автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Повышение эффективности раскроя прутков клиновыми ножницами на основе развития обобщенной теории процесса резки

На правах рукописи

КРИВОШЕЕВ Сергей Валерьевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАСКРОЯ ПРУТКОВ КЛИНОВЫМИ НОЖНИЦАМИ НА ОСНОВЕ РАЗВИТИЯ ОБОБЩЕННОЙ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА РЕЗКИ

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2003

Работа выполнена в Воронежской государственной технологической академии.

Научный руководитель доктор технических наук, про-

фессор Цеханов Юрий Александрович

Официальные оппоненты: Заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Хван Дмитрий Владимирович;

кандидат технических наук Ло-пасов Сергей Альбертович

Ведущая организация Федеральное государственное

унитарное предприятие "НИИ Автоматизированные средства производства и контроля"

Защита диссертации состоится 19 ноября 2003 г. в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.04 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026 Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

Автореферат разослан_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузовкин А.В.

¿oo5 - f\

i

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время на клиновых ножницах используется инструмент, имеющий форму клина с углом заточки лезвия 2у=20...30° (рис. 1). Как показали эксперименты по раскрою слитков цветных металлов 080...200 мм, лезвие инструмента с 2у-20...30° имеет недостаточно высокую прочность и стойкость. Это связано с тем, что в момент входа одного ножа в канавку, выдавленную в разрезаемом материале вторым ножом, из-за зазоров и погрешностей изготовления деталей в системе СПИД могут возникать несимметричные боковые нагрузки. Наиболее тяжелые нагрузки действуют на лезвие в окрестности режущих кромок ножей. В результате может происходить выкрашивание режущих кромок лезвия инструмента. Кроме того, недостатком тонкого остроугольного лезвия является возможность локального перегрева инструмента в окрестности режущей кромки. Этот перегрев возникает в результате трения инструмента и прутка и наиболее интенсивен до момента начала вращения прутка относительно своей оси.

Для устранения этих нежелательных явлений в работах НПО ЭНИК-МАШ предложена новая конструкция более прочного и стойкого инструмента, лезвие которого имеет не одну, а две ступени клиновой заточки (рис. 2). В связи с этим возникает необходимость развития теории процесса резки клиновыми ножницами, поскольку в настоящее время ее основы созданы лишь для инструмента с одноступенчатой клиновой заточкой.

Актуальность развития этой теории обусловлена высокой сложностью и трудоемкостью проведения многофакторных экспериментов в условиях реального технологического процесса резки. Обобщенная математическая модель технологического процесса резки клиновых ножниц позволит выявить основные закономерности процесса резки и определить пути оптимизации геометрии инструмента и возможности управления технологическими силами за цикл резки.

Опыт ранее полученных теоретических решений в рассматриваемой многофакторной задаче, а также в сложных задачах современной теории ОМД, показал высокую эффективность методов теории сложных функций многих переменных и методов теории подобия и размерностей. Поэтому развитие теории клиновых ножниц в этом контексте также является актуальной задачей.

При разработке конструкции клиновых ножниц возникла проблема зажима и точного позиционирования крупносортных прутков длиной до 6м. Ни один из известных механизмов зажима не удовлетворял жестким требованиям клиновых ножниц. Создание такого механизма для зажима и точного позиционирования прутков и слитков диаметром 80...200 мм позволило решить эту проблему.

Данная работа проведена в рамках программы КНЦМ-20-800/93 "Создание и постановка на производство гаммы автоматического оборудования на базе клиновых ножниц для замены дисковых пил на заводах цветной

металлургии на операции раскроя слитков и проката диаметром от 20 до 800 мм в холодном состоянии", разработанной и реализуемой АОЗТ Инновационная научно-производственная фирма "Клиновые Ножницы" при поддержке предприятий прессового передела цветной металлургии, кузнечно-прессового машиностроения и малого частного бизнеса.

Целью работы является повышение эффективности процесса резки крупносортных слитков цветных металлов 080...200 мм в холодном состоянии путем повышения стойкости режущего инструмента и рационального изменения технологических сил за цикл резки на основе обобщенного моделирования процесса.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

Определить рациональные геометрические параметры инструмента, лезвие которого имеет две ступени клиновой заточки.

Разработать математическую модель процесса резки прутков, учитывающую обобщенные параметры инструмента с двухступенчатой клиновой заточкой лезвия и представления об обобщенных механических свойствах материала разрезаемого прутка.

Определить закономерности процесса резки и возможности повышения показателей эффективности процесса резки крупносортных слитков клиновыми ножницами путем увеличения стойкости лезвия инструмента и снижения величины технологических усилий и энергозатрат.

Исследовать возможности обобщенного представления диаграмм деформирования при одноосном растяжении материала и их применения в технологических расчетах.

Методы исследований. При решении поставленных задач применялись методы теории сложных функций многих переменных, методы теории подобия и размерностей и методы математической статистики. Решение сложных многофакторных задач произведено аналитическими и численными методами современного математического анализа. В экспериментальных исследованиях применялись современные методики и аппаратура.

Автор защищает:

Результаты исследований по оптимизации параметров рациональной геометрической формы нового инструмента клиновых ножниц, в которых эти параметры определены следующим образом: 2у= 10°, 2}'у=60° и д <0.15 .

Обобщенную математическую модель процесса резки прутков инструментом с двойной клиновой заточкой лезвия с учетом потерь на трение в разработанном механизме зажима, отличающуюся тем, что лезвие инструмента имеет две ступени клиновой заточки.

Результаты исследования обобщенных прочностных и упругопласти-ческих свойств материалов при одноосном деформировании.

Способ выполнения технологических расчетов сил резки с использованием эквивалентной пластической постоянной к-3 материала заготовки.

Научная новизна работы.

Разработана обобщенная математическая модель процесса резки прутков инструментом с более сложной формой лезвия, учитывающая параметры лезвия инструмента и обобщенные механические свойства материала разрезаемого прутка.

Определены и исследованы обобщенные закономерности процесса резки прутков клиновыми ножницами и возможности повышения эффективности клиновых ножниц путем увеличения стойкости лезвия инструмента и рационального изменения технологических сил за цикл резки.

Исследованы обобщенные механические свойства группы различных сталей и цветных металлов при одноосном растяжении.

Практическая значимость включает: определение рациональных параметров геометрической формы режущего инструмента клиновых ножниц с двумя ступенями клиновой заточки лезвия, что позволяет повысить стойкость инструмента и снизить технологическое силы резки; математическую модель процесса резки прутков и слитков на клиновых ножницах инструментом с двухступенчатой клиновой заточкой, позволяющую рассчитывать технологические усилия процесса резки; разработку конструкции механизма зажима крупносортных прутков и слитков, защищенного патентом РФ и позволяющего точно позиционировать прутки и слитки, разрезаемые на клиновых ножницах; исследование диаграмм деформирования материалов в обобщенном виде, позволяющем в несколько раз снизить погрешности их моделирования в удобных для расчета линейных функциях.

Достоверность результатов подтверждается экспериментальными и опытными исследованиями, подтвердившими правомерность результатов исследований, внедрением результатов в производство, использованием современных приборов и методов обработки результатов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на Всероссийской школе-семинаре "Современные проблемы механики и прикладной математики" (Воронеж, 2000), Всероссийской ЭНТК " Аэродинамика, механика и аэрокосмические технологии" (Воронеж, 2001), на ежегодных ОНК ВГТА.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, получен в патент РФ.

Личный вклад автора в работе /1/ - сопоставление основных параметров автоматических линий на базе клиновых и сортовых ножниц; /4/ - исследование свойств обобщенных диаграмм деформирования; /6/ - моделирование сил трения на режущем инструменте клиновых ножниц; /8/ - расчет параметров технологического процесса резки прутков на клиновых ножницах; /10/ - построение диаграмм деформирования алюминиевой микропроволки в безразмерном виде; /11/ - разработка механизма зажима крупносортных прутков и слитков на клиновых ножницах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 139 наименований и 3 приложений; содержит 174 страницы текста, 44 рисунка и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность решаемой проблемы, изложены основные положения, выносимые на защиту, показана научная и практическая ценность результатов работы.

