автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Исследование трибологических характеристик технологических смазочных материалов с наполнителями при холодном пластическом деформировании металлов

На права» рукописи

- ■■-■^оуэ ПУЗЫРЬКОВ Дмитрий Федорович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С НАПОЛНИТЕЛЯМИ ПРИ ХОЛОДНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ МЕТАЛЛОВ

Специальность 05.02.04 - Трение и износ в машинах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 I; ИЮН 2010

Москва-2010

004605695

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте «Триботехники и смазки» при научно-исследовательской части Уфимского государственного авиационного технического университета

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Шолом Владимир Юрьевич

доктор технических наук, профессор Г риб Владимир Васильевич

кандидат технических наук, доцент Курапов Павел Анатольевич

ОАО «КамАЗ» (г. Набережные Челны)

Защита состоится « » Сио^-ОЛ. 2010 г. в « ¿Г» часов на заседании диссертационного совета Д212.200.07 при Российском государственном университете нефти и газа им И.М. Губкина по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 65

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им И.М. Губкина

Автореферат разослан «/^ » сОоСЛ,_2010г.

Ученый секретарь .

диссертационного совета, \|

1к?

кандидат технических наук__\>чАу/__Гинзбург Э.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Взаимодействие поверхностей инструмента и заготовки при холодной пластической деформации металлов характеризуется предельными для процессов внешнего трения контактными давлениями (до 2000-2500МПа).

В условиях операций объемной пластической деформации металлов жидкие смазки не обеспечивают достаточного эффективного противодействия адгезионному взаимодействию поверхностей инструмента и заготовки. Поэтому применяют смазки с твердыми наполнителями, частицы которых экранируют соприкасающиеся поверхности, противодействуя адгезии, и снижают трение за счет того, что сдвиговые перемещения реализуются внутри частиц наполнителя.

Деформационный разогрев и упрочнение материалов контактирующих тел существенно усложняет протекание трибодогических процессов при объемной пластической деформации металлов. Поэтому, использование справочных данных о коэффициентах трения, полученных на стандартных машинах трения снижает точность технологических расчетов.

Большой вклад в изучение проблем трения и изнашивания трибосопряжений и методов повышения сроков службы машин и оборудования внесли отечественные ученые Буше H.A., Буяновский И.А., Гаркунов Д.Н., Дроздов Ю.Н.. Захаров С.М., Крагельский Н.В., Матвеевский P.M., Михин Н.М., Семенов А.П., Сорокин Г.М., Хрущов М.М. и другие.

Значительный вклад в развитие науки о трении при обработке металлов давлением внесли многие ученые, в том числе профессора: Белосевич В.К., Грудев А.П., Исаченков Е.И., Казаченок В.И., Колмогоров B.JL, Леванов А.Н., Тилик В.Т. и другие.

Однако определение триботехнических характеристик смазочных материалов с наполнителями для холодной пластической деформации до сих пор остается актуальной задачей повышения эффективности механообработки.

Диссертация выполнена в Научно-исследовательском институте «Триботехники и смазки» при НИЧ Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) и связана с проведением исследований в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2009-2013гг., Государственной научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2001-2002гт.

Цель работы - разработка методики определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой в процессах холодного пластического деформирования металлов и создание информационной базы данных по триботехническим характеристикам наполнителей в технологических смазочных материалах.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы основные задачи исследования:

1. Выполнить анализ и выявить особенности определения и выбора коэффициента трения при проектировании операций холодной объемной штамповки.

2. Разработать методику определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой при холодном объемном пластическом деформировании металлов.

3. С помощью программно-вычислительного комплекса (ПВК) ВеГогт-ЗБ математически смоделировать процессы холодного прямого и обратного выдавливания, оценить влияние коэффициента трения на параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) заготовки, ее нагрев в процессе деформирования, а также силы и контактные давления.

4. Провести исследования триботехнических характеристик и седиментационной стабильности порошковых наполнителей различной природы в технологических смазочных материалах (ТСМ) и сформировать информационную базу данных по этим характеристикам и значениям коэффициентов трения.

5. Разработать новый состав ТСМ для обратного выдавливания детали «палец поршневой» двигателя автомобиля «КАМАЗ», позволяющий повысить качество получаемых заготовок и стойкость штамповой оснастки.

Научная новизна.

1. Предложена методика определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой при пластическом деформировании металлов, основанная на результатах физического и математического моделирования технологической операции.

2. Получены зависимости коэффициентов трения от давления, которые позволяют учитывать в расчетах значения коэффициентов трения, соответствующие локальным участкам контактных поверхностей.

3. Установлены зависимости параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) заготовки и инструмента, нагрева заготовки в процессе пластического деформирования, а также сил прямого и обратного выдавливания, от величины коэффициента трения на контактных поверхностях.

4. Создана информационная база данных по триботехническим характеристикам и седиментационной стабильности ТСМ с твердыми наполнителями.

Практическая значимость работы состоит в создании методики определения коэффициентов трения между инструментом и заготовкой в процессе пластического деформирования металлов и формировании базы данных по триботехническим характеристикам, седиментационной стабильности и технологической эффективности порошковых наполнителей, используемых в смазочных материалах для объемной штамповки, а также разработке ТСМ «Росойл-СН-М», позволяющей реализовать в производстве технологию изготовления детали «палец поршневой» двигателя автомобиля «КАМАЗ» из стали 12ХН2 методами холодной объемной штамповки. Автор выносит на защиту:

- экспериментально-аналитический метод определения коэффициентов трения между инструментом и заготовкой при пластическом деформировании металлов;

- аналитические зависимости ц = /(р) - величины коэффициента трения р от нормальных давлений р - для различных ТСМ, которые позволяют повысить точность технологических расчетов при объемном холодном деформировании металлов;

- базу данных по триботехническим характеристикам типовых порошковых твердых наполнителей и их седиментационной стабильности, позволяющую выбирать наполнитель и его концентрацию, наиболее эффективную в составе смазочной композиции для конкретной технологической операции.

Достоверность результатов. Основные научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации базируются на данных, полученных с привлечением современных теоретических и экспериментальных методов

исследований, математического и физического моделирования с использованием вычислительной и измерительной техники, современного исследовательского оборудования и компьютерного обеспечения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации прошли апробацию в виде выступлений автора с научными докладами на научно-технических конференциях и совещаниях: Всероссийской научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения», г. Уфа, 2000г.; 8-ой Международной научно-техн. конф. «Смазочные материалы и присадки». Бердянск. 2003; научно-практич. конф.-выставки «Триботех-2003». М.: 2003; 6-й международной конференции «Трибология и надежность», г. Санкт-Петербург, 2006г.; Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трибологии», Самара. 2007 г; кафедре «Износостойкости машин и оборудования и технологии конструкционных материалов» РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина, г. Москва, 2010г.

