автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка и исследование усовершенствованных технологических методов обработки металлов давлением при производстве деталей бытовых холодильных приборов

, . О Л

\\ I'-"МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЛАНДИК Валентин Иванович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДЕТАЛЕЙ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Специальность 05.03.05 - "Процессы и машины обработки давлением"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДОНЕЦК - 1997

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в акционерном обществе "НОРД'

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

А.А.МИНАЕВ

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор В.С.Горелик,

- кандидат технических наук A.A. Будаква

Ведущая организация - Донбасская государственная машиностроительная

Защита состоится 22 мая 1997 года в 12 часов в аудитории 5.353 на заседании специализированного совета Д 06.04.03 в Донецком Государственном техническом университете (340000, г. Донецк, ул. Артема, 58). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке технического университета.

Автореферат разослан 21 апреля 1997 г.

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес университета.

Ученый секретарь специализированного

академия (г. Краматорск)

совета Д 06.04.03, д.т.н., проф.

С.М. Сафьянц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

з

Актуальность работа. Выпуск и реализация приборов, предназначенных для хранения и замораживания продукции происходит в условиях жесткой конкурентной борьбы за рынки сбыта с троизводителями аналогичной продукции как внутри страны, так и за ее пределами. В этой связи на первое место выходят вопросы повышения сачественных и экономических показателей применяемых на предприятии технологических процессов и, как следствие, качества и сонкурентоспособности готовых холодильников.

Среди технологических процессов ОМД, применяемых в машиностроении для производства деталей бытовых приборов, гаиболынее распространение получили холодная листовая штамповка и голодное профилирование. Попытки дальнейшего совершенствования в управлении повышения эффективности упомянутых технологических хем влекут за собой необходимость повышения качества исходного олоднокатаного листа, что возможно только на этапе его производства.

В данной работе сделана попытка на базе создания единой ютодики, связывающей между собой технологические аспекты холодной истовой прокатки, дрессировки и формоизменяющих операций рофилирования при холодной листовой штамповке и производстве нутых профилей, создать комплексную технологию формирования отребительских свойств продукции машиностроения и реализовать ее при роизводстве деталей холодильников в условиях АО "Норд".

Целью работы является повышение конкурентоспособности родукции предприятия путем разработки усовершенствованных ехнологических режимов производства холоднокатаной листовой 5готовки, холодной листовой штамповки и холодного профилирования, тособствующих повышению качественных показателей готовых деталей и тежению себестоимости при производстве бытовых холодильных риборов в условиях АО "Норд".

Методы исследования Теоретическое исследование формирования микрорельефа холоднокатаных полос в очаге деформации при холодной прокатке и дрессировке выполнено с применением методов имитационного моделирования. При выполнении экспериментальных исследований потребительских свойств изделий после холодной штамповки, холодногс профилирования и последующего окрашивания холоднокатаной листовое заготовки, полученной по методу дробности остаточных напряжений применяли методы физического моделирования, математического планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Объекты исследования - технология и оборудование: СХП 170( комбината им. Ильича, автоматизированные линии изготовленш передних и боковых панелей холодильников, 18-клетевой стан холодногс профилирования соединительных элементов и линия изготовленш корпусных деталей компрессора АО "Норд".

Научная новизна. Обоснован эффект и определены интерваль применимости метода дробности остаточных напряжений с цельк повышения плоскостности холоднокатаного листа на этапе егс производства.

Теоретические основы холодной листовой штамповки дополнень расчетными положениями об изменении в процессе деформацш коэффициента контактного трения на границе "металл-инструмент" npi формоизменении заготовки с заданной неравномерностью шероховатосп поверхности.

Теоретически изучено влияние углов подгибки полосы по проходам i соотношений ширины и глубины подгибки на суммарные энергетически затраты холодного профилирования в клетях непрерывного агрегата.

Разработана обобщенная методика расчета параметров сквозно] технологии по переделам: холодная прокагка - дрессировка профилирование (штамповка или прокатка гнутых профилен позволяющая осуществить расчет- рациональных параметров обработки

целью формирования заданного комплекса потребительских свойств готовых деталей и оптимизацию процесса по минимуму затрат.