В первой главе рассмотрены: современные технологии и оборудование для резки сортового проката и слитков; назначение, отличительные признаки и достоинства основного технологического процесса резки и существующих клиновых ножниц; современные методы анализа сложных многофакторных объемных процессов ОМД; современное состояние, структура и особенности теории клиновых ножниц; современное состояние проблемы обобщенного математического определения механических свойств реальных материалов в удобных для расчетов линейных функциях.

Рассмотрены и сравнены с лучшими образцами современного автоматического разделительного оборудования показатели назначения автоматических линий серии РКН 200 на базе клиновых ножниц усилием 0,4 МН для раскроя в холодном состоянии слитков диаметром 80...200 мм сплавов на основе меди, алюминия, магния и ниобия.

Показано, что в отраслях мировой цветной металлургии порядка 20...40 % выплавляемого металла выпускается в виде прессованных прутков, панелей, профилей, труб и т.д. В современном металлургическом прессовом переделе на машинах полу- и непрерывного розлива нарезаются слитки длиной 5...6 м, которые раскраиваются на полу- и автоматических высокоскоростных и тихоходных дисковых пилах на заготовки для прессования длиной от 1 до 3...4 диаметров. Толщины пильных дисков при раскрое слитков диаметром от 80 до 800 мм составляет от 6...8 до 16 мм и более. Поэтому на этой технологической операции в стружку уходит от 2 до 4...6 % металла от выпуска годного. Цены на стружку на мировых рынках обычно в 4... 12 раз ниже цены компактных слитков. Поэтому убытки от технологической стружки на операции раскроя слитков в масштабах современного мирового прессового передела весомы и оцениваются суммами порядка 1 млрд. ШО/год.

Основными статьями полезного эффекта клиновых ножниц являются ресурсосбережение, энергосбережение, повышение качества металла, экология и улучшение тяжелых условий труда. Ожидаемый годовой экономический эффект программы только по статье "металлосбережение" составляет от двух до 4...6 % стоимости валового объема выпуска прутков, профилей и труб в отраслях цветной металлургии. Рентабельность производства линии серии РКН 200 превышает 800%.

По сравнению с моделью АКНА 1544.02 одних из лучших в мире автоматизированных сортовых ножниц усилием 25 МН для полугорячего раскроя проката диаметром 140...210 мм клиновые ножницы серии РКН200 имеют следующие преимущества: материалоемкость в 15 раз ниже; номинальное усилие в 62 раза меньше; инструмент универсальный ив 15... 20 раз дешевле; один комплект дешевого универсального инструмента по технологическим возможностям эквивалентен 30...40 комплектам дорогостоящего специального инструмента сортовых ножниц; уровень шума многократно меньше (на тяжелых сортовых ножницах уровень шума превышает 140 с1В, т.е. превышает болевой порог) и т.д.

Рассмотрены математические особенности определения в теории клиновых ножниц, так называемых относительных и масштабных математически ортогональных компонентов в структуре традиционных характеристик процессов ОМД. Проанализированы результаты экспериментов, подтверждающих целесообразность и полезность применения названного обобщенного подхода как в теории клиновых ножниц, так и в проблеме определения обобщенных механических свойств материалов.

Проанализированы недостатки существующих обобщенных идеальных моделей твердого тела и современные методы экспериментального определения первичных механических свойств материалов в форме диаграмм деформирования, построенных в координатах напряжение - деформация.

Рассмотрены трудности, вызванные сложностью современного определения первичных эмпирических механических свойств материалов и математическое определение обобщенных механических свойств материалов, сформулированное в рамках названных обобщенных представлений теории клиновых ножниц в следующем виде:

где £н и сгн - обобщенные масштабы деформации и напряжения;

ев - полная деформация материала в точке предела прочности при одноосном растяжении; е - обобщенная деформация; а - обобщенное напряжение;

а{е) - традиционная диаграмма одноосного растяжения материала;

ен=ев(Р,Т,У,ё,...)

а = гт/а,

? — Г-' / с-

(1)

5(е) - обобщенная (удельная безразмерная) диаграмма одноосного растяжения материала;

Р,Т,У,е,.. - гидростатическое давление, температура, скорость деформирования, скорость деформации и иные характеристики условий деформирования материала.

В конце главы рассмотрены возможности теоретико-экспериментальной оптимизации параметров геометрической формы двухступенчатой клиновой заточки лезвия нового инструмента.

Во второй главе рассмотрены методы и методики исследований, применяемые в данной работе.

В данной работе методологический подход по развитию обобщенной теории резки клиновыми ножницами реализован по двум направлениям.

Математическая модель процесса разработана в обобщенном виде на основе методов теории сложных функций многих переменных а так же аналитических и численных методов решения систем многофакторных трансцендентных уравнений, включающих как обобщенные параметры самого процесса, так и обобщенные механические свойства материала разрезаемого прутка.

Обобщенные упругопластические механические свойства материалов исследованы в масштабах математических выражений (1).

Анализ разработанной обобщенной математической модели процесса выполнен методами компьютерного моделирования.

Для исследования обобщенных механических свойств использован метод построения диаграмм деформирования в безразмерном виде с помощью методов теории подобия и размерностей. Экспериментальные исследования диаграмм деформирования произведены на 14 различных сталях, легких, медных и тугоплавких металлах. В экспериментах охвачена область: температура деформирования г=20...750°С; скорость деформации

е = (4,9...330) • 10~4 с'1; скорость деформирования К=1...50 мм/мин; температура последнего отпуска после закалки /=400...900°С; предел прочности материала (тв=50...2000 МПа; относительное удлинение <5=0,8...60 %.

Испытания произведены на разрывных машинах моделей ИМ-4Р и 2054Р5 в строгом соответствии с требованиями действующих стандартов, норм, ТУ и правил на механические испытания металлов. Масштаб диаграммного аппарата 100:1. Испытаны пятикратные образцы 05 мм. Обработка результатов испытаний произведена на компьютерах по стандартным и обобщенным методикам. Каждая партия образцов в каждом исследовании изготовлена из одного прутка и подвергнута одной и той же групповой термообработке. Количество испытаний в каждом опыте не менее трех. Погрешность изготовления и измерения рабочей части образцов: по длине - не более ±0,05...0,10 мм, по диаметру - не более ±0,01 мм.

В третьей главе рассмотрена обобщенная математическая модель технологического процесса резки прутков новым прогрессивным инструментом с двойной клиновой заточкой режущего лезвия (рис. 1 и 2).

/Ц

Рис. 1. Принципиальная схема процесса резки (диаметральное и осевое сечения очагов деформации)

В процессе резки на клиновых ножницах (рис. 1) радиальная подача инструмента на 1...3 порядка больше, чем у современного клинообразного металлорежущего инструмента. На крупносортных ножницах она может превышать 100 мм/об, поэтому на инструмент действуют огромные технологические силы.

По кинематике процесса из-за зазоров и погрешностей изготовления деталей системы СПИД на инструмент могут действовать не полностью уравновешенные боковые нагрузки. Поэтому, с учетом опыта применения клинообразного металлорежущего инструмента в современном производстве, результатов модельных экспериментов и результатов исследования в НПО ЭНИКМАШ процесса резки крупносортных слитков, определены в первом приближении рациональные параметры лезвия нового инструмента, у которого 80...95 % лезвия заточено на угол 10°, а остальная часть - на угол 60° (рис. 2). При таких углах заточки режущая кромка инструмента способна выдерживать даже односторонние боковые нагрузки. При этом высота дополнительной клиновой заточки дй^ рассчитана из условия, что при входе ножа в канавку, выдавленную вторым ножом, должна работать часть лезвия с углом

Рис. 2. Геометрическая форма инструмента с двухступенчатой клиновой заточкой

заточки 60°. Расчеты показали, что параметр дйу изменяется в пределах от 0.05 до 0.15.