Реализация результатов работы.

Метод определения коэффициентов трения при пластическом деформировании металлов и математические модели прямого и обратного выдавливания используются при проведении научно-исследовательских работ в лабораториях «Хозрасчетного творческого центра Уфимского авиационного института» (ХТЦ УАИ) и Институте «Триботехники и смазки» УГАТУ. Полученные результаты используются в учебном процессе УГАТУ.

Технологический смазочный материал «Росойл-СН-М» внедрен в производство на ОАО «КАМАЗ» на операциях холодной объемной штамповки.

Серийное производство ТСМ «Росойл-СН-М» освоено на ЗАО «Опытный завод смазок и оборудования» (г. Уфа).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК по специальности защиты, 3 патента на изобретение и 8 тезисов докладов.

Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 137 страниц машинописного текста, включающих 66 рисунков, 18 таблиц и библиографический список из 118 наименований, приложения на 3 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой темы, сформулированы цель и задачи работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна, практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, о публикациях, структуре и объеме диссертационной работы.

В первой главе проведен обзор особенностей контактного трения и основных законов трения в процессах обработки металлов даатением (ОМД). Рассмотрены особенности применения ТСМ при ОМД. К числу тяжелонагруженных операций ОМД можно отнести штамповку деталей типа «палец поршневой» методом холодного обратного выдавливания.

При разработке технологии ОМД необходимо рассчитать требуемые силы, характер течения металла, напряжения и деформации как в деформируемой заготовке, так и в штампах. Нелинейность задачи исключает возможность

нахождения «простых» аналитических решений и требует применения сложного математического аппарата.

Существующие программные комплексы позволяют производить расчет напряженно-деформированного состояния заготовки и инструмента, с учетом геометрии и физико-механических свойств материалов заготовки и инструмента, деформационного и скоростного упрочнения металла, температурного разогрева в очаге деформации и т.д. Такие программно-вычислительные комплексы (ПВК) интенсивно развиваются. Одним из них является ПВК БеГогт-ЗО, который использовался в данной работе. Однако учет коэффициента трения производится приближенно. Отсутствует база данных по характеристикам ТСМ. Для повышения точности расчетов процессов обработки металлов давлением необходимо совершенствовать методы определения характеристик ТСМ и формировать базы данных по их триботехническим свойствам.

На основе выполненного аналитического обзора обоснованы и сформулированы цель и задачи настоящего исследования.

Во второй главе описаны применяемые в работе методики исследований, материалы, оборудование.

Для физического моделирования процесса прямого выдавливания и реализации экспериментально-аналитического метода определения коэффициентов трения при холодном объемном пластическом деформировании металлов была изготовлена оснастка, смонтированная на испытательной машине ИР5047-50, позволяющая проводить испытания при степенях деформации £=30, 35, 40, 45, 50%. Схема процесса представлена на рисунке 1.

а) б)

Рис. 1. Схема и индикаторная диаграмма процесса прямого выдавливания: а) 1-матрица; 2- пуансон: 3- деформируемая заготовка; б) ?! - силы выдавливания; Ь -перемещение.

В качестве заготовок использовались цилиндры диаметром 5мм из горячекатаного проката стали 12ХН2.

Выдавливание осуществляли при скоростях деформирования 5 и 100 мм/мин, фиксируя индикаторную диаграмму "сила деформирования - ход". Инструмент изготовлен из стали Р6М5 в условиях инструментального производства ОАО «Автонормаль» (г. Белебей).

Применяли прямой дисперсный анализ твердых порошковых наполнителей с помощью микроскопа «Микмед-1» с фотографированием частиц наполнителей и последующей статистической обработкой их размеров. Исследовались следующие порошковые наполнители: дисульфид молибдена, медь, цинк, тальк, бентанит, графит

«П», слюда «СМФ-125», графит «ЭУТ-2», слюда «СММ-125», слюда «СМЭ-315», графит «Гл-1», фторопласт «Ф-4пн».

Исследовали седиментационную стабильность ТСМ с наполнителями. Седиментадионная стабильность (СС) - это способность твердых частиц наполнителей длительное время находится в жидкой основе без оседания. Она дает представление о возможности смазочного материала обеспечивать необходимый уровень триботехнических свойств.

Седиментационную стабильность С (%) оценивали по выделению масла из взвеси частиц наполнителя в основе:

с = £"100% (])

'о

где Vm - объем чистого масла, выделившегося над взвесью частиц наполнителя в основе, мм3; V0 - объем испытуемого образца ТСМ с наполнителем, мм3.

Коэффициенты трения в работе определяли по разработанной методике, подробно описанной в третьей главе.

Третья глава посвящена определению коэффициента трения на основе результатов математического моделирования процессов прямого выдавливания с учетом реальных контактных условий.

Для определения величины коэффициента трения с учетом реальных условий трения при пластическом деформировании металлов был разработан экспериментально-аналитический метод.

Суть метода заключается в следующем. Сначала с помощью программного комплекса (например, DEFORM™, ANSYS, LS-Dyna, и т.п.) моделируют технологический процесс деформирования заготовки. Для этого задают реальные геометрические параметры инструмента и заготовки, температуру процесса, механические свойства материалов заготовки и инструмента и варьируют контактные условия. По результатам математического моделирования строят диаграмму зависимости силы прямого выдавливания от заданных значений коэффициента трения F = f(/u).

Затем для этого же технологического процесса экспериментально определяют силу деформирования, соответствующую реальному состоянию поверхностей инструмента и заготовки и используемой ТСМ, после чего по полученпой ранее диаграмме F - f(p) определяют коэффициент трения, соответствующий экспериментально полученному значению силы F.

Точность данного метода зависит от точности построения расчетной диаграммы: чем больше факторов реального процесса учтено при его математическом моделировании, тем более высокой будет точность определения коэффициента трения. С помощью перечисленных программных комплексов в расчетах можно учесть большинство факторов, оказывающих влияние на процесс деформирования: геометрические размеры заготовки и инструмента, физико-механические свойства материалов, скорость деформирования, скоростное и деформационное упрочнение материала заготовки, разогрев заготовки и инструмента в процессе пластического деформирования. Кроме того, можно задавать различные граничные условия на контактной поверхности «инструмент - заготовка». Все это позволяет определять значения параметров процесса деформирования в любое время и для любой точки заготовки и обеспечивает высокую точность построенных диаграмм F = f(fi), а следовательно, точность определения коэффициента трения.

