автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.07, диссертация на тему:Исследование деформационного формообразования деталей машин с использованием электрогидроимпульсной технологии

з

Національний технічний університет України „ «Київський політехнічний інститут»

ся із ^

^ а и

Пижик Ганна Олегівна

УДК 621.357.64

ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙНОГО ФОРМОУТВОРЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ЕЛЕКТРОГІДРОІМПУЛЬСНОЇ

ТЕХНОЛОГІЇ

Спеціальність: 05.03.07 — процеси фізико-технічної

обробки

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ, 2000

Робота виконана в Одеській державній академії холоду на кафедрі систем автоматичного проектування

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Мещеряков Г.М.

(Одеська державна академія холоду )

Офіційні опоненти:

Провідна установа:

1. доктор технічних наук, професор., зав. відділом термомеханічної обробки тугоплавких матеріалів

Ковальчснко М.С.

(Інститут проблем матеріалознавства НАН України, м. Київ)

2. Кандидат технічних наук, доцент, зав.

відділом силових імпульсних систем Малюшевський П.П.

(Інститут імпульсних процесів і технологій, м. Миколаїв)

І

Харківський державний політехнічний університет, кафедра “Різання матеріалів і ріжучі інструменти”

Захист відбудеться « У9 » Ч&Р&НЯ 2000 р. о 45-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.15 при Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 252056, м. Київ, просп. Перемоги, 37, корп.19, ауд. 417

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» за адресою: 252056, м. Київ, просп. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий “ ТіїРІХВНЯ 2000р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої Ради д.т.н.,проф.

Головко Л.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Елекгрогідроімпульсне (ЕГІ) формоутворення є ефективним процесом виготовлення деталей машин методом пластичної деформації. В умовах високошвидкісної деформації, яка властива електричному вибуху (ЕВ), підвищення пластичності металу не знайшло, на наш погляд, достатнього пояснення, бо звісно, що при зміцненні металів методом пластичної деформації з підвищенням швидкості навантаження пластичність падає, а ефект наклепу збільшується.

Висунута гіпотеза, що суть явища в умовах ЕВ зв’язана з фізичною взаємодією деформуємого металу з зовнішнім середовищем, в якому розвивається деформація. Поведінка металу у цьому випадку описується ефектом Ребіндера, який полягає в адсорбційній пластифікації металу у середовищі поверхнево-активних речовин (ПАР).

Основною концепцією роботи є використання ефекту Ребіндера в умовах імпульсного навантаження і хвильової знакозмінної деформації металу. Вважаємо, що в указаних умовах можливо очікувати особливого розвипу дислокаційних реакцій, що може призвести до підвищення пластичності деформуємого металу.

Підвищення технологічної ефективності ЕП процесу формоутворення дозволяє очікувати поліпшення якості виробів, отриманих пластичною деформацією, розширити диапазон застосування процесу при деформаційній обробці сплавів низької пластичності.

Мета роботи полягає у виявленні функціональних зв’язків перетворення енергії при ЕВ, у розробці алгоритмів керування вихідними технологічними параметрами, у розробці способів підвищення технологічної ефективності формоутворення деталей машин в умовах імпульсного иаваїггажешія та хвильової знакозмінної деформації металу, яка протікає у адсорбційно-активному середовищі, а також у тому, щоб запропонувати ефективні технологічні процеси із застосуванням ЕП деформації металів.

Основні задачі роботи:

- підвищити ефективність формоутворення пластичною деформацією при застосуванні ЕП обробки;

- вивчити особливості високошвидкісної деформації у адсорбційно-активному середовищі;

- виявити функціональні залежності процесу, скласти алгоритм технологічного керування продуктивністю та якістю виробу;

- розробити технологічні процеси формоутворення та підвищення точності виробів в умовах адсорбційної пластифікації металу.

Наукова новизна:

- вперше показано, що абсорбційна пластифікація металу відбувається більш інтенсивно в умовах швидкісної деформації, яка зумовлена ЕВ. Дано пояснення причин відсутності локального потоншення деформуємого металу в процесі витягування як наслідок високої пластичності, яка викликана дією поверхнево-активних речовин;

- показана можливість, змінюючи енергетичний рівень адсорбції, керувати переходом в’язкого стану металу в крихкий стан і, таким чином, керувати розвитком тріщини як показником оброблюваності металу високої міцності в розділовій технології;

- показана роль хвильового навантаження металу, який виник внаслідок ЕВ, як фактору, що активує хід дислокаційних реакцій та формування двійників, які впливають на процеси деформації.