Разработана обобщенная многофакторная математическая модель процесса резки прутков новым инструментом. Инструмент определен как пересечение двух двугранных углов 2у и 2у1. Силы определены интегралами от полей контактных напряжений по площадям контакта А1А2А}А4 (рис. 1) как

сложные функции от обобщенной глубины внедрения ножей к = И/Яо , угла захвата <Р2(!') и параметров процесса резки: «;, 2у, 2у/, (рис. 1 и 2),/с (среднеинтегральный коэффициент контактного трения) и обобщенной характеристики механических свойств материала кэ (интенсивность девиатора напряжений Губера-Мизеса в прутке из эквивалентного идеального жестко-пластического материала)

= 0, (2)

«1>2Г.2п>ДА1>/с

где - компоненты экспериментально измеряемых сил в системе

СПИД (рис. 1 и 2). Параметр (ру определен как корень уравнения:

фЛ

(3)

<Ру -2^/-arccostg

п <Ру

Обобщенные технологические силы процесса резки инструментом с двойной клиновой заточкой определяются выражением

^хг ~ FgXi + + РщхI + > (4)

где и Р~пт - компоненты обобщенных интегральных сил от полей контактных напряжений давления и трения на основной части лезвия (2у=10°);

^¿л/ и Ртх! - компоненты обобщенных интегральных сил от полей контактных напряжений давления и трения на дополнительной клиновой заточке лезвия (2у1=60°).

Поля скоростей контактного скольжения, форма и величина площадей контакта и сечения неразделенной части в сердцевине разрезаемого прутка также определены как сложные функции от обобщенной глубины внедрения инструмента И , угла захвата <Р2 {Ь) и названных параметров процесса резки.

Угол захвата определен как корень уравнения моментов:

ÍMk$>9l<b\ =0, (5)

к=1 a\,2r,2rb hhJc

где Мi и Mi - моменты от полей контактных напряжений давления и трения на основной части лезвия;

Л/3 и М4 - моменты от полей контактных напряжений давления и трения на дополнительной клиновой заточке лезвия;

Л/5 - момент трения в разработанном механизме зажима вращающегося прутка.

По данным теоретических исследований и экспериментов, в процессе резки прутков как известным, так и новым инструментом среднеинтеграль-ное давление на поверхностях контакта инструмента с разрезаемым прутком практически не зависит от глубины h . С другой стороны, эта же инвариантность наблюдается и в задаче Р. Хилла о вдавливании твердого клина в жест-копластическое полупространство. Подобие этих явлений позволило ввести для исследуемого многофакторного сложного процесса понятие более простого эквивалентного технологического процесса. Этот математический подход позволил по формуле Р. Хилла связать среднеинтегральное контактное давление в сложном процессе с обобщенной характеристикой механических свойств разрезаемого реального материала — эквивалентной постоянной пластичности кэ '■

(УСр = 2 ■ кэ ■ {\ + (ру ). (6)

Произведены расчеты закономерностей изменения обобщенных сил в системе СПИД процессов резки прутков известным и новым инструментом (рис. 3). Показано, что новый инструмент ABC рационально сочетает достоинства, которые имеет известный инструмент ЛЕС, заточенный на 2у= 10° и 2у/=60\ Например: в окрестности режущей кромки новый инструмент имеет угол 60°. Такое лезвие в условиях пластического защемления сохраняет работоспособность при появлении не полностью уравновешенных боковых нагрузок, которые появляются, когда инструмент входит в канавку, выдавленную вторым инструментом (рис. 1). Большой угол 2y¡ ускоряет рост технологических сил. Ускоряется момент начала вращения прутка, что весьма благоприятно, так как при вращении площадь контакта снижается в два и более раз. Резко падает тепловыделение и исключается локальный перегрев (посинение) режущей кромки при раскрое крупносортных слитков. После завершения процесса самоустановки ножей в зазорах системы СПИД двугранный угол снижается до 2у= 10°. Это в несколько раз снижает скорость роста технологических сил. При h > 0,3 они становятся даже меньше, чем в процессе резки инструментом с одноступенчатой заточкой, имеющим угол 30°.

На обобщенные зависимости (рис. 3) нанесены также результаты экспериментальных измерений, выполненных а НПО ЭНИКМАШ. Результаты этих экспериментов, проведенных на слитках АД-31 0190 мм, меди М1 0190 мм и латуни Л-63 0163 мм хорошо коррелируют с результатами обобщенных расчетов как по активному усилию главного привода , так и по распорному усилию , замыкаемому в станине ножниц.

ТхгЪз_2уйО"_

ДЛ7 0.16 0.12 008 0.01

/ / i 2y-30°

Fxj / t "2yp6C Tn=0.1S

\ i ¿j ~>y~10°

\ / / / Á -.2y-60"

fk Ш Ш TT7y /r-JO1 By=V

// 0- iSJftí 2yp60 $P015

кхМПа

300

x x X *l

m 1 х 1 х У X X X

° 0 1 Э О !

ITh 1 о О п

1 1 ■1

да

1сщг* РуШ i ш, 2i • i щпень 2у Wtytál •

Л63

М1

АД-31

О 0,1 02 0.3 ол Q5 h

Рис. 3. Зависимость сил Fx\(h) и .

Расчет при fc = 0.2, ап = 0.02, щ ~ 3°.

Экспе- • х -

римен- о г, о

ты: • • •

Рас- ---

четы: _

-JI63

- медь М1

- АК-6

о.1 о,2 о.з т л

Рис. 4. Зависимость кэ от А при а/=3°, 10°, 2у]=60°, А = 0.15 по результатам расчета и измерения Рх з ч < - Результаты

расчетов - -а«

- расчет для ножа АЕС - - расчет для ножа ABC

По данным обобщенных расчетов и названных экспериментов по фор-

муле

*Э=-

/V

(7)

2 • До • О + ) ■ ^хг

определена величина обобщенной механической характеристики кэ эквивалентного идеального жесткопластического материала. Показано, что при раскрое трех названных материалов новым инструментом обобщенная механическая характеристика кэ практически не зависит от обобщенной глубины внедрения инструмента в пруток (рис. 4).

Из формулы (7) видно, что введение обобщенной механической характеристики материала разрезаемого прутка позволяет существенно упростить технологические расчеты, если связать величину этой характеристики с об-

щеизвестными механическими характеристиками материала разрезаемого проката и слитков. Этот вопрос рассмотрен и решен в следующей главе.

В четвертой главе исследованы и обобщены механические свойства 14 различных материалов: стали 5, 10, 35, У10А, ЭИ-958, 20X13 и 12Х18Н10Т; мягкие и твердые легкие сплавы: АДО, АД-31, 1960, АК6; сплавы на основе меди: М1, МЗ (твердая), латунь Л63; ниобий. Свойства материалов исследованы в процессе одноосного растяжения. Диапазон условий деформирования составляет: по температуре деформирования /=20...750°С; по скорости деформации ¿ = (4,9...330)-Ю-4 с'1; по скорости деформирования К= 1...50 мм/мин; по температуре последнего отпуска после закалки Г=400...900°С; по пределу прочности материала ад=50. ..2000 МПа; по относительному удлинению <5=0,8...60 %.

Примеры традиционных диаграмм одноосного растяжения названных материалов на докритическом участке деформирования 0 < е < ев показаны на рис. 5,а и 5,в.

Легко убедиться, что в масштабах (1) численная величина удельной работы упругопластических деформаций на докритическом участке 0 < е < 1 у всех материалов тождественно равна единице. При таком подходе удельная работа упругопластического деформирования на обобщенных диаграммах деформирования математически преобразуется из переменной величины в фиксированный параметр, что дает возможность обнаружения, наблюдения, измерения, исследования и использования на практике качественно иных обобщенных механических свойств, например:

На рис. 5 видно, что в масштабах (1) традиционные диаграммы растяжения у всех исследованных материалов закономерно сворачиваются в порядке возрастания 1 < ав < 2 в компактное ядро, содержащее непрерывный спектр различных обобщенных диаграмм растяжения.

На рис. 5,а и 5,6 показано, что такие различные материалы, как медь МЗ (твердая), сталь 35 (улучшенная) и ЭИ-958 (закалка) имеют практически одну и ту же обобщенную диаграмму растяжения.

Обобщенные диаграммы всех реальных материалов закономерно пересекают сначала обобщенную диаграмму идеально пластического ОАВ, а затем идеально упругого ОС тела (рис. 5,6 и 5,г).

Названные выше пересечения определены по общим критериям и удобно расположены на участке перехода от упругого деформирования к упругопла-стическому. С учетом этих точек может быть построена общая кусочно-линейная модель диаграммы деформирования. По данным проведенных экспериментов погрешность аппроксимации диаграмм деформирования у такой линейной модели в 2...5 раз меньше, чем у традиционной степенной модели.