Сопоставляя экспериментально полученные значения силы (Г) и расчетную диаграмму изменения силы прямого холодного выдавливания в зависимости от коэффициента трения, определяют коэффициенты трения (ц) для различных ТСМ и фактического состояния поверхностей заготовки и инструмента. Так например, на рис. 2 представлены зависимости силы деформирования от коэффициента трения для различных степеней деформации при прямом холодном выдавливании. Из рис. 2 видно, что для состава ТСМ с содержанием 40% дисульфида молибдена при степени деформации 40% сила деформирования составила 25,19кН и коэффициент трения соответственно - 0,146 (показано на рисунке). Аналогичным образом находятся коэффициенты трения при других степенях деформации и использовании других ТСМ.

Таким образом с помощью экспериментально-аналитического метода были определены коэффициенты трения для всех ТСМ, использованных в рабоге.

Ввиду того, что большинство из рассмотренных наполнителей за исключением дисульфида молибдена, фторопласта «ф-4пн» и графита марки «П» не позволяют осуществлять процесс прямого холодного выдавливания при степени деформации 50%, (так как при этом формируются нормальные давления на инструменте выше критических), было решено более подробно рассмотреть указанные выше наполнители.

50';* •-■"' /1

/,

У /

г

у

\ _

0.1 и 0.2 0.3 0.4 0.5

Рис. 2. Расчетные зависимости силы деформирования от коэффициента трения при степенях деформации: 30, 40 и 50%.

На рис. 3 приведен график зависимости коэффициента трения от среднего нормального давления при прямом холодном выдавливании для интервала степеней деформации от 30 до 50% и содержания наполнителя в основе в количестве 40%. Точки на графиках соответствуют степеням деформации слева направо соответственно: 30, 35,40,45, 50%.

Как видно из графиков, коэффициенты трения при использовании смазок, содержащих графит и дисульфид молибдена, имеют явно выраженный минимум при

определенных нормальных давлениях, в то время как у смазок, содержащих фторопласт в качестве наполнителя, такой минимум отсутствует. Очевидно, это можно объяснить тем, что графит и дисульфид молибдена имеют слоистую структуру и при этих нормальных давлениях сопротивление сдвигу в касательных плоскостях минимально. Фторопласт же является аморфным веществом, и сопротивление сдвигу

Нормальное давление, МПа

Рис. 3. Зависимость коэффициента трения от нормального давления при прямом холодном выдавливании для интервала степеней деформации от 30 до 50% с шагом 5% и содержания наполнителя в основе в количестве 40%: 1 - фторопласт «Ф-4пн»; 2 - дисульфид молибдена; 3 - графит «П».

Путем аппроксимации математическими методами кривые, представленные на рис. 3, были приведены к уравнению вида:

/л = а1 -р* +а2 -ръ + а3 -р2 +аА -р + а5, (2)

где р- контактное давление. МПа; Д, - я5- коэффициенты.

В таблице 1 представлены значения этих коэффициентов для некоторых ТСМ с наполнителями.

Таблица 1.

Значения коэффициентов о, - а5 для ТСМ с наполнителями, использованных в работе

№ Наполнители аг «3 а4 а5

1 Фторопласт «Ф-4пн» 0 -1,117*Ю"10 2,4508*10"6 -0,0024 0,7783

2 Дисульфид молибдена -2,047*10"13 1,216*10'9 -2,31*10"6 1,64*10"3 -0,19

3 Графит «П» 6,5*Ю'и -5,365*10~9 1,6365*105 ■0,0216 10,585

Таким образом, с помощью экспериментально - аналитического метода представляется возможным получить зависимости ц = /(р) и с помощью математической аппроксимации привести их к уравнению вида (2), что облегчает их использование в дальнейших расчетах.

В работе было выполнено математическое моделирование процесса изготовления детали «палец поршневой» двигателя автомобиля «КАМАЗ» методом холодного обратного выдавливания.

В качестве оборудования использовался кривошипно-шатунный пресс с параметрами (максимальная сила, скорость движения пуансона и т.д.) как у используемого на ОАО «КАМАЗ» прессе-автомате «Кальтформ».

Расчетная модель формировалась стандартными средствами ПВК ВеГогт-ЗБ со следующими допущениями:

-рассматривалось осесимметричное деформирование заготовки и инструмента; -процесс деформирования заготовки считался протекающим по диаграмме, соответствующей упруго-пластическому телу с кинематическим линейным упрочнением;

Рис. 4. Схема обратного выдавливания поршневого пальца: 1 - пуансон; 2 -заготовка; 3 - матрица; 4 - выталкиватель.

- коэффициент трения по всей поверхности контакта - величина постоянная в случае моделирования процесса прямого холодного выдавливания, а для обратного выдавливания использовалась зависимость ц = f(p), полученная из моделирования холодного прямого выдавливания с помощью экспериментально-аналитического метода.

Для инструмента и заготовки применялась модель упруго-пластического тела.

Модели материалов заготовки и инструмента аналогичны использованным при моделировании процесса прямого холодного выдавливания.

В ПВК Deform расчет основан на методе конечных элементов (МКЭ). Для решения трехмерных задач используется конечный элемент в виде тетраэдра.

В качестве исходной модели материала используется кривая «напряжений-деформаций». Расчетные величины представляют собой эквивалентные напряжения (фон Мизеса) и эквивалентные деформации, соответственно, определяемые по уравнениям:

гт = ~^ -а, )2 + - ^ )2 + - о-, )2 + + с + т]х),

8 = V(£'1 ~ £2 )2 + (С2 - )2 + -

£з - главные деформации;

Для учета изменения пластичности используется истинная кривая деформирования, учитывающая увеличение напряжений течения материала. Напряжения течения материала зависят от ряда факторов, таких как накопленные деформации, скорость деформирования и температура, ввиду этого в расчеты вводятся дополнительные кривые, зависящие от данных переменных.

В случаях, когда упругими деформациями можно пренебречь (когда материалу сообщаются большие пластические деформации и вклад упругой составляющей невелик) для описания деформационного поведения материала используются уравнения Леви-Мизеса для связи тензоров напряжений и скоростей деформаций:

1 .

