автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающих технологий получения неразъемных соединений деталей из металлических материалов и стеклопластиков холодной объемной штамповкой

-1 91 ;

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА. СКХЯЕРЬСКОЯ РЕВОШЩ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУЖРСТШКШЯ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Э.БАУМАНА

На правах рукописи

РИС Виктор Владимирович

РАЗРАБОТКА РВСУРСОСБЗЕЕГАЩИХ ШНШ?ТИЙ ПОЛУЧЕНИЯ НЕРАЗШШХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЖЧЕСЖИХ МАТЕРИАЛОВ И СТШОШ1АСТИКОВ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМНОЖОЙ

Специальность 05. «3.05 - Процессы и машины -¡работки давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

(Г

Москва 1991

Работа выполнена в Ленинградском государственном техническом университете ' *

Официальные оппоненты«

заслуженный дьлвяь науки и техники РСФСР, доктор технических наук , профессор ПОив Е.А.

доктор технических наук, профессор ССЙОВЦОВ С.С.

доктор технических наук, профэосор ЕВСТРАТОВ В.А.

Ведлцее предприятие: Воеооюзннй научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии машинострое-ноя (НШШШШ, с. Санкт-Петербург ).

Защита диссертации состоится п{% 1992 г.

в / У часов на заседании специализированного совета Д053.15.06

Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской ВД&олюции и ордена Трудоьс 'о Красного Знамени государственном техническом . университете имени Н.Э.Баумана по адрэоу: 107С05, Москва, 2-я Бауманд^чя ул., д.5.

Баш отняв на автореферат в* одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека МГТУ им.Н.Э.Баумана. Телефон ия справок - 263-65-14.

Автореферат разослан " 2Т~ " 199-/ г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

I

СЕМЕНОВ В. И.

I

I- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

■» е

Актуальность работы. Для успешного решения загэт зкономиче-ггй^ГР развития страны необходимо соверданствование трудоемких. производственных процессов, у когорта низкий уровень механизации и авгомакгэацгш, велики затраты ручного трути и материалов. К таким процессам относятся сборочные, грудоэшшогь которых в сред-, нем по машиностроению СССР составляет ЗС$ от трудоемкости изготовления изделий и занимает второе место посла механической обработки. Проблема повышения эффективности сборочного производства в настоящее время является одной из ваянзЗших дан промышленности.

Сданим из радикальных путай решения проблемы совершенствования сборочного производства является более широкое применение операций холодной объемной штамповки (ХОИ) при образовании неразъемных соединений деталей. Изготовление соединений холодным объем-нш деформированием металла обеспечивает овикешо трудоемкости и высокое качество изделий, экономию как конструкционных, так и сопутствующих металлообработке материалов - припоев, клеев и др. Наиболее разработана научная база процессов образования холодаш деформированием металлических холодносварных тахлесгочных и стыковых соединений, дая которых созданы промышленные технологии и оборудование. Однако в изделиях машиностроения имеются угловые и-тавровые соединения металлических деталей, а также соединения металла со стеклопластиком, существуйте технологии сборки которых трудоемки и шеют ряд других недостатков. Способы изготовления таких соединений холодным объемным деформированием практически не изучены как в теоретическом, так и в экспериментальном планах, вследствие чего они не наши доляного применения в производстве. В связи о этим комплексное исследование и создание новых объективных способов, разработка научно обоснованных методик расчета параметров ж проектирования технологических процессов получения методами ХСШ соединений деталей из металлических материалов и стеклопастиков являются актуальными.

Работа выполнялась в соответствии о Координационным планом НИР вузов по проблеме "Холодная с-ъемная штамповка металлов", приказ,,. Л 1342 от СВ. 12,1980 г., рядом региональных и отраслевых научно-технических программ,-

Цель -работы - разработка новых способов, научно обоснованных методик расчета параметров и проектирования: щяшесссв изготовления неразъемных соединений деталей из металлических материалов и стеклопластиков холодной объемной штамповкой, создание и внедре-

кие не этой основе технояйгий получения тавровых и угловьх соединений металлических деталей, нахлесгочных соединений металла со стеклопластиком, обеспечив авдих уменьиение трудоемкости, иа-те^лалоемкости и улучшение качества изделий машиностроения.