Существуют различные материалы, например стали 35 (термообработка: закалка, 870°С, 15 мин., вода; отпуск, 560°С, 1,5 ч., воздух) (рис. 5,в и 5,г),

600

200

/

1/

/ 3

/ 2

/

/

/

к- \ ±

г -л

О 2 4 6 В

1-медь МЗ твердая

2-сталь 35 улучшенная

3-ЭИ-958 закалка

4-слиток А1 сплава 1960

5-слиток 20Tal6WlZr01C

а)

2 3

700 600 500

200 ЮО

2.0 1.8 16 и 1.2 А 0.8 06 0А 0.2

/

/А

/<

/ 4 •

А 1/

//

Г

—

12 14

0 0.2 0,4 0.6 0.8 10

■ • • - медь МЗ он"269 МПа, ен=0,044 ■-> - сталь 35 он=673 МПа, ен=0, 130 - ЭИ-958 ан=1403 МПа, ен=0,059 длл- сплав 1960 ов=610 МПа, <5=1,8% □ о □ . 20Та16\У12г01С ав=840 МПа, <5=0,8% б)

£ •---

< "

1 ч

/ 1 /

п 4_

/ 5 6

1 / Ч-

20 1В 16 и 12 А 0.8 0.6 ОЛ

&

С

с.%

/

/'

/1

|/

-7 о ,

/

/ /

/

/

/

-1С

О 2 4 6 8 10 12 14 К 18 20 0 0,2 04 06 0.8 10

1-20° С 4-400° С ° ' " -20° С + + + -400° С

2-100° С 5-600° С - -100° С " ^-600° С

3-200° С 6-750° С о о -200° С □ □ о -750° С

в) г)

Рис. 5. Традиционные и обобщенные диаграммы одноосного растяжения группы различных материалов

15К и 12 МХ, у которых обобщенные диаграммы деформирования почти не изменяются при изменении температуры деформирования в широком диапазоне. Существуют материалы, например сталь 20X13, у которых обобщенная диаграмма на докритическом участке деформирования в диапазоне скоростей

деформаций ё = (4,9...330) • с"1 практически не изменяется.

Существуют различные материалы, например стали У10А (закалка, 780°С, через воду в масло; 1 отпуск, 180°С, 1.5 ч.; 2 отпуск, 400...700°С, 2 часа) и ЭИ-958 (закалка, 1040°С, с подстуживанием 950°С, масло; 1 отпуск, 570°С, 1 ч.; 2 отпуск, 540°С, 1 ч., 3 отпуск, 700...900"С, 2 ч.), у которых обобщенные диаграммы деформирования почти не изменяются при изменении температуры последнего отпуска после закалки в указанных пределах.

Для всех исследованных материалов измерены обобщенные единицы напряжения пц и деформации г.н при исследованных условиях. Установлено, что для слитков АД-31 (0190 мм), меди М1 (0190 мм) и латуни Л63 (0163 мм) величина обобщенной единицы сгя практически совпадает (с погрешностью 15 %) с величиной эквивалентной (обобщенной) пластической постоянной кэ этих же материалов (рис. 4):

кэ= в„.. (8)

Следовательно, в технологических расчетах величина сил в системе СПИД может быть вычислена по результатам расчета обобщенных сил и измерения обобщенной единицы напряжения (в стандартных механических испытаниях материалов на одноосное растяжение) по формуле

РхЫсп = + <рг\ Рх1{Л). (9)

В пятой главе на основании полученных результатов разработана методика обобщенного инженерного решения технологических задач. Приведены примеры расчетов технологических задач:

Имеется специализированная автоматическая линия на базе клиновых ножниц, предназначенная для раскроя в холодном состоянии слитков твердых алюминиевых сплавов с сгй<450 МПа, ¿<20 %, диаметром 80...200 мм. Необходимо определить технологическую возможность выполнения на названной автоматической линии операции на раскрой слитков меди М1 диаметром 163 мм и 190 мм (<тй<250 МПа, <5<60 %).

По результатам расчетов установлено, что на имеющейся автоматической линии можно выполнять раскрой слитков меди М1 диаметром 163 мм и не допустимо раскраивать слитки меди М1 диаметром 190 мм, так как в этом случае, с одной стороны, не хватает конструктивной длины рабочего хода в главном приводе ножниц, а, с другой стороны, главный привод будет перегружен.

Имеется автоматическая линия на базе клиновых ножниц, описанная в примере 1. Необходимо определить максимальный диаметр проката из спла-

ва с сгй=600 МПа, который может раскраиваться на названной автоматической линии.

Расчеты свидетельствуют о том, что максимальный диаметр проката с ан=600 МПа, который может раскраиваться на автоматической линии с указанными выше параметрами, составляет:

На клиновых ножницах важное значение имеет жесткая высокоточная ориентация оси вращающегося прутка перпендикулярно к плоскости разрезки. Особенно остро эта проблема стоит при раскрое крупногабаритных прутков и слитков большого диаметра и длины.

Анализ существующего оборудования показал, что ни один из известных механизмов зажима и высокоточного позиционирования оси вращающегося крупносортного прутка длиной до 6 м не обеспечивает жесткие требования клиновых ножниц.

В связи с этим в данной работе разработана, защищена патентом РФ № 2168399 МКИ В23РЗЗ/02 и применена в проекте крупносортных автоматических линий серии РКН 200 принципиально новая конструкция механизма зажима.

В приложениях приведены: технико-экономические показатели назначения автоматической линии модели РКН 200.01 А на базе клиновых ножниц усилием 0,4 МН в сравнении с одноименными характеристиками одной из лучших в мире моделей комплекса автоматизированного АКНА 1544.02 на базе тяжелых сортовых ножниц усилием 25 МН, разработанного на ЗАО Воронежский завод тяжелых механических прессов; акт внедрения технологии резки прутков и слитков инструментом с двухступенчатой клиновой заточкой.

Определены параметры рациональной формы лезвия универсального инструмента клиновых ножниц, имеющего две ступени клиновой заточки лезвия с параметрами: 2у= 10°, 2у/=60° и ¿А//Ко<0,15, что приводит к повышению стойкости режущего инструмента и снижению технологических сил в цикле разрезки.

Разработана обобщенная математическая модель процесса резки прутков инструментом с двойной клиновой заточкой лезвия с учетом потерь на трение в разработанном механизме зажима, которая позволяет производить технологические расчеты энергосиловых параметров процесса резки в безразмерном виде и выявлять закономерности их изменения в зависимости от параметров процесса резки.

(10)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Показаны пути повышения надежности инструмента при одновременном рациональном перераспределении технологических сил за цикл резки, то есть пути повышения эффективности клиновых ножниц в современном производстве, что позволяет повышать эффективность применения уже разработанных автоматических клиновых ножниц серии РКН200 на предприятиях металлургического прессового передела.

Исследованы обобщенные упругопластические свойства материалов при одноосном деформировании; для определения численной величины обобщенных деформаций и напряжений использованы собственные нетрадиционные обобщенные единицы измерения, являющиеся количественными характеристиками деформируемого материала и зависящие от условий его деформирования и истории предшествующей термомеханической обработки. В результате в 2...5 и более раз снизились погрешности моделирования диаграмм деформирования материалов в удобных для расчета линейных функциях, что в конечном итоге позволяет повысить точность выполнения технологических расчетов.

Построены и исследованы обобщенные диаграммы одноосного растяжения 14 различных сталей, легких, цветных и тугоплавких металлов и сплавов. Экспериментально в пределах диапазонов параметров условий деформирования установлено:

- существуют группы различных материалов, в каждой из которых все материалы имеют единую обобщенную диаграмму одноосного деформирования;

- существуют материалы, у которых обобщенная диаграмма одноосного деформирования практически не изменяется при изменении температур-но-скоростных параметров процесса деформирования и истории термообработки в широких пределах,

что представляет интерес как для дальнейшего изучения упругопластических свойств материалов на основе примененного обобщенного подхода, так и для развития обобщенной теории процесса резки клиновыми ножницами.

Предложено выполнять технологические расчеты сил резки с использованием эквивалентной пластической постоянной к3 материала заготовки, что позволяет упрощать технологические расчеты.