Одержані результати є істотним доповненням до наукових уявлень про фі-зико-хімічну механіку матеріалів, яка стосується впливу ПАР на технологічну деформацію.

На захист виносяться:

- наукове обгрунтування фізичних аспектів високошвидкісної пластичної деформації, зумовленої впливом хвильового знакозмінного навантаження металу, яке впливає на процеси ашгіляції дислокацій;

- роль хвильового імпульсного навантаження, яке виникає в умовах ЕВ, на процеси структурних та субструктурних перетворень, які обумовлюють фізичний стан металу, підданого пружньо-пластичної, а також обмеженої пружньої деформації;

- фізична модель переходу в’язкого стану металу в крихкий стан, як наслідок динамічних процесів в усті тріщини, які зумовлені імпульсною деформацією у середовищі ПАР;

- технологічні рекомендації по підвищенню ефективності формоутворення деталей машин із застосуванням ЕВ в умовах адсорбційної пластифікації металу;

- розроблені алгоритми керування процесами деформаційного формоутворення стосовно операцій витягування, штампування, прецизійної калібровки розмірів з урахуванням факторів, які підвищують ефективність цих процесів.

Практична цінність:

- показана роль адсорбційно-пластифікуючого ефекту в умовах ЕВ на інте-

з

нсивність пластичної деформації. При енергії імпульсу 180 Дж (U = 60 кВ, С = 0,1 мкФ) глибина витягування збільшилась у 2,5 рази;

- отримано 10-кратне зниження енергії імпульсу при рівновеликій величині витягування у середовищі з ПАР (W=180 Дж) і в інактивному середовищі (W=2000 Дж);

- встановлена можливість керування граничною величиною витягування, яка не викликає руйнування, шляхом зміни енергетичного рівня адсорбції;

- розроблена технологія витягування, яка виключає локальне потоншення металу в умовах адсорбційної пластифікації, що є наслідком гомогенності його течії при деформації. Значне зниження потоншення дозволяє підвищити граничну глибину витягування без застосування спеціальної оснастки, за допомогою якої знижують вплив на деформацію цього явища;

- запропоновано пристрій, раніш не застосовувавшийся у практиці ЕВ, який дозволяє реєструвати динаміку процесу розвитку деформації та визначати кінцевий результат витягування. Для управління процесом використовується струминна техніка;

- розроблено метод якісної оцінки пружньої післядії деформованого металу.

Показана можливість управління цим параметром, що дозволяє керувати точністю формоутворення; •

- розроблено метод коректування розмірів пластичною деформацією на «упор», яка протікає у контейнерах. Точність і малий статистичний розкид розмірів дозволяють виключити у ряді випадків застосування контрольно-вимірювальної операції, замінюючи її описаним методом деформаційного коректування розмірів;

- розроблено ряд технологічних процесів із застосуванням ЕП технології. Ефективно в умовах адсорбційної пластифікації проходять процеси калібровки вузьких щілин, відновлювання розмірів виношених деталей, формоутворення штампуванням та інше.

Наукова та технічна новизна одержаних результатів дозволяє підійняти на більш високий технічний рівень застосування ЕГІ технології.

Публікації і апробація роботи.

Результати експериментів одержали підтвердження при виконанні досліджень в Інституті імпульсних процесів і технологій НАН України (м. Миколаїв). По результатам виконаних робіт опубліковано 7 друкованих праць. Результати роботи опубліковані на міжнародному симпозіумі по нетрадиційним технологіям «New Developments in Sheet Metal Forming Technology», який проходив в Am-

стердамі у 1997 р. Доклад на Ш Науковій школі НАН України по імпульсним процесам.

Структура і об’єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, восьми частин, загальних висновків, списку літератури, який складається із 58 назв. Об’єм роботи складає 136 сторінок основної частини, включаючи 36 малюнків і 10 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першій частині описується процес електровибухової деформації, приводяться основні фізичні і технологічні залежності. Досліджується вплив на процес деформації енергії розряду, а також диференційний вплив енергетичних компонентів, якими визначається енергія імпульсу - ємність нагромаджувача енергії, напруга.