Практическая значимость. Работа выполнена в соответствии с программой аттестации технологического процесса производства бытовых холодильных приборов АО "Норд" но стандарту ISO 9000.

Разработаны методики: определения параметров локальных участков различной шероховатости на поверхности валков с целью повышения качественных показателей листа при холодной прокатке и дрессировке; расчета формоизменяющих операций ОМД листовых материалов с учетом изменения контактных условий трения; проектирования режимов холодного профилирования на основе минимума энергоемкости процесса.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Усовершенствованные технологические схемы процессов и методики расчета рациональных режимов обработки по сквозной технологической цепи: "холодная листовая прокатка -дрессировка - холодное профилирование методами листовой штамповки или прокатки гнутых профилей".

2. Результаты исследования влияния основных факторов технологии холодной прокатки на особенности формирования микрорельефа поверхности тонких листов в валках различной шероховатости.

3. Теоретические положения процесса холодной листовой штамповки изделий из листовых материалов с переменной шероховатостью поверхности и результаты экспериментального исследования влияния параметров заготовки на служебные характеристики готовых деталей.

4. Математическая модель расчета энергосиловых параметров процесса профилирования на основе определения составляющих напряженно-деформированного состояния металла и результаты теоретического исследования энергоемкости холодного профилирования в зависимости от параметров калибровки валков профилегибочного агрегата.

« 6

5. Результаты освоения работы, обеспечивающие снижение технологической себестоимости изготовления деталей бытовых холодильных приборов в условиях АО "Норд". Реализация результатов работы:

К числу технологических схем обработки металлов давлением, режимы которых были усовершенствованы в результате исследований данной диссертационной работы относятся:

- технология производства корпусных панелей холодильников на автоматизированных поточных линиях штамповочно-сварочного цеха N7 АО "Норд";

- технология производства нового профиля соединительного элемента и калибровка валков непрерывного 18-клетевого профилегибочного агрегата штамповочно-сварочного цеха N 7 АО "Порд";

- технология производства деталей компрессора в штампах последовательного действия в условиях завода "Компрессор" АО "Норд";

Совершенствование технологических схем ОМД при производстве деталей бытовых холодильных приборов позволило получить экономический эффект в сумме 19174 тыс. грн. в период с 1990 но 1996 гг. за счет снижения технологической себестоимости и повышения качественных показателей готовых холодильников. Долевой эффект автора работы определен на уровне 15%.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены в период с 1990 по 1997 год на: республиканском семинаре "Проблемы повышения качества проката и новые процессы в его производстве" (г. Донецк); республиканском семинаре "Повышение эффективности производства и снижение расхода материальных ресурсов при производстве проката" (г.Киев); "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века" (г. Магнитогорск); научно-технических конференциях Академии холода (г.Одесса); объединенном научно-техническом семинаре кафедры "Обработка металлов давлением"

Донецкого Государственного технического университета и прокатных отделов ДонНИИЧерМет; научно-технических семинарах АО "Норд".

Публикации Основное содержание работы опубликовано в одной научной монографии и 5 статьях в научно-технических сборниках.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 140 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, основных выводов, перечня ссылок из 106 наименований, содержит 43 рисунка, 10 таблиц и 2 приложения.

Личный вклад автора состоит в постановке, проведении, анализе данных всех представленных в работе экспериментов; теоретической постановке задач и обосновании методов исследования; интерпретации результатов моделирования процессов холодной листовой штамповки материалов с неравномерной шероховатостью и холодного профилирования в валках стана; разработке обобщенной методики расчета параметров технологических операций при производстве деталей бытовых холодильных приборов.

Публикации описывают результаты исследований, выполненных при непосредственном участии автора.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целенаправленное формирование потребительских свойств листовой продукции в зависимости от области ее последующего использования в определенных областях машиностроения продолжает оставаться актуальной. Дальнейшее повышение точности холоднокатаных листов рекомендуется в направлении развития методов прокатки, основанных на использовании "внутренних" возможностей прокатываемой полосы сохранять устойчивость к потере формы, сущность которых заключается в обеспечении неравномерных условий деформирования полосы по ширине и длине и формирования на этой основе поля знакопеременных

напряжений, максимальные значения которых не превышают значения критического напряжения, вызывающего потерю устойчивости.