Экспериментально показано, что для крупносортных слитков АД-31, меди М1 и латуни Л63, значение кэ практически совпадает с величиной обобщенной единицы <т#, что позволяет выполнять технологические расчеты по результатам стандартных механических испытаний материалов на растяжение.

Разработана и защищена патентом РФ конструкция механизма зажима крупносортных слитков, позволяющая точно позиционировать пруток в процессе резки (которая применена в проекте автоматических клиновых ножниц модели РКН 200.01 А-001).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Кривошеев В.В., Цеханов Ю.А., Кривошеее C.B. Автоматическая линия (с ЧПУ) для бесстружкового раскроя в холодном состоянии слитков и проката цветных металлов диаметром до 200 мм// Кузнечно-штамповочное производство. М„ 2001. № 12. С. 31-33.

2. Кривошеее C.B. Исследование первичных механических свойств металлов и их сплавов// Материалы XXXIX отчетной научной конференции за 2000 год: В 2 ч. Воронеж: ВГТА, 2001. Ч. 2. С. 109-110.

3.Кривошеев В.В., Цеханов Ю.А., Кривошеее C.B. Новое автоматизированное оборудование на базе клиновых ножниц для бесстружкового раскроя слитков и проката цветных металлов// Машиностроитель. 2002. № 7. - С. 2425.

4.Кривошеев В.В. , Цеханов Ю.А., Кривошеев C.B. Первичные механические свойства и спектр общих моделей сопротивления материала твердого тела механическим нагрузкам// Современные проблемы механики и прикладной математики: Материалы школы-семинара, посвященной 70-летию профессора Д.Д. Ивлева - Воронеж, 2000. С. 248-251.

5.Кривошеев C.B. Формирование современных представлений о первичных механических свойствах материалов// Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением: Сб. науч. тр.Тула: ТулГУ, 2001. с. 129-132.

6.Кривошеев В.В., Цеханов Ю.А., Кривошеев C.B. Моделирование полей сил трения на инструменте ножниц клиновых// Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением: Межвуз. сб. науч. тр. Тула: ТулГУ, 2000. С. 82-87.

7. Кривошеев В.В., Цеханов Ю.А., Кривошеев C.B. К вопросу определения первичных механических свойств твердого тела и построения общей модели реологических состояний материала// Прикладные задачи механики и теплообмена в авиастроении: Труды междунар. науч.-техн. конф. В 2 ч.Воронеж: ВГТУ, 2000. Ч. 2. С.160-161.

8. Цеханов Ю.А., Кривошеев C.B. Расчет параметров технологического процесса резки прутков ножницами клиновыми// Тез. докл. 28 юбилейной отчетной научной конференции за 1999 год. - Воронеж: ВГТА, 2000.- С. 27.

9. Кривошеев В.В., Цеханов Ю.А., Кривошеев C.B. Гносеологические аспекты современных представлений о первичных механических свойствах материалов// Материалы XXXIX отчетной научной конференции за 2000 год: В 2 ч. Воронеж: ВГТА, 2001. Ч. 2. С. 108-109.

10. Кривошеев C.B., Коренев В.П. Построение безразмерных кривых упрочнения алюминиевой микропроволки// Материалы ХХХХ отчетной научной конференции за 2001 год: В 2 ч. Воронеж: ВГТА, 2002. Ч. 2. С. 158-161.

11. Патент № 2168399 кл. B23D33/02 РФ Механизм зажима прутков и труб на клиновых ножницах// В.В. Кривошеее, Ю.А. Цеханов, C.B. Кривошеее; заявлено 07.09.1999; опубл. 10.04.2001, бюл. №10.

ЛР № 066805 от 25.08.99. Подписано в печать Формат 60x84/16.

Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж Л-^экз. Зак. № МЭ,

Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14.

'¿О СУ>-(\

Р1619 Î

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ

И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Современные технологии и оборудование для раскроя сортового проката и слитков в цветной металлургии.

1.2. Основной технологический процесс, конструкция и преимущества клиновых ножниц.

1.2.1. Основной технологический процесс.

1.2.2. Отличительные признаки, устройство, назначение и область применения клиновых ножниц.

1.3. Современное состояние теории клиновых ножниц.

1.3.1. Методы интегрального энергосилового анализа.

1.3.2. Методологические особенности теории клиновых ножниц.

1.3.3. Взаимосвязь обобщенных характеристик * теории клиновых ножниц с механическими свойствами материала разрезаемых прутков.

1.3.4. Оптимизация геометрической формы инструмента клиновых ножниц.

1.4. Цель и задачи исследования.

МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Этапы теоретического анализа процесса резки прутков новым инструментом.

2.2.Методика теоретико-экспериментальной оптимизации геометрических параметров

2у, 2yi 1лАк{ нового инструмента.

2.3. Методика исследований обобщенных механических свойств материалов.

2.4. Методы экспериментального изучения обобщенных механических свойств материалов.

3. ОБОБЩЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕЗКИ ПРУТКОВ НА КЛИНОВЫХ НОЖНИЦАХ ИНСТРУМЕНТОМ С ДВОЙНОЙ

КЛИНОВОЙ ЗАТОЧКОЙ.

3.1. Выбор рациональной формы лезвия инструмента клиновых ножниц.

3.2. Обобщенная математическая модель процесса резки прутков инструментом с двойной клиновой заточкой.

3.3. Системы координат.

3.4. Фазы процесса резки.

3.5. Кинематика процесса резки.

3.6. Геометрические искажения формы на торцах заготовок.

3.7. Расчет площади контакта инструмента с разрезаемым прутком.

3.8. Расчет площади неразделенной части сечения заготовки.

3.9. Расчет технологических сил.

ЗЛО. Расчет моментов.

3.11. Расчет границ фаз процесса.

3.12 Условие захвата.

3.13. Взаимосвязь результатов экспериментальных измерений с результатами теоретических расчетов.

3.14. Момент сил трения в механизме зажима.

3.15. Результаты исследований по разработанной обобщенной модели.

Выводы по разделу 3.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБОБЩЕННЫХ

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ.

4.1. Обобщенные диаграммы деформирования, полученные при холодной пластическойдеформации.

4.2. Влияние температуры деформирования на обобщенные диаграммы деформирования.

4.3. Влияние термической обработки на обобщенные диаграммы деформирования.

4.4. Влияние скорости деформирования и скорости деформации на обобщенные диаграммы деформирования стали 20X13.

4.5. Анализ обобщенных диаграмм деформирования.

Выводы по разделу 4.

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

5.1. Пример инженерного решения технологических задач.

5.2. Оптимизация геометрической формы лезвия инструмента.

5.3. Разработка устройства механизма зажима крупногабаритных крупносортных прутков и слитков.

В настоящее время на клиновых ножницах используется инструмент, имеющий форму клина с углом заточки лезвия 2у=20.30° . Как показали эксперименты по раскрою слитков цветных металлов 080.200 мм, лезвие инструмента с 2у=20.30° имеет недостаточно высокую прочность и стойкость. Это связано с тем, что в момент входа одного ножа в канавку, выдавленную в разрезаемом материале вторым ножом, из-за зазоров и погрешностей изготовления деталей в системе СПИД могут возникать несимметричные боковые нагрузки. Наиболее тяжелые нагрузки действуют на лезвие в окрестности режущих кромок ножей. В результате может происходить выкрашивание режущих кромок лезвия инструмента. Кроме того, недостатком тонкого остроугольного лезвия является возможность локального перегрева инструмента в окрестности режущей кромки. Этот перегрев возникает в результате трения инструмента и прутка и наиболее интенсивен до момента начала вращения прутка относительно своей оси.

Для устранения этих нежелательных явлений в работах НПО ЭНИКМАШ предложена новая конструкция более прочного и стойкого инструмента, лезвие которого имеет не одну, а две ступени клиновой заточки. В связи с этим возникает необходимость развития теории процесса резки клиновыми ножницами, поскольку в настоящее время ее основы созданы лишь для инструмента с одноступенчатой клиновой заточкой.

Актуальность развития этой теории обусловлена высокой сложностью и трудоемкостью проведения многофакторных экспериментов в условиях реального технологического процесса резки. Обобщенная математическая модель технологического процесса резки клиновых ножниц позволит выявить основные закономерности процесса резки и определить пути оптимизации геометрии инструмента и возможности управления технологическими силами за цикл резки.