Методы исследования. При разработке классификации процессов ХОШ использована методология системных исследоь .лей. Теоретический анализ процессов выполнен методами теории упругости и пластичности. Экспериментальные математические модели процессов получены в результате проведения ¿¡нагофакторных экспериментов о использованием дисперсионного и регрессионного анализов. При реализации т. ,пердаентов применяли метода деформирования слоистых моделей, фрактографии поверхности соединяемых деталей, твердости, сеток, тензометр;- ювания» макро - и микроанализа.

Достоверность полученных результатов обеспечена пр..~генением методов математической статистики при обработке експерименталышх данных, оценкой адекватности разработанных расчетных моделей реалы; -.! процессам. Подтверждена внедрением результатов исследований в производство.

Научная новизна работы заклотаэтоя в создашг' новых способов образования холодной объемной штамповкой тавровых и угловых соединений метал-леса зх деталей, соединений металлической полой де- . тали со стйклопластиковым стержнем, разработке научно обоснованных методам расчета параметров и проектирования технологий получения ' уединений методами ХОШ, основанных на результат х теоретических и экспериментальных наследований, вклшавдих:

- принципы систематизации и классификацию процессов образования неразъемных соединений деталей холодной объемной штамповкой, возводящие провести морфологический анализ процессов иэтоторве- ' .соя соединений методами ХШ ло консгрукпшнш и технологическим признакам соединений, на основе которых предложены новые способы получения соединений, обеспечивающие высокое качество изделий и -р^сспряодие номенклатуру изготавливаемых методами ХОШ соединений;

- установленные закономерности процессов формирования методами ХОШ соединений металла ^ стеклопластиком, тавровых соединена металлических, ирутк" к пластины, тавреных и угловых соединений металлических пластин, позволившие выявить кона: уктквные параметры соединений и параметры технологии их образование, опре-делящие качество получашш. соединений, сформулировать граничные у»ловпя дал анализа папрянанного состояния в очаге деформации пте толучр'ша соединений; '

- получению ш основе теоретических анализов силового реяи-м зависимости деформирующего усилия процессов образования соединений металла со стеклопластиком, тавровых и угловлх соединений металлических,деталей от параметров процессов изготовления соединений и механических свойств соединяемых материалов;

- расчетные модели, описнващко влияние на несущую способность при растяжении соединений металла со стеклопластиком, тавровых соединения металлических деталей технологических параметров процессов их образования и механических свойств материала соединяемых деталей, позволяющие прогнозировать прочностные свойства соединений на стадии проектирования технологии их получения;

- разработанную на основе теоретического анализа процесса осадка толстостенной полой заготовки уточненную методику определения коэффициента контактного трения по результатам холодной осадки кольцевых образцов, учитнващую упрочнение деформируемого материала;

- рекомендации по рациональному использованию антифрикционных свойств новых смазочных материалов на основе водных растворов фосфатов в операциях ХСШ и по проектировании технологий ХОШ ряда исследованных в работе марок низколегированных сталей, титановых, циркониевого и медных сплавов, аляшшевых заготовок, полученных бесслитков или методами, спеченных порошковых заготовок. '

Новизна разработок подтверждена 3 авторскими свидетельствами

Практическая ценность и реализация работы. На основе предложенных способов,- методик расчета и установленных закономерностей процессов образования соединений, результатов исследований эффективности смазочных материалов* и параметров деформирование металлов и сплавов в операциях ХОШ разработаны и внедрены на ряде предприятий электротехнической промышленности и экер-этического строительства технологии получения методами ХОШ типовых соединений: узлов крепления полимерных вяектроизоляторов на базе стек-лопласгиковых стержней, биметаллических медноалю шиевых контак- , тннх козий калплвкгно-распре/елителькнх устройств электроустановок, биметаллических выводов трансформаторов, узлов соединений электротехнических шн в токопроводящах системах. Внедрение новых технологий обеспечило снижение трудоемкости сборки нгг 20-3<$, экономию.' материалов, благоприятные условия дая механизации и автоматизации сборочных райот, высокое качество соединений, позволило создать ряд изделий новой техники с повышеннши : ехюшо-эно-