В данной работе сделана попытка на базе создания единой методики, связывающей между собой технологические аспекты холодной листовой прокатки, дрессировки и формоизменяющих операций профилирования при холодной листовой штамповке и прокатке гнутых профилей, создать комплексную технологию формирования потребительских свойств продукции машиностроения с минимальными затратами и реализовать сс при производстве деталей бытовых холодильных приборов в условиях ЛО "Норд".

В соответствии с целью работы и на основании анализа литературных данных поставлены и решены следующие задачи:

1. Комплексное опытно-промышленное исследование показателей качества деталей бытовых приборов, производимых методами холодной листовой штамповки и профилирования и выявление их взаимосвязи со стабильностью геометрических размеров и механических свойств листовой заготовки.

2. Теоретическое обоснование метода дробности напряжений в полосе при прокатке и экспериментальное исследование потребительских свойств холоднокатаного листа, полученного с применением данной технологии.

3. Исследование условий формирования микрорельефа полос в очаге деформации и разработка рекомендаций по совершенствованшо технологических методов холодной прокатки и дрессировки листовых материалов.

4. Разработка методики расчета формоизменяющих операций холодной штамповки на основе уточнения модели контактного трения при деформировании листовых материалов с заданной неоднородностью шероховатости поверхности.

5. Теоретическое исследование влияния геометрических параметров деформирования раската по проходам на суммарные энергетические

затраты процесса холодного профилирования в клетях непрерывного агрегата и разработка методики расчета рациональных режимов деформации.

6. Разработка обобщенной методики расчета параметров сквозной технологии по переделам: холодная прокатка - дрессировка -профилирование (штамповка или прокатка гнутых профилей), позволяющей осуществить расчет рациональных параметров обработки с целью снижения технологической себестоимости готовых изделий.

7. Усовершенствование технологических методов ОМД, применяемых при производстве холодильников "Норд".

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ НА

КАЧЕСТВО КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Материалом исследования служил холоднокатаный лист 0,7 х ООО... 1400 х 2000...3000 мм из стали марок 08пс, 08кп и 08Ю (ГОСТ 6528-89, ГОСТ 9045-93).

Экспериментальное исследование предусматривало комплексный ходной контроль параметров качества поставляемых листов по ледующим направлениям:

1. размерные характеристики (толщина, продольная разнотолщинность, поперечная разнотолщинность);

2. характеристики механических свойств ( общее относительное удлинение, равномерное относительное удлинение, предел текучести, временное сопротивление твердость HRT15);

3. технологические характеристики (шероховатость Ra поверхности, испытания на изгиб на 180°, определение глубины сферической лунки);

4. характеристики микроструктуры (средний размер зерна феррита, разнозернистость, вытянутость зерна феррита, размер частиц цементита, характер распределения цементитных включений, характер распределения неметаллических включений, степень дефектности кристаллической решетки).

В качестве объекта исследования влияния исходного состояния заготовки на качественные показатели готовой продукции была использована технология формирования боковых панелей холодильников на комплексной автоматизированной линии, технология которой предусматривает как операции холодного профилирования, так и разделительные и формообразующие операции холодной листовой штамповки. Контролируемыми параметрами были определены угловые и линейные размеры готовой панели.

Установлено, что упруго-пластический характер деформирования металла в формоизменяющих операциях листовой штамповки и холодного профилирования, обусловливающий превалирующее влияние разнотолщинности на остаточное пружинение, приводит к возможности выхода угловых показателей формообразования из допустимого технологической картой диапазона, что в свою очередь ведет к создании: напряжений в угловых и прикромочных участках и являегся основное причиной потери плоскостности панели.

Полученные в виде уравнений связи математические модели влиянш химического состава стали, механических свойств, шероховатости i микроструктуры исходной заготовки на качественные показател! процессов холодного профилирования имеют достаточно высокук точность и рекомендованы к использованию для прогнозированш качества изделий и настройки основного технологического оборудованш линий. В дальнейшем они будут использованы и для сертификацш технологических процессов штамповочного цеха в соответствии i требованиями международного стандарта серии ISO 9000.

