Обработка материалов давлением №1 (19), 2008 201
УДК 621.771.29.6
Алиев И. С.
Матвийчук В. А.
РАЗВИТИЕ ЛОКАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
Локальные методы обработки металлов давлением обладают рядом технологических
преимуществ. Локализация очага деформации позволяет изготавливать необходимые, в т.ч.
крупногабаритные изделия, при относительно небольших усилиях деформирования и
использовании оборудования малой мощности. Ограниченная площадь приложения усилий
обусловливает гидростатический подпор пластической зоны преимущественно за счёт
прилежащих слоёв деформируемого материала. При этом наблюдается относительно
не
высокий уровень контактных напряжений, что весьма благоприятно влияет на стойкость и
долговечность технологической оснастки. Эта же особенность локальных методов позволяет
формировать развитые тонкостенные элементы изделий сложной формы [1-3].
Несомненным преимуществом локальных методов является также то, что
целенаправленное приложение сосредоточенных сил обеспечивает уникальные возможности
процесса деформирования, такие как вскрытие внутренней полости трубы
при поперечно-
винтовой прокатке; формирование остаточных напряжений сжатия вблизи поверхности
изделий при поверхностном деформировании и пр.
За последнее время значительное развитие получил такой локальный метод обработки
металлов давлением, как штамповка обкаткой, которая включает процессы торцевой
раскатки и сферодвижной штамповки. Реализованная в процессах штамповки обкаткой
локальная ротационная схема обработки позволяет изготавливать
при закрытой раскатке (в
матрицах-калибрах) изделия сложного профиля с высокой точностью и чистотой
поверхности при высокой производительности [3].
К ограничивающим технологические возможности процессов штамповки обкаткой
факторам относятся, прежде всего, разрушение деформируемого материала, потеря
устойчивости заготовки и возникновение неблагоприятных контактных напряжений,
снижающих стойкость оснастки и точность изделий [4, 5]. Кроме того, значительный интерес
представляет
решение проблемы обеспечения заданных служебных характеристик изделий.
Целью данной работы является анализ факторов, ограничивающих технологические
возможности, а также разработка путей развития и совершенствования локальных
ротационных процессов штамповки обкаткой (ШО).
Технологические возможности процесса в значительной мере обусловлены
реализуемой схемой раскатки. Рассмотрим пути расширения технологических возможностей
процессов ШО связанные с использованием ряда
технологических схем.
1. Процессы высадки и отбортовки раскаткой буртов на трубчатых заготовках
Технологические возможности процесса раскатки трубчатых заготовок
ограничиваются, главным образом, потерей устойчивости выставленной под высадку части
заготовки в виде её искривления с последующим складкообразованием, а в ряде случаев и
разрушением.
Для оказания определяющего воздействия на деформируемость и стойкость
заготовки, при разработке технологических процессов ШО, особенно важным является
умение управлять направлением течения материала
с помощью создания направленного
вектора силы трения на контакте валка с заготовкой. Экспериментальные исследования
кинематики движения частиц заготовки на контакте с валком показали, что направление
течения металла приконтактной зоны зависит от ряда параметров. Основными из них, при
раскатке коническим валком, являются угол наклона
α
оси валка по отношению к оси
заготовки, а также величина и направление смещения вершины валка
δ
по отношению к
центру вращения заготовки (рис. 1).
С увеличением угла
α
и величины смещения
δ
усиливается центробежное течение металла.