Розроблено алгоритм керування процесом динамічного перетворення енергії, особливості якого необхідно враховувати при формуванні моделі технологічного формоутворення.

Частина друга. Науковою основою досліджень прийняті положення фізи-ко-хімічної механіки матеріалів, яка розглядає вплив на процес технологічної деформації такої властивості рідини як адсорбція (ефект Ребіндера).

Запропонована модель процесу, яка лягла в основу розробки методики дослідження. Формування моделі створено на основі розгляду фізичних основ адсорбції, впливу адсорбції на поверхневу енергію.

У моделі пропонується розглянути роль хвильового імпульсного навантаження, яке виникає в умовах ЕВ, який підвищує адсорбційну активність поверхні, що призводить до додаткового зниження поверхневої енергії і, таким чином, стимулює анігіляцію дислокацій.

У третій частині описана методика проведення експериментів. Описані пристрої і способи управління експериментальними установками для досліджень в галузі пружньої та пружньо-пластичної деформації.

Приведено енергетичний аналіз одиничного акту дії на деформуємий метал і розрахунок характеристик розрядів на основі осцилограм розрядних струмів.

Обгрунтовано застосування хемосорбіруючихся речовин з оцінкою впливу таких присадок як сірка, хлор і фосфор на поверхневу енергію металу.

Обгрунтована оцінка мікротвердості як способу оцінки деформаційних процесів і усередненої густоти дислокацій.

Приведена оцінка стабільності досліджуваних процесів і оцінка розкиду

показань.

Четверта частина присвячена дослідженню впливу поверхнево-активного середовища на формоутворення деталей при ЕП витягуванні. Середовище під назвою "Укрінол", до складу якого входять хлор, фосфор і сірка як хемосорбіру-ючи присадки, розроблено НДІПКнафтохім (м. Київ). Експерименти проводились на крем’янистій сталі 3422, яка має низьку пластичність. Як технологічне середовище, яке передає імпульс сили, застосовувалась технічна вода інактивна, а також активована хемосорбіруючимися присадками у кількості 2-3% по об’єму.

Виявлено значне підвищення ефективності ЕГІ формоутворення при сукупній дії високої швидкості деформації і адсорбційного пластифікуючого ефекту. Встановлено, що при енергії розряду 180 Дж (и = 60 кВ, С = 0,1 мкФ) деформація в процесі витягування збільшується більш ніж у 2 рази порівняно з деформацією в інактивному середовищі. В цих умовах внаслідок інтенсивності пластифікуючого ефекту під впливом ПАР грунтовно змінюється механізм течії деформованого металу, що відбивається на величині потоншення стінки зразка (табл.1). Значне зниження потоншення оцінюється як важливий технологічний показник, який вказує на гомогенність течії металу і визначає можливість збільшення граничної величини витяжки.

Металографічні дослідження показали, що в умовах адсорбційної пластифікації металу підвищується густота ліній двійникування, що вказує на зміну деформаційних властивостей металу. Встановлено, що підвищення міри деформації в умовах адсорбційної пластифікації супроводжується не підвищенням твердості, а її зниженням (табл. 1).

Запропонована модель процесу, яка пояснює отриманий результат. Імпульсна хвильова дія на метал сприяє руйнуванню зв’язків, які закріплюють дислокації, що супроводжується підвищенням швидкості їх переміщення. В цих умовах при зниженні поверхневої енергії внаслідок адсорбції неминуче відбувається більш інтенсивний вихід дислокацій за межі об’єму. Цей процес супроводжується переходом металу в енергетично більш рівноважний стан.

Дослідження адсорбційного пластифікування в залежності від енергії імпульсу показало, що збільшення імпульсної хвильової дії на метал є превалірую-чим фактором, який сприяє активації дислокаційних реакцій. Експериментально встановлено, що підвищення пластичності може відбуватися не тільки внаслідок хемосорбції, яка зумовлена введенням ПАР у середовище. Можливо також виникнення індуцированої поверхневої активності, викликаної електричним розря-

дом і хвильовою імпульсною дією на технологічне середовище. Виникнення ін-дуцированого ефекту підтверджується величиною витягування при малих енергіях у присутності ПАР і зумовленої індуцированою адсорбцією, яка виникла при збільшенні енергії імпульсу (табл. 2).