комическими показателями. Разработанные рекомендации и методики расчета параметров процессов получения металлических соединений внедрены в практику в отраслевом института ШШЭСО при проектировании специализированных машн для холодной сварки тавровых и угловых соед: тений. Предоожашше конструкции узлов соединений металла со стеклопластиком и технология их изготовления открывают широкие возможности для эффективного использования одноосно армированных композиционных стержней в изделиях машиностроения.

Результаты исследований £ ткфрикционной эффективности смазочных материалов при холодном объемном деформировании позволь ли разработать рациональную технологию нанесешш на поверхность деформируемого металла смазочных составов на основе водных растворов фосфатов, применение которых повышает технический уровень и мобильность технологий ХСШ при производстве деталей и соединений, благодаря чему эта составы рекомендованы к широкому внедрению. Результаты исследований параметров холодного объемного деформирования металлов и сплавов использованы также при создании малоотходных технологий ХШ отдал* них деталей из медных и циркониевого ci. .двов, алкминдавых заготовок, полученных бесслит-ковши методами.

Фактический экономический эффект от внедрения результатов работы составил 531 тыо.руб., а ожидаемый - более 3 млн.руб. Материалы диссертации используются в учебном процеосе - курсах лекций 1 лабораторных работах в ЛГТУ,

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на Всесоюзных научно-тех._лчеоких конференциях по обработке метал*-лов давление: в Москве - 1975 т., Ростове-на-Дону - 1976 г., Que..3 - 1978 г., Киеве - 1985 г.? республиканских и региональных в Ижевске -. 1983 г., Ташкенте - 1984 г., Крадоярске - 1985 г», Пензе - 1988 г., 12 семинара • в ЛШШ в 1971 - 1989 гг.,-семинарах в в 1982 и 1984 гг., национальной научно- технической конференции в 1984 г. в г.Стара-Загора (Болгария), на отраслевом семинаре в ЖБГО "Прогресс" (Ленинград, 1984 г.). Работа в полном объеме обсуждена и одобрена на кафедре "Машины в технология ОВД* ЛГТУ ч кафедре МТ6 МГТУ им.Н. Э.Баумана в 1991 г.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 60 печатных работах, в ton числе в 2 брошюрах, 3 книгах и и авторских свидетельствах. Из них оуа книга издана в ГДР, ода. - ¿»ак в ССР, гак и в Болгарии, 8 статей опубликовано а научно-технических журналах ГДР, Румыгад, Болгарии и ОТД.. •

Сургаггра и объем диссертанта. Диссертация, состоит из введе-ш, 6 разделов, основных выводов, списка литературы из 296 наи-юнований и приложения, содержит 282 стр.машинописного текста, .'62 рисунка и 27 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, сформулирована цель и фиведвны основные результаты работы.

I. СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДШНИЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МВГАШГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И СТ^ТОПМСТЖОВ МОДНОЙ ОБЬЕШОй ШТАМПОВКОЙ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Рассмотрено состояние развития теории и технологии процессов получения с применением операций ХСШ: неразъемных соединений металлических деталей а соединений металла- со стеклопластиком и показано, что известные способы изготовления тавровых соединений. - металлических прутков и пластин мало изуче:ш, имеющиеся рекомендации не являются достаточными для разработки расчетных моделей процессов, проектирования технологий и соответствующего оборудования. Не имеется способов изготовления тавровых и угловых соединений металлических плоских деталей по их торцам, хотя целесообразность получения соединений такого рода холоднш объемным деформированием очевидна.