Опыт ранее полученных теоретических решений в рассматриваемой многофакторной задаче, а также в сложных задачах современной теории ОМД, показал высокую эффективность методов теории сложных функций многих переменных и методов теории подобия и размерностей. Поэтому развитие теории клиновых ножниц в этом контексте также является актуальной задачей.

При разработке конструкции клиновых ножниц возникла проблема зажима и точного позиционирования крупносортных прутков длиной до 6 м. Ни один из известных механизмов зажима не удовлетворял жестким требованиям клиновых ножниц. Создание такого механизма для зажима и точного позиционирования прутков и слитков диаметром 80. .200 мм позволило решить эту проблему.

Данная работа проведена в рамках программы КНЦМ-20-800/93 "Создание и постановка на производство гаммы автоматического оборудования на базе клиновых ножниц для замены дисковых пил на заводах цветной металлургии на операции раскроя слитков и проката диаметром от 20 до 800 мм в холодном состоянии", разработанной и реализуемой АОЗТ Инновационная научно-производственная фирма "Клиновые ножницы" при поддержке предприятий прессового передела цветной металлургии, куз-нечно-прессового машиностроения и малого частного бизнеса.

Целью работы является повышение эффективности процесса резки крупносортных слитков цветных металлов 080.200 мм в холодном состоянии путем повышения стойкости режущего инструмента и рационального изменения технологических сил за цикл резки на основе обобщенного моделирования процесса.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Определить рациональные геометрические параметры инструмента, лезвие которого имеет две ступени клиновой заточки.

2. Разработать математическую модель процесса резки прутков, учитывающую обобщенные параметры инструмента с двухступенчатой клиновой заточкой лезвия и представления об обобщенных механических свойствах материала разрезаемого прутка.

3. Определить закономерности процесса резки и возможности повышения показателей эффективности процесса резки крупносортных слитков клиновыми ножницами путем увеличения стойкости лезвия инструмента и снижения величины технологических усилий и энергозатрат.

4. Исследовать возможности обобщенного представления диаграмм деформирования при одноосном растяжении материала и их применения в технологических расчетах.

5. При решении поставленных задач применялись методы теории сложных функций многих переменных, методы теории подобия и размерностей и методы математической статистики. Решение сложных многофакторных задач произведено аналитическими и численными методами современного математического анализа. В экспериментальных исследованиях применялись современные методики и аппаратура.

Автор защищает:

1. Результаты исследований по оптимизации параметров рациональной геометрической формы нового инструмента клиновых ножниц, в которых эти параметры определены следующим образом: 2у= 10°, 2у/=60° и Ah\ < 0.15.

2. Обобщенную математическую модель процесса резки прутков инструментом с двойной клиновой заточкой лезвия с учетом потерь на трение в разработанном механизме зажима, отличающуюся тем, что лезвие инструмента имеет две ступени клиновой заточки.

3. Результаты исследования обобщенных прочностных и упругопластических свойств материалов при одноосном деформировании.

4. Способ выполнения технологических расчетов сил резки с использованием эквивалентной пластической постоянной кэ материала заготовки.

Научная новизна работы.

1. Разработана обобщенная математическая модель процесса резки прутков инструментом с более сложной формой лезвия, учитывающая параметры лезвия инструмента и обобщенные механические свойства материала разрезаемого прутка.

2. Определены и исследованы обобщенные закономерности процесса резки прутков клиновыми ножницами и возможности повышения эффективности клиновых ножниц путем увеличения стойкости лезвия инструмента и рационального изменения технологических сил за цикл резки.

3. Исследованы обобщенные механические свойства группы различных сталей и цветных металлов при одноосном растяжении.

Практическая значимость включает: определение рациональных параметров геометрической формы режущего инструмента клиновых ножниц с двумя ступенями клиновой заточки лезвия, что позволяет повысить стойкость инструмента и снизить Ш технологическое силы резки; математическую модель процесса резки прутков и слитков на клиновых ножницах инструментом с двухступенчатой клиновой заточкой, позволяющую рассчитывать технологические усилия процесса резки; разработку конструкции механизма зажима крупносортных прутков и слитков, защищенного патентом РФ и позволяющего точно позиционировать прутки и слитки, разрезаемые на клиновых ножницах; исследование диаграмм деформирования материалов в обобщенном виде, позволяющем в несколько раз снизить погрешности их моделирования в удобных для расчета линейных функциях.

Достоверность результатов подтверждается экспериментальными и опытными исследованиями, подтвердившими правомерность результатов исследований, внедре-С нием результатов в производство, использованием современных приборов и методов обработки результатов.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на Всероссийской школе-семинаре "Современные проблемы механики и прикладной математики" (Воронеж, 2000), Всероссийской ЭНТК " Аэродинамика, механика и аэрокосмические технологии" (Воронеж, 2001), на ежегодных ОНК ВГТА.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, получен в патент РФ.

Личный вклад автора в работе /1/ - сопоставление основных параметров автоматических линий на базе клиновых и сортовых ножниц; /4/ - исследование свойств обобщенных диаграмм деформирования; /6/ - моделирование сил трения на режущем • инструменте клиновых ножниц; /8/ - расчет параметров технологического процесса резки прутков на клиновых ножницах; /10/ - построение диаграмм деформирования алюминиевой микропроволки в безразмерном виде; /11/ - разработка механизма зажима крупносортных прутков и слитков на клиновых ножницах.

Общие выводы

1. Определены параметры рациональной формы лезвия универсального инструмента клиновых ножниц, имеющего две ступени клиновой заточки лезвия с параметрами: 2у= 10°, 2yf= 60° и ^h]/R0<0,15, что приводит к повышению стойкости режущего инструмента и снижению технологических сил в цикле разрезки.

2. Разработана обобщенная математическая модель процесса резки прутков инструментом с двойной клиновой заточкой лезвия с учетом потерь на трение в разработанном механизме зажима, которая позволяет производить технологические расчеты энергосиловых параметров процесса резки в безразмерном виде и выявлять закономерности их изменения в зависимости от параметров процесса резки.

3. Показаны пути повышения надежности инструмента при одновременном рациональном перераспределении технологических сил за цикл резки, то есть пути повышения эффективности клиновых ножниц в современном производстве, что позволяет повышать эффективность применения уже разработанных автоматических клиновых ножниц серии РКН200 на предприятиях металлургического прессового передела.

4. Исследованы обобщенные упругопластические свойства материалов при одноосном деформировании; для определения численной величины обобщенных деформаций и напряжений использованы собственные нетрадиционные обобщенные единицы измерения, являющиеся количественными характеристиками деформируемого материала и зависящие от условий его деформирования и истории предшествующей термомеханической обработки. В результате в 2.5 и более раз снизились погрешности моделирования диаграмм деформирования материалов в удобных для расчета линейных функциях, что в конечном итоге позволяет повысить точность выполнения технологических расчетов.

5. Построены и исследованы обобщенные диаграммы одноосного растяжения 14 различных сталей, легких, цветных и тугоплавких металлов и сплавов. Экспериментально в пределах диапазонов параметров условий деформирования установлено:

- существуют группы различных материалов, в каждой из которых все материалы имеют единую обобщенную диаграмму одноосного деформирования;

- существуют материалы, у которых обобщенная диаграмма одноосного деформирования практически не изменяется при изменении температур-но-скоростных параметров процесса деформирования и истории термообработки в широких пределах, что представляет интерес как для дальнейшего изучения упругопластических свойств материалов на основе примененного обобщенного подхода, так и для развития обобщенной теории процесса резки клиновыми ножницами.

6. Предложено выполнять технологические расчеты сил резки с использованием эквивалентной пластической постоянной кэ материала заготовки, что позволяет упрощать технологические расчеты.

7. Экспериментально показано, что для крупносортных слитков АД-31, меди Ml и латуни JI63, значение кэ практически совпадает с величиной обобщенной единицы сг#, что позволяет выполнять технологические расчеты по результатам стандартных механических испытаний материалов на растяжение.