Показано, що індуцирована адсорбція, яка виникає при збільшенні енергії імпульсу у 10 разів, спільномірна по величині витягування з зовнішньою адсорбцією, зумовленою введенням ПАР у середовище при малих енергіях імпульсу (табл. 2).

Досліджувався також вплив адсорбційно-активного середовища на деформацію зразків при багаторазовому навантаженні, тобто послідовному нагромадженні енергії, яка поглинається металом.

Процес деформації різко змінюється в залежності не тільки від характеру середовища (інактивне чи активоване при введенні ПАР середовище), але й від способу внесення ПАР у зону деформації (рис.1). Помітимо, що в початковій стадії, приблизно до третього імпульсу навантаження, ефект пластифікації при введенні ПАР на поверхню зразка (крива 2) вище, ніж при внесенні ПАР у технологічне середовище (крива 3). Проте ефект пластифікації для кривої 3 продовжується аж до шостого імпульсу.

П’ ята частина. Проблемам деформації в пружній галузі присвячена достатньо велика кількість досліджень, в яких вивчалися причини порушення закону Гука.

Спостерігавшаяся непружність є проблемним питанням тому, що суттєво впливає на деякі службові властивості металів як, наприклад, повзучість, демпфіруючі властивості, руйнування від утоми.

Вплив на непружність зовнішнього середовища, яке володіє, як було показано вище, пластифікуючою властивістю, не досліджувалось.

З метою виявлення енергетичних залежностей в дослідженнях у пружній галузі деформації варіювалися величини енергії імпульсів при незмінній та змінній їх тривалості. У цьому випадку дія на метал була зумовлена тільки хвильовою дією імпульсу, а генерація дислокацій, викликана пластичною деформацією, була відсутня.

У дослідах спостерігалось деяке зміцнення, зумовлене адсорбційним впливом технологічного середовища, що можна пояснити локальною субструктур-ною деформацією тих зерен, які мали орієнтацію, відповідну найменшому опору деформації. Спостерігалось також збільшення інтенсивності процесу двійнику-вання, що вказує на вплив ПАР на хід дислокаційних реакцій ще до початку пла-

Таблиця 1

Вплив поверхнево-активного середовища на формоутворення деталей при ЄГІ витягуванні

Характеристика деформуємості Умови формоутворення

без нанесення ПАР в присутності ПАР

1. Глибина витягування, мм 1,2 3,1

2. Характер течії металу нерівномірний (з потоншенням) рівномірішй (без потоншення)

3. Потоншення стінки, % 22 3

Мета 4. МІкрОТВерДІСТЬ НЦ50 лографічні випробування 188,6 164,5

5. Кількість зерен фериту, шт 5 2

6. Кількість ліній двійнику-вання, шт 24 103

Примітка. ПАР наносилась безпосередньо на поверхню заготовок.

Таблиця 2

Вплив енергії імпульсу на величину адсорбційного пластифікуючого ефекту

Характеристики розряду і отримані результати Енергія імпульсу \У, Дж

180 (У=60кВ, С=0,1мкФ) 2000 (и=9кВ, С=50мкФ)

1. Потужність імпульсу Р х 106 Вт 380 300

2. Осцилограма струму розряду ),кА 20- Ю 0 і,кЛ, го 10 0 -ю -го Ш-х

* 50 М0 -¿¿^нкс.

3.Глибина витягування Ь, мм — у середовищі без ПАР — в присутності ПАР 1,2 3,1 3,2 3,4

Рис.1. Зміна мікротвердості поверхні зразків із сторони дії розряду з ростом числа навантажуючих дій: 1-у середовищі без ПАР, 2 - ПАР наносилась на поверхню заготовки, З - ПАР вводилась в технологічне середовище у межах 2-3%.

Рис.2. Фізико-технологічні характеристики деформації та руйнування Процес активований: 1 - тільки можливою іонізацією середовища, 2 - обмеженим введенням ПАР, 3 - введенням ПАР перед кожним імпульсом навантаження.

стичної деформації. Вважаємо, що саме цей результат викличе інтерес у дослідників, так званої, непружності. Стверджуємо, що в літературі не зустрічається опис спостерігавшихся нами субструктурних змін при хвильової деформації в адсорбційно-активних середовищах.