Анализ альтернатив решения задачи создания неразъемных на— хлесточных соединений металлической детали со стеклопластиком, возникшей'в-связи о освоением производства новых видок электроизоляторов ня базе стеклопластиковых стерший, являющихся одао-осно армированными композиционными материалами, показывает, что дая решения этой задачи наиболее перспективны способы, п кото-рда соединение металла со стеклопластиком происходит в результате холодного объемного деформирования металлической детали. Однако теоретических анализов и систематических эгсяерименталь-ных исследований этих способов не про ¡дзко, на пути их практического освоения сделаны лишь первые ваги, известные спе зобы, предусматривающие обжим в бойках металлического наконечника, имеют ряд недостатков и нуждаются в совершенствовании.

Поиск новых технических реиений по совершенствованию способов получения соединений и расширению номенклатуры изготовляемых методами ХШ соединений . затрудрчн из-за отсутствия кгассифи-

кации, объединяющей основную группу процессов образования соединений деталей холодным объемным деформированием.

Большое значение для разработай проблем создания соединений мет-таических деталей имеют результаты проведенных в различных аспектах советск. н и зарусояшии учеными исследований физических основ процесса возникновения мегатонной связи мгтду соединяемыми деталями при их совместном пластическом де£зрмирова1ти. Благодаря выполненным работам предложи ряд гипотез, объясняющих механизм возникновения ксалличес: й связи между соединяемыми частями деталей. Большинство исследований выполнено в русле физико-химического направления теории пластических деформаций металлов, при изготовлении холодам объемным деформированием нахлесточных и стыковых соединений. На основе феноменологического подхода те-_ ■ opiiii ОВД и экспериментальных исследований дня ряда способов изготовления стыковых и нахлесточных соединений получены расчетные зависимости для определения силовых, параметров процессов образования и прочностных характеристик получаемых соединений. Результаты проведанных исследований и предлог-ниш гипотезы'образования холода юварнь-: соединений не позволяют рассчитать силовые параметру и прогнозировать качество тавровых и угловых соединений на стадии "чеектароваиия технологии их получения.

Подход :с процессам получения методами ЖШ соединений как к технологической системе, совершенствование которой происходит во взаллосвязи с основными направлениями работ по экономии ресурсов в машиностроении, показывает необходимость решения проблем создания соединений, исходя г.з многокритериальной оценки эффективности те. .юлогий, на основе достижений и дальнейшего развития i арии и технологии малоотходных процессов ХОШ деталей и точ-■*ых заготовок. Гхшьшой вклад в создаете научны: и практически^ основ холодной объемной шгамповк' металлов внесли работы Архе-са А.Э., Берсенева Б.И., Головина В.А., Деордоева Н.Т., Длит-ргева A.M., Евстратова В.А., Евстифеева В.В., Ланского E.H., Навроцкого I.A., Овчинникова А.Г., Паршина В.Г., Соловцова С.С., Стецанского Л.Г., Фаворского В.Е., Ланге К., Пыо X., Фельдмана X., Фолкнера В. и многтх других советских и забубённых ученых. Однако во-лшкаот задачи расшр.лш номенклатуры металлов ж сплавов, деформируемых малоотходными методами ХОШ, поиска экономичных и эффективных смазочных материалов дня операций холодно! j c^bet.t~ нгг деформирования.

В последшю годы предложены сравнительно недорогие новые мазочныз материалы на основе водных растворов фосфатов, при-гененив которых должно удучаагга гехнжо-экоиомзгеескзе показатели технологий ХОШ. Однако эти предложения: не доведены до уров-ш'научных разработок, позволяющих использовать их в прошашпь мсти при изготовлении деталей к соединений. Возникает необходимость проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований антифрикционной эффективности различных смазочных материалов при деформировании как углеродистых, так и неисследованных в процессах ХОШ ряда марок низколегированна сталей, титановых и циркониевого сплавов. Целесообразно определить необходимые для проектирования технологий изготовления деталей и соединений параметры холодного деформирования этих металлических материалов, а такие дать оценку эффективности составов на основе водных растворов фосфатов а при ХИЛ спеченных порошковых' заготовок.