и

АНАЛИЗ

ФОРМИРОВАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ

СВОЙСТВ ЛИСТА МЕТОДОМ ДРОБНОСТИ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПРОКАТКЕ И ДРЕССИРОВКЕ

При обычной листовой прокатке ширина участков полосы, на которых действуют остаточные сжимающие напряжения, возникающие вследствие деформации валкового узла, составляет примерно 1/3 ширины полосы, а их длина существенно превышает ширину, что способствует потере листом плоской формы. Учитывая, что эпюра продольных остаточных напряжений в металле вне очага деформации является равновесной, если на профиль не действуют внешние силы, на каждом элементарном участке полосы для сохранения плоской формы необходимо выполнение условия

где Сткр- критическое напряжение, при превышении которого пластина толщиной Ь и шириной Ь теряет устойчивость; К] - коэффициент, учитывающий отношение размеров пластины и способ ее закрепления; Кг -показатель, зависящий от упругих свойств материала

Здесь Е - модуль упругости; V- коэффициент Пуассона.

Анализ выражения (1) показывает, что наиболее очевидным вариантом повышения аКр при прокатке полос является уменьшение размеров, т.е. дробление участков, на которых действуют остаточные сжимающие напряжения.

Нахождение параметров локальных участков при прокатке заключается в решении системы неравенств

(О

К2=(лг-Е)112-(1-V2),

°р >°сж

°~сж.сум < °"кр (2)

где а}, - максимальные растягивающие напряжения, полученные в

результате дробления деформации; о\ж- максимальные сжимающие напряжения, вызванные условиями прокатки; сг(.ж. с>л), <тр максимальные суммарные сжимающие и растягивающие напряжения; сге-предел прочности материала.

Решая систему (2) получили зависимость для определения максимально допустимых размеров локальных участков [атах] по длине, [Ьтах] по ширине неравномерной деформации

ках] = [Апах] = I (гг. - ауд)]г (3)

При этом допустимая величина неравномерности деформаций между локальными участками составляет

Д^оп = ~ °>ч)) > Е (4)

С использованием выражения (3) рассчитаны допустимые размеры локальных участков для алюминиевых и стальных полос различной толщины при прокатке по методу дробления остаточных напряжений.

Максимальную амплитуду неплоскостности, подверженную подавлению без нарушения сплошности полосы по данному методу можно определить как

[Дж]={2[Яшах]/^}[(ав-^)/(2т£)р , (5)

где ?,„1М - максимальный период неплоскостностей.

Минимальную длину локальных участков необходимо выбирать из условия дробления деформации вдоль полосы. Это произойдет в случае,

если длина локальных участков будет больше длины очага деформации, то есть

ал > 1д . (6)

Разработана методика, представляющая собой последовательность расчетных операций для определения параметров локальных участков различной шероховатости на поверхности, учитывающая физические свойства деформируемого материала.

В качестве инструмента для реализации расчетной схемы напряжений по ддине и ширине полосы предложено использовать прокатку в валках с рабочей поверхностью в виде чередующихся участков разной шероховатости, что обеспечивает различные локальные условия контактного трения на поверхности "валок - металл".

В результате экспериментального исследования в лабораторных условиях установлено, что наиболее благоприятной по критерию повышения плоскостности полос является схема с шахматным расположением участков различной шероховатости на поверхности валков. При этом максимальный размер локальных участков микрорельефа, обеспечивающий получение качественной по плоскостности полосы применительно к условиям стана 1700 холодной прокатки составляет: для ггальных нержавеющих полос 35 мм, полос из углеродистых сталей - 32 11 м, для алюминиевых полос - 27 мм.

Опытный листовой металл был испытан на штампуемость на 1Спытательной машине-гидропрессе конструкции ЦНИИТМАШ методом Свифта- Рогозы, исследован в промышленных условиях АО "Норд" при птамповке изделия "днище" и обработан в линии окраски по ■ущесгвующей промышленной технологии.