Можливо також стверджувати, що імпульсна дія ЕВ у середовищі з ПАР може призвести до суттєвих результатів по таким технологіям, як старіння виробів, особливо корпусних деталей, зниження напруженого стану, наприклад, зварних швів та ін.

Частина шоста присвячена експериментальному дослідженню ЕП руйнування металу в присутності ПАР. Руйнування досягалось багаторазовим навантаженням зразків енергією одиничного імпульсу 2 кДж та зміною способу введення ПАР в зону деформації.

Встановлено, що введення поверхнево-активного середовища тільки перед першим імпульсом супроводжується збільшенням пластифікуючого ефекту, внаслідок чого виникнення тріщини у випадку «2» (рис.2, крива 2) відбувається при більшій деформації, ніж при деформації без ПАР (крива 1). Повторне введення ПАР перед кожним імпульсом різко змінює таку залежність і руйнування відбувається з меншою мірою деформації (крива 3), ніж при деформації в умовах «1» і «2». Отже, запас пластичності при деякій умовній однаковій мірі деформації Еі буде різним, що відповідає величинам Е^ш.і > ЕтіиШ2 > ЕіалИш.з (рис.2). Таким чином, варіюя способом введення поверхнево-активного середовища в робочу зону, можливо або збільшити величину допустимої деформації до зруйнування або, навпаки, досягти руйнування при меншій деформації. '

Цікавість викликає збільшення твердості, і тобто концентрації дислокацій у кромки тріщини. Як бачимо, Нг > Нз > Ні. Це спостереження дозволяє стверджувати, що ПАР сприяє локальній концентрації дислокацій біта кромки тріщини, що обумовлює динаміку її розвитку. Таким чином, відоме уявлення про критичну густоту дислокацій, яка відповідає руйнуванню металу, не є фізичною константою і може бути піддано керуванню.

Відзначимо, що рельєф тріщини також значно змінюється. В обох випадках введення ПАР у зону деформації спостерігається дискретний профіль поверхні руйнування, що вказує на чергувати в’язкого та крихкого руйнування. Зазначимо, що дискретність більш виражена при введенні ПАР перед кожним імпульсом навантаження. Коли ПАР не вводилась у зону деформації, руйнування відбувалося без чергування в’язкого та крихкого руйнування.

Запропонована модель, яка пояснює спостерігаєме явище. Першорядну

роль у цьому процесі грає динаміка утворення двійників в усті тріщини, що спостерігається нами в умовах хвильового навантаження металу у поверхнево-активному середовищі (табл. 1).

Виявлені залежності мають практичне значення для оцінки процесів розділової технології та є внеском у фізико-хімічну механіку деформації і руйнування металів, які зумовлені адсорбційними явищами.

У сьомій частині приведено алгоритм керування технологічними показниками (рис.З), в якому показано фізичний та технологічний взаємозв’язок різних явищ. Передбачено управління процесом із застосуванням зворотних зв’язків, які впливають на вхідні параметри. Призначенням алгоритму є узагальнення всіх розглянутих у роботі явищ і практичне застосування цих результатів.

В алгоритмі застосовані позначеній різних станів процесу з вказівкою їх функціональних зв’язків:

р, V - густота дислокацій і швидкість їх переміщення відповідно;

Нц - мікротвердість металу;

у - поверхнева енергія металу;

п - кількість імпульсів навантаження;

Ркр.. Р кр, Р кр" - критична густота дислокацій у інактивному середовищі, у середовищі, активованому обмеженим введенням ПАР, та у середовищі, активованому підсиленим введенням ПАР, відповідно.

Запропоновано пристрій (раніш не застосовувався у практиці ЕВ), який дозволяє реєструвати динаміку процесу розвитку деформації та визначати кінцевий результат витягування. Пристрій дозволяє здійснювати зворотній зв’язок керування вхідними параметрами.

Частина восьма присвячена розробці нових технологічних процесів із застосуванням ЕВ, а саме: витягування (штампування, гибка), розділова технологія (висадка, різання), імпульсна обробка готових виробів у зоні пружньої деформації та розмірної деформації з обмежниками.

Розглянуті технологічні процеси при формоутворенні складнопрофільних внутрішніх та зовнішніх поверхнь методом пластичної деформації, нормованої розмірним упором (контейнером).