В результате проведенного анализа состояния проблемы поставлены основные задачи исследования:

■ I;' Определение принципов систематизации и разработка классификации, объединявшей основную группу процессов изготовления соединений деталей'холодной объемной штамповкой, анализ на ее . основе суарствущих и поиск новых способов образования соединений, обеспечиващих высокое качество изделий и расишрящих номенклатуру изготовляемых холодным объемным деформированием соединений.

2. Выявление' на основе феноменологического подхода теории пластических деформаций металлов., и экспериментальных исследований основные закономерностей процессов формирования методами ХОШ соединений металла со отеклопластийовш стеркнем, тавровых и угловых соединений металлических деталей в части взаимос! зи конструктивных параметров соединений, параметров технологии их изготовления и свойств материала соединяемых деталей с качеством получаемых изделий; разработка расчетных моделей лроцессов л рекомендаций, позволявших лр^ноэироьать силовые параметры процессов образования и несущую способность при растяшпп. получаемых соединений на стадии проектирования технологии их изготовления.

3. Проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований антифрикционной эффективности различных смазочных

материалов при деформировании к : компактных, так л пропетых

?

материалов для разработки рекомендаций по рациональному использованию в процессах ХОШ составов на основе водных растворов фосфатов и технологии их нанесения на поверхность деформируемых тел, определение чеобходиг, эс для проектирования операций ХОШ деталей и соединений параметров холодного объемного деформирования ряда марок низколегированных сталей, титановых, циркониевого л медных сплавов, заготовок алшиниевых сплавов, полученных бесслитковыми методами.

4. Разработка и реализация в промышленном производстве соединений а деталей технологий, вклкяанцах предяокенные в работе новые способы образования соединений, проектируемых с применением научно обоснованных в диссертации методик их расчета и рекомендаций.

2. РАЗРАБОТКА КЛАСШИЕШЩ И НОВЫХ СПОСОБОВ ОБРАЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ , ШТАМПОВКОЙ ' '

Рассмотрены основные принципы систематизации, положенные в основу классификаций процессов ХШ отдельных тел, разработанных Исаченковда Е. С --чинниковыы А.Г., Головиным В.А. и НавроцкимГ.А. и доухчгя- ааторами. С учетом имеющихся классификаций и тенденций развития технологии холодного объемного деформирования предложена вртилненная по фасетному методу классификация црог ссов ХОШ деталей и точных заготовок, дополняющая ранее сделанные разработки в этой области и явившаяся необходимой предпосылкой для систематизации процессов изготовления соединений.

Прл разработке классификации процессов создания соединений использован системный подход на отадаи морфологлческого описания системы взаимосвязанных объекта. Обвдае черты, присущие процессам формообразования отдельных тел, являются характерными и для группа процессов их соединения методами ХШ. Анализ схем напряженного состояния позволил выявить критерий общности дня процессов образования соединений: наиб яьшее по абсолютной величине наоряяе-нда в очаге дефор цш направлено пераенда. :глррио поверхности со-ярянения соедшшэ1.шх деталей. Показано, что классифиг руемое технологическое множество отвечает условиям актуальности и целостности системы, как того требует методология системных иссле-

дс-^.шй.

Предлохена классификация то конструктивным признакам сорда- • но;л;л и признакам технологии их изготовления методами холодного

объемного деформирования. Фасетная формула классификации /Фр Ф2, Ф5, Фд Л Конструктивные признаки: форма поверхности

соединения (Ф|) и форма соединений в целом ; технологические признаки: вид деформации соединяемых деталей (Фд), размер очага деформации по отношению к размерам поверхности соединения (Ф^), вид преобладающей операции (операций) формоизменения (&)» характер движения инструмента при реализации процесса (Фб). Различие, устанавливаемое фасетом Ф^, необходимо "иметь в виду при оценке в различных аспектах разрабатываемой технологии, например, по энергоемкости технологического оборудовапя и т.д. Выделение одной или двух операций, характерных для того ила иного способа образования соединений, 'учитываемое фасетом полезно при анализе капрязкенно-дэфорлированного состояния, процессов и выявлении факторов1, влияющих на 'качество' соединений.