Результаты комплексных экспериментальных исследований ютребительских свойств холоднокатаного листа, полученного по методу (робности напряжений свидетельствуют, что:

- наилучшими качественными показателями по адгезии, прочности на удар и внешнему виду обладает лакокрасочное покрытие, нанесенное

на опытный металл, полученный по методу дробности напряжений при холодной прокатке с последующей дрессировкой в гладких валках. - переменный микрорельеф поверхности холоднокатаных полос не ухудшает их штампуемости по сравнению с листовым металлом, имеющим равномерный микрорельеф.

Выполнено теоретическое исследование с целыо определения рационального соотношения технологических параметров прокатки для реализации предложенного метода повышения качества листа с учетом условий конкретного технологического агрегата. В качестве инструмента исследования было выбрано имитационное моделирование процессов холодной листовой прокатки и дрессировки.

Исходными данными для имитации являлись: параметры стана и заготовки, коэффициент трения в очаге деформации £ число сечений очага деформации N. число рассматриваемых точек на профиле полосы и валка.

Построение исходных профилей полосы и валка производилось на основе заданных параметров их шероховатости, среднеквадратичных отклонений профиля и коэффициентов корреляции, полученных делением значений корреляционных функций на квадрат среднеквадратичных отклонений.

С использованием разработанных моделей исследованы

технологические возможности формирования листов с заданной шероховатостью в линии станов холодной прокатай и дрессировки. Выданы практические рекомендации по микрорельефу рабочих валков непрерывного и дрессировочного станов холодной прокатки.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ХОЛОДНОЙ

ШТАМПОВКИ ЛИСТА С ЗАДАННОЙ НЕОДНОРОДНОСТЬЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

При построении математической модели контактного трения при штамповке предполагали, что на поверхности листа имеются участки с

шероховатой поверхностью и участки с условно гладкой поверхностью, моделирующие участки с пониженной шероховатостью.

Были приняты следующие допущения относительно механизма трения на шероховатых участках:

- поверхность штампа гладкая, а обрабатываемого металла -шероховатая;

- микровыступы поверхности листа деформируются как идеальное жесткопластическое тело;

- па участках контакта реализуется закон пластического трения вида

Тк= Цт к,

где Тк - напряжение трения; к - сопротивление металла сдвигу; Цт - коэффициент пластического трения;

- движение смазки в микроканалах, образованных шероховатостями первого порядка, подчиняется закону Рейнольдса.

С учетом принятых допущений, силы трения на шероховатых участках определяли зависимостью вида:

Ттр = (лткР + цу{рл - Р) , (7)

где Рн - номинальная площадь контакта (площадь поверхности шероховатого участка); Б- фактическая площадь контакта смятых микровыступов шероховатой поверхности с поверхностью штампа; ц-вязкость смазки в микроканалах, образованных шероховатостями первого порядка; у- скорость сдвига смазки у гладкой поверхности штампа.

Давление да,, создаваемое смазкой при выдавливании се из зазора между двумя сближающимися гладкими параллельными пластинами

где: Ь - расстояние между пластинами; I - время; ц - вязкость смазки. А-3/8с12- для круглой пластины и А=1/4ЬВ - для прямоугольной пластины.

С учетом сопротивления выдавливанию смазки, которое оказывают шероховатости поверхности пластины, выражение для давления смазки имеет вид:

А йН

Ча, = -М-

К-у-

<11 '

(9)

где ф- коэффициент расхода гидравлического трения. Соотношение для расчета напряжения трения при штамповке листов с заранее заданной неоднородной шероховатостью поверхности имеет вид: а) при т11<т|2

1 +

ъ4ъквт}0

- -11 ехр(- XI)

(10)

При этом коэффициент трения при штамповке может быть определен

как

¡-Л 7 "Зл/З

1 +

Зл/Зк&По

-1

ехр(- Хг)

(11)

б) при Т11>Г12

г = //,<&{% + [щ - %]ехр(- М)}, (12)

/ = / ч{т + [% - %]ехр(- Щ (13)

р

В данных зависимостях ветчина ?/0 = — представляет собой

р„

относительную площадь фактического контакта в момент начала выдавливания смазки, а г|| и г|г то же при различных ^ и Ь.