(7 = — 8... (4)

" X "

При моделировании процесса использовался стандартный закон Кулона

Р-Ц-р (5)

Схема процесса изготовления детали «палец поршневой» двигателя автомобиля «КамАЗ» методом холодного обратного выдавливания приведена на рис. 4.

Для сравнения на ПВК ВсГопп-ЗО, были выполнены расчеты сил деформирования при обратном выдавливании «поршневого пальца» в трех вариантах: 1 - когда коэффициент трения (.1=0; 2 - (1=0,146 (средняя величина); 3 - // = /(/?). При этом исяользоватась аналитическая зависимость (2), с параметрами характерными для случая применения ТСМ с 40% дисульфида молибдена.

Полученные результаты представлены на рис. 5. Из рисунка видно, что введение в расчеты зависимости /л = /(р) позволяет уточнить величину силы деформирования на 12-14%.

Чтобы ответить на вопрос, насколько существенно это уточнение силы деформирования для проектирования технологического процесса изготовления детали «палец поршневой», выполнили сравнение расчетных величин этих сил при использовании различных ТСМ. Расчеты показали, что сила деформирования при условии, что коэффициент трения равен нулю, составляет 1885к11.

Для ТСМ с 40% дисульфида молибдена составляющая силы деформирования, затрачиваемая на преодоление сил трения, составляет 275кН, а для ТСМ «Росойл-ШОК» - 555кН.

о1 ТО 20 30 40 50 Е"

Рис. 5. Зависимость «сила деформирования - ход» при учете различных величин коэффициентов трения: 1 - коэффициент трения равен нулю; 2 - коэффициент трения величина постоянная (для случая ТСМ с 40% дисульфида молибдена, ц=0,146); 3 -коэффициент трения - величина переменная в виде зависимости /л = /(р) (для ТСМ с 40% дисульфида молибдена).

Таким образом, при переходе с ТСМ «Росойл-ШОК» на ТСМ с 40% дисульфида молибдена, силы трения снижаются более чем в 2 раза, хотя силы деформирования при этом изменяются лишь на 15%. Как видно по результатам, приведенным в пятой главе, полученным при натурных испытаниях, такое снижение сил трения позволяет значительно повысить качество получаемых изделий и многократно повысить стойкость инструмента.

Четвертая глава посвящена исследованию эффективности смазочных композиций с наполнителями и разработке технологического смазочного материала (ТСМ) для холодной объемной штамповки.

При прямом холодном выдавливании смазочные композиции испытывались при степенях деформации 30, 35, 40, 45 и 50%. Наибольшего эффекта снижения силы прямого выдавливания удалось добиться при использовании в качестве наполнителей в ТСМ - дисульфида молибдена и фторопласта. При максимальной степени деформации 50% сила прямого выдавливания составила 48,55 и 45,90 кН соответственно. Содержание дисульфида молибдена и фторопласта в этих составах составляло 40%. Из прочих составов только состав с содержанием 40% графита «П» позволяет осуществить процесс деформирования с силой выдавливания, не превышающей 50 кН. Значение 50кН указано неслучайно. Ввиду того, что предельная сила, развиваемая испытательной машиной ИР5047-50 - 50кН, размеры деформируемых образцов были подобраны с таким расчетом, чтобы возникающие при этом контактные давления были порядка 2500-2600 МПа, что является лимитирующим фактором для холодной объемной штамповки. Остальные ТСМ с наполнителями не позволяют осуществить процесс деформирования, так как

формируют контактные давления выше 2500МПа, приводящие к разрушению инструмента.

Основа, используемая во всех ТСМ с наполнителями в данной работе, сама по себе не является достаточно эффективной смазкой для данного процесса, т.к. основное ее назначение - удерживать длительное время во взвешенном состоянии частицы твердого наполнителя. Основа без наполнителя уже при относительно малой степени деформации (30%) не позволяет осуществить процесс прямого холодного выдавливания ввиду больших контактных давлений на инструменте, возникающих в процессе деформирования. Выполнено ранжирование по эффективности снижения контактных давлений (сил деформирования) твердых порошковых наполнигелей в ТСМ.

В таблице 2 представлены значения сил деформирования для ТСМ с различным процентным содержанием наполнителей на операции прямого выдавливания для степени деформации 40% при скорости деформирования 100 мм/мин. При степени деформации 30 и 35% качественно картина распределения ТСМ с наполнителями по силам деформирования не изменилась.

Таблица 2

Значения сил деформирования и коэффициентов трения при прямом холодном

выдавливании со степенью деформации 40%

№ Наполнитель Среднее значение силы деформирования (Рд), кН и коэффициенты трения (ц) при степени деформации 40% и скорости деформирования 100 мм/мин

Процентное содержание наполнителей

10% 25% 40%

Рд,кН И Рд,кН И Рд, кН й

1 Дисульфид молибдена 26.39 0,185 25.77 0,157 25,19 0,146

2 Фторопласт «Ф-4пн» 23.49 0,100 24,13 0,114 24,69 0.125

3 Графит «П» 27,17 0,203 26,11 0,175 27,59 0.210

4 Графит «Гл-1» 27,65 0,210 29,92 0,268 29.81 0,260

5 Графит «ЭУТ-2» 28,71 0.238 28,71 0.238 29.14 0,247

6 Слюда «СММ-125» 28,70 0,238 30,12 0.272 29,59 0,255

7 Слюда «СМФ-125» 28,07 0.227 30,27 0,275 28,63 0,236

8 Слюда «СМЭ-315» 28,57 0,235 29,47 0,253 28.41 0,234

9 Тальк 30,18 0,273 31,88 0,305 34,06 0,342

10 Цинк 29,34 0.251 29,93 0,268 29,46 0,253

11 Медь 28,04 0,227 28,50 0,235 29.36 0.251

12 Бентанит 28,45 0,234 33,70 Г 0,335 39,49 0,425

13 Росойл-СЭЛ >50 - - - - -

14 Росойл-ШОК 37.09 0,393 - - - -

На рис. 6 представлена гистограмма средних значений размеров частиц наполнителей, использованных в работе.

Таким образом, в лабораторных условиях на операции прямого холодного выдавливания наиболее эффективным смазочным материалом (по силе выдавливания), является ТСМ, названный впоследствии «Росойл-СН-М», представляющий собой композицию на основе минерального масла с добавлением загустителей, стабилизаторов и мыл, в качестве наполнителя в которой используется мелкодисперсный порошок дисульфида молибдена в количестве 40%.

