-ло, Е.В. Грі-ма-ні, В.М. Ба-р-ду-сов, А.-І. Се-р-дюк. – № 99095194; За-явл. 21.09.1999, Опубл. 16.04.2001, Бюл.№3.

У наведених роботах автору належить наступне:

[1] – сформулював вимоги, що пред’являються до механічних схем для забезпечення високоякісної відрізки П-подібних профілів у штампах; [2] – розробив математичну модель для визначення енергосилових і геометричних параметрів процесу на першому етапі розділення, яка відрізняється від відомих тим, що рівняння рівноваги складене з урахуванням сил тертя, які діють на контактних поверхнях осередку деформації; [3] – виконана побудова статично припустимих сіток ліній ковзання на другому етапі розділення. Складено рівняння рівноваги, що дозволяє визначити довжину осередку пластичної деформації; [4] – теоретично обґрунтовані схеми складного обертально-поступального руху ножа, що забезпечують високоякісну відрізку П-подібних профілів у штампах; [5] – розроблений і теоретично обґрунтований метод визначення напрямку відрізки при поступальному рухові ножа П-подібних профілів з урахуванням напружено-деформованого стану металу в осередку деформації і геометричних характеристик профілю. Виконано розрахунок напрямку відрізки для П-подібного профілю з кутом розкриття полиць і -співвідношенням товщини полиці -до товщини стінки--; [6] – проведені стендові випробування розробленого штампового оснащення для виробництва -ДСТ 22343--90-; [7] – проаналізував-результати -впровадження штампа для виготовлення клеми за -ДСТ 22343--90-у цеху рейкових -скріплень ВАТ “МК Азовсталь”. [8] – розробив--класифікацію рухів-рухомого ножа -для розділення-П-подібних профілів з урахуванням створення -в процесі відрізки -активного -поперечного затиску-; [9] – запропонував виготовити штовхач, який взаємодіє з ножем з можливістю переміщення уздовж своєї осі, а штовхач, який взаємодіє через важіль з рухомим ножем виконати довший від штовхача рухомого повзуна на величину обумовлену зі співвідношення: , де - різниця довжин двох штовхачів; - радіус дуги, що описує точка контакту штовхача і важеля з центру повороту рухомого ножа; - кут попереднього повороту профілю, що розділяється.

АНОТАЦІЯ

Сердюк О.І. “Дослідження напружено-деформованого стану металу в штампах зі складним рухом ножів і удосконалення технології відрізування П-подібних профілів” – рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.03.05. “Процеси і машини обробки тиском”. Донецький національний технічний університет, Донецьк 2004.

Дисертація присвячена вирішенню актуального завдання удосконалення технології безвідходного розділення в штампах з метою підвищення геометричної точності і якості поверхні розділення при відрізанні П-подібних профілів. На основі виконаного аналізу механічних схем розділення і виконаної класифікації рухів рухомого ножа стосовно до фасонних профілів визначені фактори, які мають вплив на геометричну точність і якість поверхні розділення. В роботі показано, що для якісного різання профілів, які мають складну форму поперечного перерізу, потрібний складний рух рухомого ножа. Розроблені в дисертації технологічні і конструктивні рішення при відрізанні профілів П-подібного перерізу можуть бути основою для розробки технології різання в штампах профілів складної геометричної форми, у тому числі гнутих профілів, сортових, листових, гофрованих і спеціального призначення, які мають різну форму поперечного перерізу.

Ключові слова: відрізний штамп, відрізка зсувом, П-подібний профіль, складний рух, вибір напрямку відрізання.

АННОТАЦИЯ

Сердюк А.И. “Исследование напряженно деформированного состояния металла в штампах со сложным движением ножей и совершенствование технологии отрезки П-образных профилей” – рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 “Процессы и машины обработки давлением”. Донецкий национальный технический университет, Донецк 2004.

Диссертация посвящена решению актуальной задачи совершенствования технологии безотходного разделения в штампах с целью повышения геометрической точности и качества поверхности разделения при отрезке П-образных профилей. На основе выполненного анализа механических схем разделения и выполненной классификации движений подвижного ножа применительно к П-образным профилям выделены факторы, оказывающие влияние на геометрическую точность и качество поверхности разделения. В работе показано, что для качественной отрезки профилей, имеющих сложную форму поперечного сечения, требуется сложное движение подвижного ножа.