8. Разработана и защищена патентом РФ конструкция механизма зажима крупносортных слитков, позволяющая точно позиционировать пруток в процессе резки (которая применена в проекте автоматических клиновых ножниц модели РКН 200.01А-001).

1. Абросимов А.С. Сбор и заготовка лома и отходов цветных металлов/ Абросимов А.С., Дуиб Е.Н., Фролов А.П.// Цветные металлы, 1989. №6. С. 111.

2. Автоматическая линия горячей штамповки// Э.И. Технология и оборудование КШП, 1982. №11. С. 5.

3. Аксиома. Энциклопедический словарь. М.: ГНИ БСЭ, 1953. Т. 1- 719 с.

4. Апасенко A.M. Рациональное использование низкокачественных алюминиевых лома и отходов/ Апасенко A.M., Андрюхов А.Е., Артемьев Н.И.// Цветные металлы. 1989, №6. С. 202.

5. Безухов Н.И., Лукашин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач. М.: Высшая школа, 1974. — 200 с.

6. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -Высшая школа, 1961. 537 с.

7. Бессонов А.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1961.-792 с.

8. Богоявленский К.Н., Жлобов В.В., Ландиков А.Р., Постников Н.Н. Обработка цветных металлов. М.: Металлургия, 1973. - 471 с.

9. Бондарев Б.И. Технико-экономические проблемы производства и применения алюминиевого проката в Росии/ Бондарев Б.И., Кондаков Б.П., Макаров T.CJ/ Цв. мет., 1993 №6. С. 12.

10. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1975.- Т. 22. С. 32.

11. Бухгольц Н.Н. Основной курс теоретической механики. М.: Наука, 1967. Ч. 1.-468 с.

12. Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. Лом и отходы/ Справочник. -М.: Экономика, 1984. 152 с.

13. Вторичные ресурсы в в экономике зарубежных стран членов СЭВ. -Киев: УкрНИИНТЛ, 1985.

14. Гаврилов Р.В. Планирование экономии материальных ресурсов и использование вторичного сырья. М.: АХН при СМ СССР, 1985.

15. Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. Прессование цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. - 240 с.

16. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978. 174 с.

17. Джонсон У., Меллер С. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение, 1979. - 567 с.

18. Ерманок М.З., Соболев Ю.П., Шельман А.А. Прессование титановых сплавов. М.: Металлургия, 1979. - 263 с.

19. Жлобов В.В., Зверев Г.И. Прессование сплавов. М.: Металлургия, 1971. -456 с.

20. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983.-351 с.

21. Зусман Л.Л. Неиспользованные источники экономии металла. Плановое хоз-во, 1980, №9.

22. Зусман Л.Л. Народнохозяйственные проблемы экономии металла. М.: Экономика, 1985.

23. Исследование новой технологии безотходной резки слитков диаметром 80.200 мм в прессовом переделе медных сплавов: Отчет о НИР (промежуточный)/ НПО ЭНИКМАШ х/д №691. - Воронеж: ЭНИКМАШ, 1990. - 72 с.

24. Испытания материалов/ Справочник под ред. X. Блюминауэра. 1979. -448 с.

25. Ишлинский А.Ю. Механика. Идеи, задачи, приложения. М.: Наука, 1985.-623 с.

26. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970.- 104 с.

27. Карякин Н.И., Быстрое К.Н., Киреев П.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа, 1963.-559 с.

28. Качанов JI.M. Основы теории пластичности. М.: ГИТТЛ, 1963.

29. Качество. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1973. Т. 13. С. 215.

30. Клушин В.А., Макушок Е.М., Щукин В.Я. Совершенствование поперечно-клиновой прокатки.- Минск.: Наука и техника, 1980.- 280 с.

31. Клюшников В.Д. Математическая теория пластичности. М.: МГУ, 1979. -208 с.

32. Ковка и штамповка/ Справочник под ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 1985. - 223 с.

33. Кочаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин на прочность и долговечность. М.: Машиностроение, 1985. - 223 с.

34. Количество. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1973. Т. 13.

35. Колмогоров В.Л. Вариационные (экстремальные) методы/ В кн. Теория ковки и штамповки// Под общ. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникива. 2е изд. -М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

36. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986.-688 с.

37. Колосов А.А. Книга для внеклассного чтения по математике в старших классах. М.: ГУПИ, 1963. 436 с.

38. Коши О. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1973. Т. 13. С. 303.

39. Кривошеев В.В. Разработка процесса безотходного разделения на заготовки слитков, прутков и труб универсальным клиновым инструментом с тангенциальной подачей/ Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. Наук. Воронеж, 1988.- 297 с.

40. Кривошеев В.В., Королев А.И. Общие и индивидуальные компоненты в структуре механических свойств материалов// Деп. в НИИМАШ. Воронеж, ЭНИКМАШ, 1987.-17 с.

41. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации/ Справочник. -М.: Машиностроение, 1986. 157 с.

42. Кручер Г.Н. Промышленность по обработке меди и ее сплавов в США. — М.: ЦНИИЦМЭИ, сек. Обработка цветных металлов и сплавов. 1986.

43. Кручер Г.Н. Промышленность по обработке цветных металлов в ФРГ. -М.: ЦНИИЦМЭИ, сек. Обработка цветных металлов и сплавов. 1987. Вып. 1.

44. Кручер Г.Н. Промышленность по обработке цветных металлов в Японии. М.: ЬЩИИЦМЭИ, сек. Обработка цветных металлов и сплавов. - 1988.

45. Кручер Г.Н. Производство труб и прутков из меди и ее сплавов за рубежом// Цветные металлы, 1987. №9. С. 79-82.

46. Кручер Г.Н. Технологические процессы производства труб и прутков из меди и ее сплавов// Цветные металлы, 1990. №1. С. 111-115.

47. Кузнецов Г.Д. Ценообразование в цветной металлургии. М., 1987. - 248с.

48. Лагранж Ж.Л. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1973. Т. 14. С. 97-98.

49. Линия горячей резки// Р.Ж. Технология и оборудование КШП. 1985. №9. 9В318. С. 58.

50. Линия штамповки коленчатых валов и балок передних осей/ Технология и оборудование КШП/ Экспресс-инф. 1982, №26. С. 10.

51. Лобанов B.C. Вторичная металлургия резервы и возможности. - 1987. -С. 4-7.

52. Малинин. Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1968.-С. 132.

53. Мастеров В.А. Пути снижения материалоемкости проката цветных металлов// Цветные металлы, 1988. №2. С. 107-109.

54. Металлы. Методы испытаний на растяжение/ ГОСТ 1497-87.

55. Методика определения оптовых цен на новую машиностроительную продукцию производственно-технического назначения. Постановление №760 Госкомцен СССР от 30.10.87.

56. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса. М.: АН СССР, 1986. 16с.

57. Механика БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1974. Т.16. С. 185-190.

58. Множество БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1974. Т.16.

59. Наука. Энциклопедический словарь. М.: ГНИ БСЭ. Т. 17.

60. Ньютон И.БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1974. Т. 18. С. 164-168.

61. Ньютон И. Математические начала натуральной философии/ Пер. с ла-тинск. с прим. и поясн. А.Н. Крылова, Л.: АН СССР. 1936.

62. Обработка металлов давлением. Горький: Труды ПКТИ, вып. 1(36), 1971.-48 с.

63. Обработка цветных металлов и сплавов/ под ред. Миллера JI.E. М.: Металлургия, 1961. - 872 с.

64. О вторичных ресурсах. М.: Знание, 1987. - 64 с.

65. Основные направления развития оборудования для резки проката за рубежом.-М., 1976.-39 с.

66. Перлин П.Д., Райтбарг JI.X. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975.-447 с.

67. Пирогов H.JI. Использование вторичных ресурсов в народном хозяйстве. -М.: АХН СССР, 1988. 101 с.

68. Пирогов H.JL, Сушон С.П., Завалко А.Г. Вторичные ресурсы: эффективность, опыт, перспективы. М.: Экономика, 1987. - 199 с.

69. Подобие. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1974. Т.20. С. 125-127.

70. Поперечно-клиновая прокатка в машиностроении/ Под ред. Целикова А.И.- М.: Машиностроение, 1982. 191 с.

71. Попов В.А. К оценке направлений использования лома и отходов при производстве алюминиевых сплавов// Цветные металлы, 1987. №6. С. 64-65.