Опресовка виробів відбувалася на ЕГ пресі. Коливання розмірів у цих умовах не перевищують 5 мкм, що зумовлено зниженням пружньої післядії у тому випадку, якщо деформація супроводжується адсорбційною пластифікацією. Висока швидкість деформації у поєднанні з пластифікуючою дією ПАР дозволяє здійснювати ці процеси для загартованих деталей. Слід зауважити, що внаслідок

и

С Пуск )

І

\ ШЗеиня початкових лащ 7

І тйнчьанн» (еіцШьа техно/іогія)\ Гам к юмьтатій ~1 (Ыпинкя )

Рис.3. Алгоритм керування технологічними показниками.

малого розкиду коливань кінцевого розміру паза застосування спеціальної вимірювальної оснастки може бути виключено.

Рекомендації промислового освоєння способу опресовки ротору пластинчатого компресора на «упор» з метою формування пазу передані у НВО «Вакуум-маш» (м. Казань). Орієнтовна оцінка запропонованого технологічного процесу вказує на можливість підвищення продуктивності у 2,5 - 3 рази.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ І ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

ЕГ спосіб імпульсної дії на технологічні об’єкти знайшов застосування у промисловості та викликає науковий інтерес, оскільки є перспективним технологічним процесом. Фундаментальні дослідження у цій галузі виявили особливості способу стосовно до формоутворення металевих виробів. Одначе, підвищення у цьому випадку пластичності металу не знайшло достатнього пояснення і спеціальним дослідженням це явище не піддавалося. Дослідження взаємодії технологічного середовища з деформуючим металом, підданим імпульсної дії, стосовно до ЕГ способу не проводились. Дослідження у цій галузі відносяться до фізики поверхневих явищ, які стосуються дії адсорбіруючихся речовин на поверхневу енергію, яка є енергетичним бар’єром, перешкоджаючим руху дислокацій.

1. Наукові результати:

1.1.У дослідженнях встановлено, що деформація в умовах електродинамічної дії супроводжується значним підсиленням адсорбційної пластифікації металу, тобто підвищенням ефективності явища, яке відомо як ефект Ребіндера, широко використовуємий у технології машинобудування. Доведено, що це зв’язано з особливим станом поверхні металу як адсорбційного акцептора в умовах зна-козмінного напруженого стану. Ці висновки є вкладом до наукових основ фізи-ко-хімічної механіки матеріалів, які стосуються взаємодії деформуємого металу з зовнішнім середовищем.

1.2. Показано, що адсорбційно-активне середовище суттєво впливає на субструктуру металу не тільки у процесі пластичної деформації, але і в стані обмеженої пружньої деформації. Отримані результати стосуються такої відомої проблеми як непружність, яка характеризується порушенням закону Гука. Інтенсивна поява двійників як дислокаційних утворень вказує на можливість управління тими властивостями деформуємих металів, які пов’язані з міцністю утомленості, старінням, демпфіруючою здатністю.

2. Технологічні результати:

2.1. Встановлено, що внаслідок високого пластифікуючого ефекту витягування мало пластичного матеріалу (сталі 3422) збільшилося у 2,5 рази. Інтенсифікація пластичного руху і гомогенність металу зумовила відсутність потоншення у донній частині та значне зниження твердості порівняно з контрольними зразками, що вказує на підвищення запасу пластичності металу. В результаті виключається необхідність застосування спеціальної оснастки за для управляємої локалізації деформації. Проведення досліджень при різній енергії імпульсу, але однаковій потужності показало, що застосування адсорбційно-активного середовища дозволяє для отримання заданого розміру витягування зменшити енергію імпульсу у 10 разів. Результати дозволяють рекомендувати застосування адсорбційно-активних середовищ для широкої номенклатури штампувальних операцій з використанням ЕГ способу.

2.2. Розроблені рекомендації по управлінню процесом деформації в залежності від способу введення поверхнево-активного середовища у робочу зону, тобто регулювання енергетичної взаємодії середовища і деформуємого металу. Спосіб дозволяє збільшити допустиму міру деформації при витягуванні або форсувати руйнування. Запропонована феноменологічна модель, яка описує ці процеси та особливості розвитку тріщини в умовах інтенсивного утворення двійників. Спостерігаємий дискретний рух тріщини, тобто зміна пластичного і крихкого руйнування, у випадку підвищеної адсорбційної активності вказує на значну роль адсорбційних процесів у розділовій технології.