МКМ-.

200 ■ 150 • 100 ■ 50 •

о .....■ I I I г ■ —•■ •-■•'■■-1" г— I ■г-'"'-'! -Ч

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Рис. 6. Среднее значение размеров частиц наполнителей использованных в работе: 1 - дисульфид молибдена; 2 - медь; 3 - цинк; 4 - тальк; 5 - бентонит;6 - графит «П»; 7 - слюда «СМФ-125»; 8 - графит «ЭУТ-2»; 9 - слюда «СММ-125»; 10 -слюда «СМЭ-315»; 11 - графит «Гл-1»; 12 - фторопласт- «Ф-4пн».

Составы с фторопластом марки «Ф-4пн» несмотря на то, что он показал хорошие результаты в лабораторных испытаниях, было решено не испытывать в условиях реального производства ввиду того, что в процессе деформации заготовка разогревается до достаточно высоких температур, а как известно, при нагревании фторопласта выше 250°С могут выделяться вредные и токсичные газы, некоторые из которых не имеют запаха.

Токсиколого-гигиенические исследования показали, что разработанный ТСМ «Росойл-СН-М» относится к малотоксичным продуктам (4-го класса опасности) и может использоваться для производства и применения в промышленности, о чем свидетельствует полученный гигиенический сертификат.

В пятой главе приведены результаты опытно-промышленной апробации разработанных технологических смазочных материалов для холодной объемной штамповки. Работы выполнялись в условиях производства ОАО «КамАЗ» (г. Набережные Челны).

В процессе штамповки детали «палец поршневой» могут наблюдаться дефекты в виде радиальных трещин и цветов побежалости на выдре, продольных рисок на боковой поверхности отштампованной полости, залипание отштампованных заготовок на пуансоне или даже поломка инструмента. Все это может иметь место в случае, если применяемая смазка не обладает достаточной экранирующей способностью, противозадирными свойствами и недостаточно снижает силы трения.

Для опытно-промышленных испытаний было приготовлено пять образцов ТСМ.

В таблице 3 приведены составы испытанных образцов ТСМ, соответствующие им значения коэффициентов трения, а также замеченные дефекты.

Ниже на рис. 7 приведена гистограмма влияния коэффициента трения на количество отштампованных заготовок до их залипания на инструменте. Следует отметить, что точка на графике, соответствующая пятому образцу не является количеством отштампованных заготовок до залипания и приведена здесь для наглядности. На самом деле было отштамповано 489 заготовок без залипания, после чего испытания были прекращены. В дальнейшем состав №5 (Росойл-СН-М) был

внедрен в технологический процесс производства детали «палец поршневой». Случаев залипания отштампованных заготовок на нем зафиксировано не было.

Таблица 3

Значения коэффициентов трения и замеченные дефекты, полученные в ходе _промышленных испытаний на ОАО «КАМАЗ»__

№ Состав Коэффициент _^рения Замеченные дефекты

1 Росойл-ШОК 0,393 На выдре цвета побежалости, и радиальные трещины

2 40% графита «П» + основа 0,210 На боковой поверхности отштампованной полости наблюдаются продольные риски

3 10% Мо82 +основа 0,185 На боковой поверхности отштампованной полости наблюдаются продольные риски

4 25% Мо82 + основа 0,157 На боковой поверхности отштампованной полости наблюдаются продольные риски

5 40% Мо82 + основа (Росойл-СН-М) 0.146 Дефекты отсутствуют

ц=0,393 м=0,210 ¡1=0,185 ц=0,157 ¡1=0,14 6 Рис. 7. Влияние коэффициента трения на количество отштампованных заготовок до залипания: 1 - Росойл-ШОК; 2 - 40% графита «П» + основа; 3 - 10% Мовг + основа; 4 - 25% Мо82 + основа; 5 - 40% Мо82 + основа (Росойл-СН-М).

В приложении приведены некоторые акты производственных испытаний и внедрения ТСМ «Росойл-СН-М» на операции холодной объемной штамповки детали «палец поршневой» двигателя автомобиля «КАМАЗ» на ОАО «КАМАЗ» (г. Набережные Челны).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан и апробирован экспериментально-аналитический метод определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой, позволяющий повысить точность и уменьшить трудоемкость определения коэффициента трения при пластическом деформировании металлов. На данный метод получен патент Российской Федерации № 2251680 от 5.05.2005г.

2. Получены зависимости коэффициентов трения от нормального давления // = f(p), которые позволяют учитывать в расчетах коэффициенты трения не усредненные по поверхности, а соответствующие локальным участкам контактных поверхностей, что повышает на 12-14% точность расчета сил холодного деформирования металлов.

3. На базе ПВК Deform-3D разработаны математические модели процессов прямого и обратного выдавливания с помощью которых определены зависимости параметров НДС заготовки и инструмента, нагрева в процессе холодного деформирования, а также сил прямого и обратного выдавливания от величины коэффициентов трения на контактных поверхностях.

4. На основе результатов исследования порошковых материалов в качестве наполнителей ТСМ для процессов ОМД, создана база данных по их трибологической эффективности и седиментационной стабильности.

5. Разработан новый ТСМ «Росойл-СН-М», позволяющий устранить залипание заготовок на пуансоне, снизить давления на инструмент и уменьшить температурный разогрев в процессе деформации, и как следствие, повысить стойкость штамповой оснастки. Проведена его промышленная апробация. ТСМ внедрен в технологический процесс массового производства детали «палец поршневой» двигателя автомобиля КамАЗ.

6. За счет применения разработанного ТСМ «Росойл-СН-М» на операции холодного обратного выдавливания, силы трения снижаются в 2 раза по сравнению с типовыми ТСМ, хотя силы деформирования при этом снижаются лишь на 15%. Показано, что даже незначительное снижение коэффициентов трения существенно повышает стойкость штампового инструмента.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в рецензируемых научных журналах из списка ВАК:

1 Пузырьков, Д.Ф. Сравнительная оценка триботехнических свойсгв РВС «Форсан» и дисульфида молибдена в качестве добавок к смазочным материалам / А.Н. Абрамов, Д.Г. Тюленев, И.С. Мухамадиев, A.B. Шолом, Д.Ф. Пузырьков, Р.И. Гизатуллин // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2008. - №12. с. 31-34.

2 Пузырьков, Д.Ф. Лабораторные опытно-промышленные испытания пластичной смазки «Росойл-Графитол» / А.Н. Абрамов, Д.Ф. Пузырьков, С.А. Саранцева //Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2008. - №12. с. 29-31.