■ Разработанная классификация позволяет провести морфологический анализ при 'Поиске новых технологических решений по созданию соединений, она может быть использована в САПР для унифи-•цированнаго формирования а обработки массивов информации о процессах получения соединений. Предложена классификационная система кодирования и даны примеры идентификации в ней различных . процессу получения соединений. 'Классификация использована при поиске новых способов образования соединений холодной объемной штамповкой. _

Известные способа соединения стеклоплайгикового стержня-с металлом путем обжима «Зойками металлической детая* не обеспечивают равномерных деформаций по периметру поперечного сечения присоединяемого металлического наконечника, а, следовательно, и равномерного натяга, Что приводит к нестабильности и снижению уровня . прочностных свойств соединения. Равномерное распределение конечных деформаций при формоизменении наконечнике в процессе его' соединения со стершем могут обеспечить способы на базе операции выдавливания. Предложен способ (а.о.й 1204301), по которому соединение получают в результате пластического деформирования (редуцирования), ;еталлическаго наконечника со вставленным в него стержнем через матрицу усилием, направлении вдоль продольной оси наконечника и упруго деформируемого стеряпн. Величина деформации наконечника и» низкоугаеродастых сталей при отношении толщины стенки наконечника к диаметру стераня от 0,2 до 0,6 не превышает £5-20?. Способ обеспечивает равномерный на- ■

гяг^ до периметру поперечного сечения соединяемых деталей, более высокий уровень прочностных свойств, чей у аналогичных изделий, получаемых известными способами.

Дано сопоставление 1 люто и известных способов получения соединений о одноосно армированным композиционным стершем по критериям: потребительские свойства (прочность, защита от коррозии) } технический уровень технологического процесса (величина технологического усилия, грудомкость процесса сборки); затраты (трудоемкость изготовления деталей соединения). Многокритеркаль-ная оценка показала, что получение соединения путем деформирования наконечника в матрице является наиболее предпочтительна«!. Результаты исследований процесса изготовления соединений по новому способу излс.-еныв разделе 3.

На основе разработанного способа предаогана конструкция узла крепления полшернсго изолятора (а.о.гё 1292044), работавдего в условиях агрессивных климатических факторов, а также технология н-неоенкя антикоррозионного покрытий та алшинвя неметаллический наконечник.

Прл поиске способов изготовления тавровых ; угловых соедане-ний металлических пластин, когда торец одной пластины присоединяется к горцу иь* к боковой поверхности другой, а размеры плас- -тин характеризуется егношанием их ширина к толщине более 2-3, анаг^з, проведанный на основе предложенной классификации, показа;. что наиболее целесообразншв являются способы, осуществляемые на базе^хперащш оса.' га» Предаоаон способ (а.с.й 742081), по которому изготовление тавровых'и угловых соединений осуществляется -утем осадки части соединяемых деталей в условиях плоской " деформации, причем перемещение деформируемого. металла проис. >» дат в направлении толщины пдестин, перпендикулярно их наибольшей поверхности. Разработанный способ и устройство для его осуществления позволяют получать монометаллические в биметаллические соединения, в том числе угловые соединения металлических пластан, ю.->собоэ изготовления коготзых холодаш дефоршфовшшем на имелось. Результаты исследований процессов образования тавровых и угловых оеданений привьдени разделе 4, >

.то

3. -АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛА СО СТШОШШЛЖОМ

Исследован предгоюзтшй способ соединения металла со стеклопластиком деформированием а матрица (рисЛ). Принимая во внимание характер формоизменения а силового взаимодействия инструмента и соединяемых деталей, процесс соединения рассмотрен как редуцирование полой металлической заготовки на оправке, причем оправка - стеклошшсгиковый стержень - перемещаются со скоростью выходящего из матрицы металла.