Анализ полученных зависимостей (10) - (13) показал, что при штамповке листов с заданным неоднородным распределением шероховатости поверхности коэффициент зрения возрастает в ходе процесса из-за перераспределения смазки между шероховатыми и гладкими участками поверхности. Это дает дополнительные возможности

по управлению технологией холодной листовой штамповки, так как на различных стадиях формообразования силовые параметры процесса существенно разнятся, а трение выполняет различную роль.

Следует учитывать, что при одной и той же площади, величина А для круглой пластины больше, чем для прямоугольной. Следовательно, смазка выдавливается медленнее в случае, когда шероховатые участки поверхности имеют круглую форму.

Таким образом, основными факторами, влияющими на динамику роста коэффициента трения при штамповке являются: максимальная высота микронеровностей поверхности листовой заготовки, доля шероховатых участков на поверхности листа и вязкость смазки.

Разработанная методика расчета процессов обработки металлов давлением листовых материалов с заданной неоднородностью шероховатости поверхности позволяет учесть влияние изменения контактных условий трения, вносимых перераспределением смазки по поверхности.

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ХОЛОДНОМ

ПРОФИЛИРОВАНИИ В ВАЛКАХ СТАНА

При математическом моделировании процесса холодного профилирования были приняты следующие допущения: гипотеза плоских сечений; равномерное распределение температуры по поперечному сечению деформируемого профиля и ее неизменная величина при холодном профилировании; отсутствие уширения.

В качестве граничных условий были взяты условия сопряжения на границах зон локальной деформации линейных скоростей перемещений и та первых производных.

При делении всего участка профилирования на зоны учитывали, так называемый, участок плавного перехода, длину которого определяли пс зависимости

где зона монотонного роста угла подгибки; Ь- зона разгрузки; а-угол подгибки; Ь , Ь - ширина и толщина подгибаемой полосы.

Определив для каждого из локальных участков скорости продольного поперечного и вертикального перемещений, скорости нормальных I сдвиговых деформаций, получили аналитические выражения для описанш кинематически возможного поля скоростей перемещений и деформацш применительно к процессу профилирования.

Было использовано вариационное уравнение среды вида

где: N1 - мощность деформации; Т1 - интенсивность касательны: напряжений; I - интенсивность скоростей деформации сдвига; V - объе! тела; Ь, VI- поверхностные силы и скорости; А - площадь деформируемое тела; 5Ы- вариация мощности; у- коэффициент контактных напряжений.

Решение поставленной задачи осуществили численным методом поиск минимума на сетке варьируемых параметров, в качестве которых дл

исследуемого процесса была выбрана величина а, = у, т.е. отношени

длины зоны угла подгибки к величине всей зоны распространени деформации за проход. Интервал варьирования фактора я, находился пределах от 0 до 1, что соответствует двум крайним случаям: 1 - величин

2

0.2

(К

(15

всей зоны деформации значительно превосходит величину зоны монотонной нагрузки; 2 - деформация не распространяется за линию валков.

В качестве технологических параметров были рассмотрены отношения глубины калибра к его ширине (АУ,, ДХ, где I - номер профилирующей клети).

В соответствии с тем, что определяющими факторами при выборе оптимального с точки зрения энергоемкости режима формовки, являются углы подгибки раската в каждой клети, их распределение по проходам и соотношение ширины и глубины подгибки, с целью оценки влияния указанных факторов и минимизации энергоемкости были промоделированы более ста возможных вариантов профилирования для 18 клетей непрерывного профилирующего агрегата АО "Норд".

Как показали исследования, увеличение длины участка изгиба способствует снижению энергозатрат, что свидетельствует о целесообразности применения схем деформирования с увеличенным участком плавного перехода, так как при этом одновременно решается и задача минимальной продольной деформации вдоль кромок.

Количественную оценку достоверности теоретических данных реальным условиям нагружения при профилировании выполнили пугем сравнения расчетных значений мощности прокатки с экспериментально определенными методом тензометрирования крутящих моментов по клетям промышленного стана. Результаты сравнительного анализа показали, что расчетные значения энергетических затрат отличаются от реальных в меньшую сторону не более чем на 15%, имея устойчивую тенденцию к снижению при уменьшении энергозатратности режима.