2.3. Аналіз діаграм розтягування дозволив встановити, що пружня післядія при деформації у середовищі з ПАР суттєво зменшується. Це дозволило на новому технічному рівні запропонувати ряд нових процесів підвшценої точності з урахуванням пружньої післядії. Запропоновано процес калібровки вузьких пазів, наприклад, для ротору пластинчатого вакуумного насосу. Внаслідок малого розкиду коливань кінцевого розміру паза (не більш ніж 5 мкм) застосування спеціальної вимірювальної оснастки може бути виключено, а вимоги до точності попередньої обробки знижені.

2.4. Розроблено алгоритм управління технологічними показниками, у якому показано фізичний та технологічний взаємозв’язок різних явищ. Передбачено управління процесом із застосуванням зворотних зв’язків, які впливають на вхідні параметри. Призначенням алгоритму є узагальнення усіх розглянутих у роботі явищ і практичне використання цих результатів.

3. Технічні результати:

3.1. Запропоновано вимірювальний пристрій, дія якого заснована на використанні динаміки витіснення середовища з робочої камери крізь сопла регулює мого розміру. Встановлено, що цей процес при використанні струминної техніки і чутливих датчиків дозволить реєструвати хід деформаційного формоутворення. Запропонована вимірювальна техніка, реєструюча розвиток вихідних параметрів, раніш у практиці ЕВ не застосовувалась.

3.2. Запропоновано нові способи активації адсорбційних процесів багаторазовою імпульсною дією на середовище, а також використанням кінетики розвитку адсорбції у часі. Способи дозволяють попередньо, до ходу технологічного процесу підвищувати пластифікуючу дію середовищ.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО РОБОТІ

1. Мещеряков Г.Н., Пыжик А.О. Исследование электрогидравлической импульсной деформации металлов в адсорбционно-активных технологических средах. - Придніпровський науковий вісник. Технічні науки, №27(94), 1998. - с.73-76.

2. Пыжик А.О. Влияние адсорбционно-активных сред на деформацию при

многократном импульсном воздействии. - Придніпровський науковий вісник. Технічні науки, № 90 (157), 1998. - с.31-34. .

3. Пыжик А.О., Малюшевская А.П. Исследование упруго-волнового импульсного воздействия на металл при взаимодействии с внешней адсорбционноактивной средой. - Придніпровський науковий вісник. Технічні науки, № 90 (157), 1998. -с.34-37.

4. Пыжик А.О., Хвищук A.C. Деформационное формообразование деталей электрогидравлическим взрывом. - Вісник інженерної академії України, спец. вип.,1998. - с.57-58.

5. Mescheriakov G., Pyjiek A., Shapochka О. Study of controled plastic deformation stipulated by the electrodischarge explosion. - Международный симпозиум по нетрадиционным технологиям. Голландия. Амстердам. Индекс симпозиума “See Med 97’.

6. Мещеряков Г.Н., Пыжик А.О. Влияние адсорбирующихся технологических сред на процесс деформации при взрывном импульсном нагружении металла. - В сб.: «Импульсные процессы в механике сплошных сред». Материалы III Научной школы НАН Украины, сентябрь 1999.- с. 116-118.

7. Пыжик А.О. Деформационное формообразование деталей электрогидравлическим взрывом в адсорбционно-активной среде. - В сб.: «Оптимизация управления, информационные системы и компьютерные технологии». Труды Украинской академии экономической кибернетики, вьш.1, ч.1, 1999.- с.244-248.

Анотації

Пижик Г.О. Дослідження деформаційного формоутворення деталей машин із застосуванням електрогідроімпульсної технолог».

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07- процеси фізико-технічної обробки (рукопис).- Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2000.

Розглянуті проблеми формоутворення металу із застосуванням електрогідравлічної імпульсної (ЕГТ) технологи. Виявлено, що в умовах високої швидкості деформації, яка супроводжується хвильовим навантаженням металу, що є характеристикою ЕП процесу, можливо досягти значного підвищення ефективності формоутворення. Активація генерації дислокацій спричиняє пластифікацію металу у тому випадку, якщо деформація розвивається у поверхнево-активному середовищі. Встановлено, що в цих умовах можливо збільшити деформацію до 2,5 разів. Досліджено також руйнування металу при досягненні критичної деформації, коли з'являються тріщина та крихкість металу. Складено алгоритм, показуючий феноменологічні зв'язки при здійснюванні деформації в описуваємих умовах.