3 Пузырьков, Д.Ф. Методы оценки эффективности технологических смазочных материалов для процессов металлообработки / В.Ю. Шолом,

A.M. Казаков, Д.Г. Тюленев, Д.Ф. Пузырьков //Приводная техника. -2004.-№ 1.С. 5-12.

4 Пузырьков, Д.Ф. Технология бескислотной подготовки поверхности углеродистых сталей для волочения (калибрования) заготовок под холодную высадку крепежных деталей / В.Ю. Шолом, А.Н. Абрамов, Д.Г. Тюленев, Д.Ф. Пузырьков //Приводная техника. - 2004. - № 1. С. 22-25.

5 Пузырьков, Д.Ф. Трибологические аспекты повышения качества изделий, получаемых методами обработки давлением / В.И. Семенов, Д.Ф. Пузырьков //Приводная техника. -2004. - № 1. С. 26-30.

6 Пузырьков, Д. Ф. Определение коэффициентов трения при холодном объемном пластическом деформировании металлов и разработка высокоэффективных смазочных материалов с антифрикционными наполнителями / Д.Ф. Пузырьков // КШП. - 2008. - №12. с. 12-16.

7 Пузырьков, Д.Ф. Методика сравнительной оценки эффективности технологических смазочных материалов для листовой штамповки / В. Ю. Шолом, Д.Ф. Пузырьков, А.Н. Абрамов //КШП. - 1999. - № 5. С. 12-15.

8 Пузырьков, Д.Ф. Эффективность применения различных наполнителей в смазочных материалах для холодной штамповки / Д.Ф. Пузырьков, В.Ю. Шолом, Д.Г. Тюленев, А.Н. Абрамов //КШП. - 1999. - № 5. С. 22-25.

9 Пузырьков, Д.Ф. Новые смазочные материалы для холодной объемной штамповки / Д.Г. Тюленев, В.Ю. Шолом, Д.Ф. Пузырьков //КШП. - 2003. - № 9. С. 6-8.

10 Пузырьков, Д.Ф. Экспериментально-аналитический метод определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой / В.Ю. Шолом, Д.Ф. Пузырьков //КШП. - 2003. - № 9. С. 12-15.

И Пузырьков, Д.Ф. Влияние дисперсности графита на эффективность его применения в узлах трения и при пластическом деформировании металла / В.Ю. Шолом, А.Н. Абрамов, Д.Ф. Пузырьков // КШП. - 2008. - №4. с. 38-41.

12 Тюленев, Д.Г. Влияпис размеров дроби при дробеструйной обработке на шероховатость поверхности, микротвердость стальных заготовок и энергосиловые параметры процессов волочения и прямого выдавливания / Д.Г. Тюленев, А.Н. Абрамов, Д.Ф. Пузырьков, В.Ю. Шолом // КШП -2008.-№12. с. 27-30.

13 Ермоленко, А.Н. Моделирование процесса обратного выдавливания поршневого пальца / А.Н. Ермоленко, Д.Ф. Пузырьков, B.C. Жернаков //КШП. - 2008. - №12. с. 37-40.

Публикации в других изданиях:

14 Патент РФ № 2251680 от 5.05.2005 г. «Способ определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой при пластическом деформировании

металлов» //Шолом В.Ю., Пузырьков Д.Ф., Тюленев Д.Г..

15 Патент РФ № 2327144 от 7.11.2006 г. «Способ определения эффективности технологической смазки при листовой штамповке» //Шолом В.Ю., Абрамов А.Н., Пузырьков Д.Ф., Тюленев Д.Г., Майстренко A.B., Шолом A.B..

16 Патент РФ № 2367929 от 20.09.2009г. «Способ определения противоизносной эффективности смазочно-охлаждающих технологических сред при резании металлов» // Шолом В.Ю., Гирфанов Н.И., Тюленев Д.Г., Пузырьков Д.Ф., и др..

17 Пузырьков, Д.Ф. Трибологические параметры дисперсных наполнителей в смазочных материалах / Д.Ф. Пузырьков, Д.Г. Тюленев, A.B. Майстренко // Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии». - Самара. - 2007 г. с. 487-496.

18 Тюленев, Д.Г. Влияние шероховатости и микротвердости заготовок после обработки поверхности дробью на энергосиловые параметры волочения и прямого выдавливания / Д.Г. Тюленев, А.Н. Абрамов, Д.Ф. Пузырьков, Ф.Н. Фазлиахметов //Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии», - Самара. - 2007 г. с. 591-600.

19 Шолом, В.Ю. Влияние дисперсности графита на эффективность его применения в различных схемах испытаний / В.Ю. Шолом, А.Н. Абрамов, Д.Ф. Пузырьков //Тезисы докл. 6-й Международной конференции «Трибология и надежность». - Санкт-Петербург. - 2006. с. 128-130.

20 Шолом, В.Ю. Технология бескислотной подготовки поверхности углеродистых сталей для волочения (калибрования) заготовок под холодную высадку крепежных деталей / В.Ю. Шолом, А.Н. Абрамов, Д.Г. Тюленев, Д.Ф. Пузырьков //Тезисы докл. научно-практич. конф.-выставки «Триботех-2003». -М.:-2003. С. 13.

21 Пузырьков, Д.Ф. Определение коэффициентов трения в условиях пластического деформирования металлов / Д.Ф. Пузырьков, B.C. Жернаков, Д.Г. Тюленев //Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы трибологии». - Самара. - 2007 г. с. 481-486.

22 Шолом, В.Ю. Методы оценки эффективности технологических смазочных материалов для процессов металлообработки / В.Ю. Шолом, А.М. Казаков, Д.Г. Тюленев, Д.Ф. Пузырьков //Тезисы докл. научно-практич. конф.-выставки «Триботех-2003». - М.: - 2003. С. 21-22.

23 Пузырьков, Д.Ф. Эффективность действия различных наполнителей в смазках для холодной обработки металлов давлением / Д.Ф. Пузырьков, Д.Г. Тюленев //Тезисы докл. 8-ой Международной научно-техн. конф. «Смазочные материалы и присадки». Бердянск. - 2003. - С. 111-112.

Автор выражает искреннюю благодарность д.т.н., проф. Щустеру Л.Ш., к.т.н. Абрамову А.Н. за помощь, оказанную в ходе написания и подготовки к защите данной диссертационной работы.