С использованием приведенной методики выполнено проектирование рациональной по энергетическим затратам калибровки для холодного профилирования нового профиля соединительного элемента применительно к условиям 18 валкового профилегибочного агрегата АО "Норд".

Разработана методика, представляющая собой последовательность расчетных операций для проектирования режимов холодного профилирования на основе минимума энергоемкости процесса. Отличительной особенностью методики является этап теоретического определения кинематически возможного поля скоростей течения и деформаций, являющегося основой для последующей оптимизации режимов деформирования по различным критериям.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. По степени важности, факторы, влияющие на получение качественных деталей в машиностроении существующими методами ОМД с использованием в качестве заготовки холоднокатаного листа отечественных заводов-изготовителей, располагаются в следующей последовательности: точность формы и размеров листовой заготовки; уровень технологии и оборудования; оптимальные режимы трения. В этой связи, совершенствование технологий ОМД при производстве бытовых холодильных приборов может быть достигнуто только на основе комплексного решения каждой из трех перечисленных технологических задач, что и сформулировано в качестве основных направлений диссертационной работы.

2. Выполненное с использованием методов математической статистики комплексное исследование влияния основных параметров качества исходной листовой заготовки на линейные и угловые характеристики корпусных панелей холодильника, получаемых методами холодного профилирования и холодной листовой штамповки, позволило разработать расчетные зависимости, рекомендованные к применению с целью оперативной настройки технологических параметров оборудования линий при освоении комплексной системы управления качеством продукции предприятия.

3. Теоретически обоснован эффект и определены интервалы применимости метода повышения качественных показателей холоднокатаного листа, основанного на снижении уровня остаточных напряжений в полосе за счет создания неравномерных контактных условий формоизменения по длине и ширине очага деформации. Разработана методика определения параметров локальных участков различной шероховатости на поверхности валков с целью реализации метода дробности остаточных напряжений и учитывающая физические свойства деформируемого материала,

4. Исследование контактных условий формообразования при штамповке листов с заданной неоднородной шероховатостью поверхности показало, что коэффициент трения изменяется в ходе процесса из-за перераспределения смазки между шероховатыми и гладкими участками поверхности, способствуя улучшению условий штамповки; основными факторами, влияющими на динамику роста коэффициента трения при штамповке являются: максимальная высота микронеровносгей поверхности листовой заготовки, доля шероховатых участков на поверхности листа и вязкость смазки; контактные условия трения зависят от формы локальных участков шероховатости на поверхности листа заготовки.

5. Результаты комплексных экспериментальных исследований потребительских свойств холоднокатаного листа, полученного по методу дробности напряжений свидетельствуют, что лучшими качественными показателями по адгезии, прочности на удар и внешнему виду обладает лакокрасочное покрытие, нанесенное на опытный металл, полученный по методу дробности напряжений при холодной прокатке с последующей дрессировкой в гладких валках.

6. Теоретическое исследование влияния углов подгибки раската по проходам и соотношения ширины и глубины подгибки на суммарные энергетические затраты холодного профилирования в клетях непрерывного агрегата показало:.

- в первых клетях профилегибочного стана угол подгибки соотношение высоты подгибки профиля к его ширине оказываю наиболее существенное влияние на суммарную мощность процесса;

- увеличение длины участка изгиба при формировании характерны зон деформации способствует снижению энергозатрат;

- в первой профилирующей клети угол подгибки не долже ■ превышать 30°, так как его превышение приведет к резкому рост

энергоемкости процесса;

- для первых, наиболее важных с точки формирования характерны расчетных зон деформации, клетей непрерывного профилирующег агрегата рекомендованы следующие углы подгибки: в перво профилирующей клети от 8°до 20°; во второй - от 28° до 50° и в третье

- от 32° до 55°.

7. Предложена обобщенная методика расчета параметров сквозно технологии по переделам: холодная прокатка - дрессировка профилирование (штамповка или прокатка гнутых профилей отличительными особенностями которой можно считать: формирован! базы данных на основе анализа конъюнктуры рынка металло целенаправленное формирование потребительских качест холоднокатаного листа технологическими методами на этапе е1 производства; учет изменяющихся во времени условий контактного треш в формоизменяющих операциях ОМД; проектирование технологичесы операций профилирования на основе критерия минимума затрат.