Впервые разработан и теоретически обоснован метод определения направления отрезки при поступательном движении ножа угловых и П-образных профилей с учетом напряженно-деформированного состояния металла в очаге деформации и геометрических характеристик данных профилей. В случае одинаковой толщины отдельных элементов П-образного профиля и угле между смежными полками оптимальное направление отрезки по предложенной методике составляет с полками угол .

Разработана математическая модель для определения энергосиловых и геометрических параметров процесса на первом этапе разделения, отличающаяся тем, что уравнение равновесия составлено с учетом сил трения, действующих на контактных поверхностях очага деформации. Подтверждены результаты известных исследований, согласно которым при значениях коэффициентов контактного трения в диапазоне от 0,25 до 0,30 глубина распространения деформации на первом этапе находится в пределах . Установлено влияние контактного трения на глубину распространения пластической деформации на первом этапе разделения. Уменьшение коэффициента трения до значения приводит к увеличению глубины распространения деформации . Разработан комплекс программного обеспечения, позволяющий определять технологические параметры процесса разделения фасонных профилей и моделировать процесс разделения на характерных этапах методом линий скольжения.

Исследовано напряженно-деформированное состояние очага деформации на этапе пластического сдвига для двух случаев: поворот отрезаемой части и полосы ничем не ограничен; поворот отрезаемой части ограничен опорой. Установлено, что на угол поворота отрезаемой части и величину контактного давления на границе инструмент – заготовка оказывает влияние относительный осевой зазор: при этом с увеличением относительного осевого зазора контактное давление уменьшается, а угол разворота полосы увеличивается. Использование опоры в качестве ограничителя разворота отрезаемой части целесообразно только тогда, когда расстояние от плоскости разделения до опоры минимально и не превышает . Увеличение указанного значения приводит к увеличению контактного давления на границе инструмент – заготовка. При этом увеличивается область пластической деформации и, как следствие, ухудшается геометрическая точность и качество поверхности разделения.

На основе теоретического анализа напряженно-деформированного состояния при отрезке составного элемента открытого профиля - полосы при различных условиях разработаны две схемы сложного вращательно-поступательного движения подвижного ножа, обеспечивающие повышение геометрической точности и улучшение качества поверхности разделения фасонных профилей.

Экспериментально установлено, что при отрезке П-образного профиля при сложном движении ножа геометрическая точность каждой из шести характеристик отрезанных образцов увеличивается на 13 - 60%.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования явились основой разработки конструкции штамповой оснастки для производства клеммы раздельного рельсового скрепления ГОСТ 22343-90 с учетом напряженно-деформированного состояния в очаге деформации при сложном вращательно-поступательном движении ножей.

Разработанные в диссертации технологические и конструктивные решения при отрезке открытых профилей П-образного сечения могут быть основой для разработки технологии отрезки в штампах профилей сложной формы, в том числе гнутых профилей, сортовых, листовых гофрированных и специального назначения, имеющих разнообразную форму поперечного сечения.

Ключевые слова: отрезной штамп, отрезка сдвигом, П-образный профиль, сложное движение, выбор направления отрезки.

THE SUMMARY

Serdjuk A.I. "The exploration is intense of the deformed condition of metal in dies with complex movement of knifes and perfecting of technology cuts of П-shaped structures" – manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Candidate of Technical Sciences on a speciality 05.03.05 "Processes and machines of processing by pressure”. Donetsk National Technical University, Donetsk 2004.

The dissertation is devoted to the decision of an actual problem of perfection of technology of without waste division in stamps with the purpose of increase of geometrical accuracy and quality of a surface of division at a piece of П-shaped structures. On the basis of the executed analysis of mechanical circuits of division and the executed classification of movements of a mobile knife with reference to open structures the factors influencing geometrical accuracy and quality of a surface of division are allocated. In work it is shown, that for qualitative are sharp the structures having the complex form of cross-section section, complex movement of a mobile knife is