Ключові слова: електричний вибух, формоутворення, дислокаційні реакції, адсорбція, пластифікація, розвиток тріщини.

Pyjiek А.О. Investigation of metal shaping by application of electrohydrovlic pulse technology.

, Thesis is submitted for candidate of technology degree by specialty 05.03.07-physic-technological machining (manuscript).- The National Ukraine Technical University “Kiev Politechnical Institute”, Kiev, 2000.

Investigation of metal shaping by application of electrohydrovlic pulse technology (EPT) is under consideration. Considerable improvement of metal shaping can be obtained in condition of high speed deformation, followed also with metal wave load. Activation of dislocation generation can provide the metal plastification in case deformation is proceeding in sarfase active medium. It was found that in this condition is possible to increase deformation up to rate of 2,5 time. It was investigated also the metal distraction when critical deformation occurred and brittleness and cracks appeared. Developed also algorithm, which shows phenomenological lings when deformation is proceeding in the described condition.

Key words: electrical explosion, shaping, dislocation generation, absorbtion, plastification, cracks developing.

Пыжик А.О. Исследование деформационного формообразования деталей машин с применением электрогидроимпульсной технологии.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.07- процессы физико-технической обработки (рукопись).-Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2000.

Рассматриваются проблемы формообразования деталей машин методом скоростной пластической деформации. Выявлено значительное повышение эффективности ЭГИ формообразования при совместном воздействии высокой скорости деформации, волнового нагружения металла, активирующего движение дислокаций, и адсорбционного пластифицирующего эффекта.

Установлено, что при энергии разряда 180 Дж возможно увеличить деформацию тонколистового материала из высокопрочного сплава в 2,5 раза, если формообразование происходит в среде с присадками ПАВ. Интенсификация пластического течения и гомогенность механических свойств металла обусловила повышение его запаса пластичности и улучшение качества изделий.

Показано, что применение адсорбционно-активной среды позволяет для получения заданного размера вытяжки уменьшить энергию импульса в 10 раз.

Проведенные металлографические исследования показали, что в условиях адсорбционной пластификации металла повышается плотность линий двой-никования, что указывает на интенсивность дислокационных реакций.

Исследовано влияние адсорбционно-активных сред на деформацию в упругой зоне нагружения. Обнаружено интенсивное образование двойников, являющихся дислокационными образованиями, что указывает на возможность управления теми свойствами деформируемых металлов, которыми определяется, так называемая, неупругость, т.е. нарушение закона Гука.

Разработаны рекомендации по управлению процессом деформации в зависимости от способа введения поверхностно-активной среды в рабочую зону, т.е. регулирования энергетического взаимодействия среды и деформируемого металла, что позволяет увеличивать допустимую степень деформации при вытяжке либо форсировать разрушение. Предложена феноменологическая модель, описывающая эти процессы и особенности развития трещины в условиях интенсивного образования двойников. Наблюдавшееся дискретное движение трещины, являющееся следствием смены пластического и хрупкого разрушения, характерное для случая повышенной адсорбционной активности указывает на значительную роль адсорбционных процессов в разделительной технологии, сопровож-

дающейся разрушением металла.

Разработан алгоритм управления технологическими показателями, в котором показана физическая и технологическая взаимосвязь различных явлений. Предусмотрено управление процессом с применением обратных связей, воздействующих на входные параметры.

Установлено, что при деформации в среде с ПАВ существенно уменьшается упругое последействие. Это позволило на новом техническом уровне предложить ряд новых процессов, которые с учетом упругого последействия обладают повышенной точностью.

Таким образом, в исследованиях установлено, что в условиях высокоскоростной деформации электрическим взрывом с образованием импульсного волнового воздействия на металл в присутствии ПАВ обнаруживаются новые физикотехнологические явления, которые расширяют знания в области механики пластической деформации и разрушения.

Результаты исследований позволяют поднять уровень технологического применения ЭВ, расширяя область применения способа.

Ключевые слова: электрический взрыв, формообразование, дислокационные реакции, адсорбция, пластификация, развитие трещины.

м. Одеса. Видавничий центр ОДАХ. Підписано до друку 11.05.00. Обсяг 1 д.арк. Тираж - 100 прим. Замовлення№ 136-2000