Подписано в печать 11.05.10 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Тираж 100 экз. Заказ 374. Гарнитура «ТшевЫестЯотап». Отпечатано в типографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪ» ИП ВЕРКО. Объем 0,9 п.л. Уфа, Карла Маркса 12 корп. 4, т/ф: 27-27-600, 27-29-123

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Особенности контактного трения и выбора технологических смазочных материалов в процессах холодного объемного деформирования.

1.1 .Особенности трения в процессах обработки металлов давлением.

1.2. Основные законы трения.

1.3. Вопросы применения технологических смазочных материалов при обработке металлов давлением.

1.4. Использование различных наполнителей в смазках для обработки металлов давлением.

1.5. Математическое моделирование и задачи, решаемые с помощью программно-вычислительного комплекса Deform-3D.

1.6. Особенности прямого и обратного выдавливания.

1.7. Выводы.

Глава 2. Методики исследований, материалы, оборудование.

2.1. Методика и оборудование, используемые для определения триботехнических характеристик технологических смазочных материалов с учетом реальных условий их применения.

2.2. Методики, используемые для определения стабильности смазочных композиций.

2.2.1. Методика оценки седиментационной стабильности смазочных композиций.

2.2.2. Методика оценки дисперсности наполнителей.

2.3. Исследуемые технологические смазочные материалы и наполнители.

2.4. Обрабатываемые материалы.

Глава 3. Оценка коэффициента трения при холодном выдавливании металлов.

3.1. Моделирование процесса прямого холодного выдавливания.

3.1.1. Основные допущения и исходные данные для математического моделирования на программном комплексе DEFORM-3D процесса прямого холодного выдавливания.

3.1.2. Результаты моделирования прогресса прямого холодного выдавливания.

3.2. Экспериментально-аналитический метод определения коэффиъ^иента трения между инструментом и заготовкой.

3.3. Моделирование процесса обратного выдавливания детали «палец поршневой».

3.3.1. Основные допущения и исходные данные для математического моделирования прогресса обратного выдавливания детали «палец поршневой».

3.3.2. Результаты моделирования процесса обратного выдавливания детали «палец поршневой».

3.4. Информационная база данных по трибологическим характеристикам технологических смазочных материалов с наполнителями.

3.5. Выводы.;.

Глава 4. Эффективность технологических смазочных материалов с наполнителями.

4.1. Обоснование композиции технологических смазочных материалов для тяжелонагруженньгх операций холодной объемной штамповки.

4.2. Влияние вида, дисперсности и процентного содержания наполнителя на седиментационную стабильность.

4.2.1. Краткая характеристика и некоторые физико-механические показатели наполнителей, использованных в работе.

4.2.2. Дисперсность порошковых наполнителей.:.

4.2.3. Седиментационная стабильность порошковых наполнителей.

4.3. Влияние вида, дисперсности и процентного содержания наполнителя на силу прямого выдавливания.

4.4. Выводы.

Глава 5. Промышленная апробация разработанных смазочных материалов.

5.1. Опытно-промышленные испытания смазочных материалов при изготовлении детали «палег( поршневой».

5.2. Технологический смазочный материал «Росойл-СН-М».

5.3. Выводы.

Актуальность работы.

Взаимодействие поверхностей инструмента и заготовки при холодной пластической деформации металлов характеризуется предельными для процессов внешнего трения контактными давлениями (до 2000-2500МПа).

В условиях операций объемной пластической деформации металлов жидкие смазки не обеспечивают достаточного эффективного противодействия адгезионному взаимодействию поверхностей инструмента и заготовки. Поэтому применяют смазки с твердыми наполнителями, частицы которых экранируют соприкасающиеся поверхности, противодействуя адгезии, и снижают трение за счет того, что сдвиговые перемещения реализуются внутри частиц наполнителя.

Деформационный разогрев и упрочнение материалов контактирующих тел существенно усложняет протекание трибологических процессов при объемной пластической деформации металлов. Поэтому, использование справочных данных о коэффициентах трения, полученных на стандартных машинах трения снижает точность технологических расчетов.

Большой вклад в изучение проблем трения и изнашивания трибосопряжений и методов повышения сроков службы машин и оборудования внесли отечественные ученые Буше Н.А., Буяновский И.А., Гаркунов Д.Н., Дроздов Ю.Н., Захаров С.М., Крагельский Н.В., Матвеевский P.M., Михин Н.М., Семенов А.П., Сорокин Г.М., Хрущов М.М., и другие.

Значительный вклад в развитие науки о трении при обработке металлов давлением внесли многие ученые, в том числе профессора: Белосевич В.К.,

Грудев А.П., Исаченков Е.И., Казаченок В.И., Колмогоров В.Л., Леванов А.Н., Тилик В.Т. и другие.

Однако определение триботехнических характеристик смазочных материалов с наполнителями для холодной пластической деформации до сих пор остается актуальной задачей повышения эффективности механообработки.

Диссертация выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ) и в Научно-исследовательском институте «Триботехники и смазки» при НИЧ УГАТУ и связана с проведением исследований в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 2009-2013гг., Государственной научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2001-2002гг.

Цель работы - разработка методики определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой в процессах холодного пластического деформирования металлов и создание информационной базы данных по триботехническим характеристикам наполнителей в технологических смазочных материалах.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы основные задачи исследования;

1. Выполнить анализ и выявить особенности определения и выбора коэффициента трения при проектировании операций холодной объемной штамповки.

2. Разработать методику определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой при холодном объемном пластическом деформировании металлов.

3. С помощью программно-вычислительного комплекса (ПВК) Deform-3D математически смоделировать процессы холодного прямого и обратного выдавливания, оценить влияние коэффициента трения на параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) заготовки, ее нагрев в процессе деформирования, а также силы и контактные давления.

4. Провести исследования триботехнических характеристик и седиментационной стабильности порошковых наполнителей различной природы в технологических смазочных материалах (ТСМ) и сформировать информационную базу данных по этим характеристикам и значениям коэффициентов трения.

5. Разработать новый состав ТСМ для обратного выдавливания детали «палец поршневой» двигателя автомобиля КамАЗ, позволяющий повысить качество получаемых заготовок и стойкость штамповой оснастки.

Научная новизна.

1. Предложена методика определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой при пластическом деформировании металлов, основанная на результатах физического и математического моделирования технологической операции.

2. Получены зависимости коэффициентов трения от давления, которые позволяют учитывать в расчетах значения коэффициентов трения, соответствующие локальным участкам контактных поверхностей.