72. Поспишин Б. Феноменологическая модель ползучести и пластической деформации// Пробл. прочности, 1987. №8. С. 3-11.

73. Применение ножниц для горячей резки// Э.И. Технология и оборудование КШП.- 1986. №9. С. 14.

74. Проспект фирмы Ficep (Италия) Hydraulic hot cutting shears. 1989. - 10 с.

75. Протокол №20 совместного заседания секции "Конструкторских работ" НТС "Гипроцветметобработка" от 28.05.1984 г.

76. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов/ Миролюбов И.Н. и др. М.: Высшая школа, 1985. - 399 с.

77. Постулат. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1975. Т. 20.

78. Почтман Ю.М., Пятигорский З.И. Расчет и оптимальное проектирование конструкций с учетом приспособляемости. М.: Наука, 1978. - 208 с.

79. Проведение на макете ножниц сортовых гидромеханических усилием 2500 кН мод. ПБ977 исследований по горячей резке сортового проката сдвигом при ковочных температурах. Воронеж: ЭНИКМАШ, 1989. - 68 с.

80. Прочность материалов и элементов конструкций в экстремальных условиях/ Под ред. Г.С. Писаренко. Киев: Наукова думка, 1981. Т. 1. 531 с.

81. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела, 1979. 744 с.

82. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел. М.: Наука, 1977.-384 с.

83. Радюченко Ю.С. Направления развития малоотходной технологии в КШП/ Эффективная технология и техническое перевооружение кузнечного и листоштамповочного производства. -М., 1989. С. 18-26.

84. Равенство. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1975. Т.21. С. 323.

85. Разработка новой технологии безотходной резки на заготовки прутков и слитков из стали и цветных металлов диаметром 80.200 мм/ Отчет о НИР НПО ЭНИКМАШ. Тема 12-89/10. № гр. 01890058566. Воронеж, 1990. - 65 с.

86. Расчет и проектирование твердосплавных деформирующих протяжек и процесса деформирования/ Под. ред. A.M. Розенберга Киев.: Наук, думка, 1978.-225 с.

87. Райтбарг Л.Х. Прессование легких сплавов. М.: Металлургия, 1988. -160 с.

88. Резка сортового проката на мерные заготовки. — М.: НИИМАШ, 1976. -48 с.

89. Сегал В.М. Метод конечных элементов// В кн. Теория ковки и штамповки. Под общ. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. - 2~ изд. - М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

90. Синельников Ю.И. Влияние овализации заготовок на ширину контактной поверхности при поперечно-винтовой прокатке сплошных тел/ Синельников Ю.И., Синельников С.И//Изв. вузов: Машиностроение, 1975. №1. С. 139.

91. Смирнов B.C. Поперечная прокатка.- Машгиз, 1948.- 194 с.

92. Создание и исследование макета ножниц для точной резки сортового проката для условий серийного и мелкосерийного производства заготовок/ Отчет по т. 12-87/11.-Воронеж: ЭНИКМАШ, 1988.- 162 с.

93. Соколовский В.В. Теория пластичности, М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

94. Соловцов С.С. Безотходная разрезка сортового проката в штампах. М.: Машиностроение, 1985. - 176 с.

95. Теория ковки и штамповки//Е.П.Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др. М., 1992. 720 с.

96. Технический проект "Комплекс автоматизированный для безотходной резки на ножницах клиновых усилием 400 кН слитков медных сплавов диаметром 160.200 мм". Утв. главным инженером Каменск-Уральского завода ОЦМ 04.08.92 г.

97. Технология процессов ОМД/ Полухин П.И., Хензель А. (ГДР), Полухин В.П. и др. М.: Металлургия, 1988. - 408 с.

98. Тимошенко С.П. История науки о сопротивлении материалов. М.: ГИТТЛ, 1957.-536 с.

99. Тождество. БСЭ. М.: Советская энциклопедия, 1977. Т. 26. С. 81.

100. Тождества закон. Энциклопедический словарь. М.: ГНИ БСЭ, 1995. Т. 3.744 с.

101. ЮЗ. Трубин А.Н., Фролов В.Н., Мельников В.П. Переработка отходов титановых сплавов методом вовлечения их в шихту/ Трубин А.Н., Фролов В.Н., Мельников В.П.// Цветные металлы, 1987. №3. С. 76.

102. Участок горячей резки заготовок в автоматической линии горячей штамповки// Р.Ж. Технология и оборудование КШП. 1981. №5. реф. 5В111. -с. 11.

103. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Физматгиз, 1962. -536 с.

104. Физические величины/ Справочник под ред. Григорьева И.С., Мей-лихова Е.З. М.: Энергоиздат, 1991. - 1234 с.

105. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. -М.: Наука, 1975. Т. 1.832 с.

106. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1. 607 с.

107. Финкель В.М., Головин Ю.П., Родюков Г.Б. Холодная ломка проката. М.: Металлургия, 1982. - 192 с.

108. Фридман Д.Ц. Различные подходы к расчету заводских цен на отходы цветных металлов// Цветные металлы. 1989. №1. С. 10-14.

109. Фридман Д.Ц. Совершенствование внутризаводских цен на возвратные отходы//Цветные металлы. 1987. - №7.

110. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение, 1974. - 838 с.

111. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956. -407 с.

112. Хван Д.В. Технологические испытания металлов. Воронеж ВГТУб 1992ю- 150 с.

113. Целиков А.П. Пути экономии металла в машиностроении/ Целиков А.П., Малиновский П.П., Голубенко Н.И. // Плановое хозяйство, 1981. №1. С. 45-51.

114. Целиков А.И. Прокатные станы. М.: Металлургиздат, 1947. - 560с.

115. Цеханов Ю.А. Механика деформирующего протягивания как научная основа оценки качества деталей и работоспособности инструмента с износостойкими покрытиями/ Дисс. докт. техн. наук. Воронеж, 1993.

116. Шифрин Ф.Ш. Некоторые трудные вопросы преподавания физики. -М.: Просвещение, 1966. 151 с.

117. Шнейдерович P.M. Прочность при статическом и повторно статическом нагружениях. М.: Машиностроение, 1968. - 343 с.

118. Шуберт Г. Подготовка лома цветных металлов// Теория и практика процессов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1987. - с. 60-74.

119. Экономика и внешние экономические связи СССР. М.: Международные отношения, 1983. - 476 с.

120. Boscovich, Phiosophiae naturalist, Venezia, Iе изд, 1763.

121. Cauchy О. Bill. Soc. Philomath., 1823. p. 9.

122. Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze at-tenenti alia mecanica e i movimenti locali del Signor Galileo Galilej Linceo, filosofo e matematico primario .In Leida, MDS XXXVIII, Leiden, 1638.

123. Jen Kins, Spooner L.A., Beard Kodger. Pros. 3rd Jnt. Alum. Extrusion Technol. Semin Atlanta, Ga., Arp., 24-26, V. 2, S. 1., p 49-52.

124. Hook R. De potentia restitutiva or of spring, Oxford, 1678.

125. Lagrange J.L. Mecanique analytique, Paris, 1788.

126. Lane J. A centure of Extrusion progress. Alum. Supplement. Marsh, 1986.-p. 21.

127. Laplase. Ann. chim. et phys., t. 12, 1819.

128. Navier Louis M.H. Memoire sur ious de l'equilibre et du mouvment des corp solides elastiques. Met. Inst., 1824.

129. Poison, Met. Acad., 1812, p. 167.

130. Poisson S.D. Memoire sur I' equilibreet le mouvement des corps elastiques, Mem. akad., Paris, 1829, t. 8.

131. Barre de Saint-Venan: Moigno, Mecanique analytique, statique, 1868.

132. Barre de Saint-Venan: J. Mathematique, t. 16. P. 3 73-3 82, 1871.

133. Barre de Saint-Venan: Comit. Rend., t. 74, p. 1009-1015, 1872.

134. Saint-Venant B. Compt. rend., Paris, 1845, t. 20, p. 1745.

135. Saint-Venant B. Compt. rend., Paris, 1845, t. 21, p. 125.

136. Young Thomas, A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts, t. 1 fnd 2, London, 1807.

137. World Metal Statistic, 1988, 41, №12.