8. Совершенствование технологических схем ОМД при производст: деталей бытовых холодильных приборов позволило получи' экономический эффект в сумме 19174 тыс. грн. за счет снижения ] технологической себестоимости и повышения качественных показателе комплектующих деталей. Долевой эффект автора работы определен ] уровне 15%.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1.Ландтгк В.И. Исследование технологических особенностей производства и использования в условиях машиностроительного предприятия холоднокатаных листов с переменной шероховатостью,- Донецк: Изд-во "Донбасс", 1996.- 85 с.

2. Минаев A.A., Ландик В.И. О контактном трении при обработке давлением листовых материалов с заданной неоднородностью шероховатости поверхности/ Физика и техника высоких давлений, 1996, том 6, N4.- С. 72- 83.

3. Минаев A.A., Ландик В.И., Анохина И.Ю. Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния металла при производстве гнутых профилей для холодильников// Холодильная техника и технология, 1997,- N 1, С. 45 - 46.

4. Ландик В.И. Теоретическое исследование энергоемкости процесса профилирования соединительного элемента холодильников "Норд"/ Холодильная техника и технология, 1997,- N 1, С. 47 - 49.

5. Ландик В.И., Бейгельзимер Я.Е., Богданов В.А. Алгоритм формирования оптимальной последовательности переходов в штампах последовательного действия// Физика и техника высоких давлений, 1997,-т. 7.-N1,-с. 18 - 23.

6. Ландик В.И., Коновалов Ю.В. Калибровка валков автоматической линии для производства соединительных элементов холодильников "Норд".- В сб. Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века.- Магнитогорск.: МГМА, 1996,- с. 60-61.

АНОТАЦ1Я

Ландик В.1. -" Розробка та дослщження вдосконалених технолопчних методов обробки метал ¡в тиском при виробгощт деталей побутових холодильних приладав " - рукопис.

Дисертащя на здобуття вченого ступеню кандидата техшчних наук за спещальшспо 05.03.05 -"Процеси 1 машини обробки тиском" Донецький державний техшчний ушверситет, Донедьк,1997.

Захищасться 6 наукових праць.

В дисертацн дана теоретична постановка та нове виршення проблема шдвнщення конкурентоспроможносп вироб1в побутово! техшки зг рахунок зниження технолопчно! соб1вартосп та шдвищення якост корпусних вироб1в, що виробляються методами ОМТ, яке полягае I дослвдженш комплексного технологичного взаемозв'язку та розробц вдосконалених технолопчних режим1в виробництва холоднокочено листово! заготовки, холодного листового штампування та холодной профшювання деталей побутових приладав.

Виконано промислове освоения вдосконалених технолопчних схеь холодного листового штампування та профиновання корпусних панелей деталей компресор1в 1 з'еднувалышх елемеш!в холодильнимв АТ "Норд" наведан даш про ефектившсть цих технолопй .

Ключов1 слова: листове штампування, холодне профшювання, мето; роздр1бненосп напрут, шорспасть поверхш, коефнцеент тертя, побутов холодильш прилади

THE SUMMARY

Landik Y.I. - " Development and research of advanced technological methods of processing of metals by pressure for manufacture of details of household refrigerating devices"

The dissertation is the manuscript on receiving a scientific degree of the candidate of technical sciences on a specialty 05.03.05 - " Processes and machines of processing by pressure "

Donetsk State Technical University, Donetsk, 1997.

There are 6 scientific publications

In the dissertation theoretical statement and new decision of a problem of increasing competitiveness of products of household engineering at the expense of the technological cost reductions products quality increase, made by TMP methods are given the work consists of research of complex technological interrelation and development of advanced technological modes of cold rolling metal manufacture ( sheet preparation, cold sheet furring and cold sheet profiling).

Industrial development of the advanced technological circuits cold sheet punching and profiling frames of panels, details of compressors and connecting elements of refrigerators of the joint-stock company "Nord" is carried out, data on efficiency of these technologies are resulted.

Key words: sheet punching, cold profiling, method crush of reassure, roughness of a surface, factor of friction, household refrigerating devices