3. Установлены зависимости параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) заготовки и инструмента, нагрева заготовки в процессе пластического деформирования, а также сил прямого и обратного выдавливания, от величины коэффициента трения на контактных поверхностях.

4. Создана информационная база данных по триботехническим характеристикам и седиментационной стабильности ТСМ с твердыми наполнителями.

Практическая значимость работы состоит в создании методики определения коэффициентов трения между инструментом и заготовкой в процессе пластического деформирования металлов и формировании базы данных по триботехническим характеристикам, седиментационной стабильности и технологической эффективности порошковых наполнителей, используемых в смазочных материалах для объемной штамповки, а также разработке ТСМ «Росойл-СН-М», позволяющей реализовать в производстве технологию изготовления детали «палец поршневой» двигателя автомобиля КАМАЗ из стали 12ХН2 методами холодной объемной штамповки. Автор выносит на защиту:

- экспериментально-аналитический метод определения коэффициентов трения между инструментом и заготовкой при пластическом деформировании металлов;

- аналитические зависимости /л = f{p)~ величины коэффициента трения ц от нормальных давлений р - для различных ТСМ, которые позволяют повысить точность технологических расчетов при объемном холодном деформировании металлов;

- базу данных по триботехническим характеристикам типовых порошковых твердых наполнителей и их седиментационной стабильности, позволяющую выбирать наполнитель и его концентрацию, наиболее эффективную в составе смазочной композиции для конкретной технологической операции.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан и апробирован экспериментально-аналитический метод определения коэффициента трения между инструментом и заготовкой, позволяющий повысить точность и уменьшить трудоемкость определения коэффициента трения при пластическом деформировании металлов. На данный метод получен патент Российской Федерации № 2251680 от 5.05.2005г.

2. Получены зависимости коэффициентов трения от нормального давления И = /{р)> которые позволяют учитывать в расчетах коэффициенты трения не усредненные по поверхности, а соответствующие локальным участкам контактных поверхностей, что повышает на 12-14% точность расчета сил холодного деформирования металлов.

3. На базе ПВК Deform-3D разработаны математические модели процессов прямого и обратного выдавливания с помощью которых определены зависимости параметров НДС заготовки и инструмента, нагрева в процессе холодного деформирования, а также сил прямого и обратного выдавливания от величины коэффициентов трения на контактных поверхностях.

4. На основе результатов исследования порошковых материалов в качестве наполнителей ТСМ для процессов ОМД, создана база данных по их трибологической эффективности и седиментационной стабильности.

5. Разработан новый ТСМ «Росойл-СН-М», позволяющий устранить залипание заготовок на пуансоне, снизить давления на инструмент и уменьшить температурный разогрев в процессе деформации, и как следствие, повысить стойкость штамповой оснастки. Проведена его промышленная апробация. ТСМ внедрен в технологический процесс массового производства детали «палец поршневой» двигателя автомобиля КамАЗ.

6. За счет применения разработанного ТСМ «Росойл-СН-М» на операции холодного обратного выдавливания, силы трения снижаются в 2 раза по сравнению с типовыми ТСМ, хотя силы деформирования при этом снижаются лишь на 15%. Показано, что даже незначительное снижение коэффициентов трения существенно повышает стойкость штампового инструмента.

126

1. Грудев А.П. Трение и смазки при обработке металлов давлением. / А.П. Грудев, Ю.В. Зильберг, В.Т. Тилик. Справ. Изд. М.: Металлургия, 1982. -С.312.

2. Леванов А.П. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров, Б.Р. Буркин, Ю.В. Ашпуг, Ю.И. Спасский. М.: Металлургия, 1976. - 416 с.

3. Исаченков Е.И. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. / Е.И. Исаченков М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

4. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник. / Е.Г. Бердичевский. М.: Машиностроение, 1984.-224 с.

5. Чертавских А.К. Трение и технологическая смазка при обработке металлов давлением. / А.К. Чертавских, В.К. Белосевич. М.: Металлургия, 1968. - 362 с.

6. Кокрофт М.Г. Смазки и смазочные материалы. Пер. с англ. / М.Г. Кокрофт М.: Металлургия, 1970. - 111 с.

7. Крагельский, И.В. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. /Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина В.В. // М.: Машиностроение, 1978. -4.1.-400 с.

8. Матвеевский P.M. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И. А. Буяновский и др. М.: Машиностроение, 1989. - 224 е.; ил.

9. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. / П. Бриджмен Из-во иностр. лит. 1955. - 444 с.

10. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. / В.Д. Кузнецов ТГУ, Томск. «Красное знамя», 1947, - 543 с.

11. Дерябин, В.В. Молекулярная теория внешнего трения. / В.В. Дерябин //

12. Журнал физической химии. АН СССР, 1934 - Т.5, Вып. 9. - С. 11651176.

13. Ребиндер П.А. Сборник докладов на VI съезде русских физиков. / П.А. Ребиндер М.: Госиздат, 1928. - С. 29.

14. Матвеевский, P.M. Развитие теории граничной смазки. / P.M. Матвеевский//Трение и износ 1990. - T.l 1, №6. - С. 1103-1111.

15. Крагельский И.В. Трение и износ. 2-е изд., перераб. и доп. / И.В. Крагельский. М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

16. Леванов А.Н. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров и др. М.: Металлургия, 1976, -416 с.

17. Крагельский И.В. Коэффициенты трения. Справочное пособие. / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова. М.: Машгиз, 1955. - 188 с.

18. Павлов И. М. Теория прокатки. / И.М. Павлов М.: Металлургиздат, 1950. - 610 с.

19. Bowden F.P. Friction ad lubrication of solids. / F.P. Bowden, D. Tabor. -Oxford, 1950.

20. Евстратов В.А. Теория обработки металлов давлением. / В.А. Евстратов Харьков: Вища школа, 1981. - 248 с.

21. Губкин, С.И. Пластическая деформация металлов. / С.И. Губкин. // М.: Металлургиздат, 1961. Т. 2.

22. Эйрих Ф. Реология. Теория и приложения. Пер. с. англ. / Под ред. Ф. Эйриха. М.: изд-во иностр. лит., 1962. - 824 с.

23. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. / А.И. Целиков. М.: Металлургиздат, 1962. - 496 с.

24. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. / С.И. Губкин. М.: Металлургиздат, 1947. - 532 с.

25. Зильберг, Ю.В. Закон и модели пластического трения. / Ю.В. Зильберг25.