Для уточнения граничных условий по контактному трению при решении задач освоимметричнаго холодного выдавливания в конической матрице о малиля углами конусности ее рабочей части (.А <30°), рассмотрено прямое выдавливание в аналогичной матрице прутка из упрочняющегося материала о использованием соответствутадах уравнений' равновесия и условия пластичности в линеаризованием вида дня материала, кривая упрочнения которого аппроксимирована зависимостью ' • / П

где б£ - интенсивность деформаций} <5*5 - напряжение теку-

чести соответственно до и после деформаций; Л) /г,.- аппроксимирующие коэффициенты. Анализ операция прямого осесимметрнчного выдавливания жестко-пластического тела о нелинейны.! упрочнением проведан как при количественной оценке сил контактного трения по условию пропорциональности контактных касательных напряжений напряжению текучести деформируемого материала <5^ (условие ¡Эйфеля Ък - у^ £?д , где уи - коэффициент (фактор; трения), так и при условии пропорциональности "Т.* нормальнда напряжениям <3§ (закон Кулона-Амонтока =). Пс учены выражения двя расчета дефорМЕрущего уоилия и напряжений на контактной поверхности очага деформации. Результаты расчетов по получении при различных формулировках граничных условий зависи- = мостям значительно отличаются при интенсивности реализуемых деформацией 6'и >0,20 - 0,25. Показано, что при таких з; этениях деформаций хорошую сходимость о экспершенталькши даннда* по усилиям при гидровкструзпи стали 45 и бронзы БрХЦр обеспечивает расчет по формулам, полученным при = При £{, , меньшие 0,20 - 0,25, результаты расчетов по обоим сравниваемым вариантам отличатся мало» га 8-1г^, но отмечается лучш э прибли-е-

низ теоретических значений усилий к опытным при соотношении = =Ja6'q , которое и было использовано при анализе процесса Соединения металла со стеклопластиком деформфованнем в матрице, •

При анализе процесса образования соединений металла со стеклопластиком (рис. ) усилие деформирования представлено как состоящее ' из слагаемого Гд , учитывающего, затратн t;. деформацию формы, преодолевав контактного трения на участках рабочего конуса и калибрующего пояска матрицы а слагаемого • Рт , учитывающего затратн на преодолею!' сил тре. ля ори перемещают стержня относительно металла в очаге деформаций. В результате интегрировав уравнений равновесия сил для ооосиллетричной деформации в условия пластичности дли упрочнящегося материала, преобразованных о учетом обоснованных допущений, граничных увловий и геометрии очага деформации при пластическом деформировании металличес-^Й детали с упругим стержнем, получены выражения для определения компонент нормального напряжения в очаге деформации и составлявшей Pg , рапной значению &j> при J3 = t ■., Составляющая Рт определена из уравнения мощности сил трети , на поверхности контакта • стержня с металлом в очаге деформации. В итоге получено выражение дня определения удельного усилия деформирования: ■ '

Т rkw^xterm 4 T^y-^JJ ■

, бвоМиШ-а) [(4-0.*) ^ w-a)&46a£l, ■: гда Si = , , - . 1 ^

a. ~3)0/J) , b^Vo/d. , с = d0fD0,m d'0- диаметр стержня; J)yDa - диаметр наконечника соответственно до и поолй дг5орма~ ; ции, - дшща калибрующего пояска матрица, у^ - коаф^ицией^ хр^<шя пары "металл - стеклопластик", уИ - коэффициент ко»-тйу">иого трения по поверхнъ^ти матрица, ¿L - угол конусности

рабочей части матрицы.

Выражение (I) отражает влияние на величину дефорггаруще-го усилия степени деформации металла, геометрических параметров инструмента -угля конусности и дайны калибрующего пояска матрицы, условий трения.. Анализ зависимости (I) показал, что увеличение степени деформации £ и длины ка-либрувдего пояска V матрицы сопровождается возрастанием усилия, изменение X/ в интервале от 5° до 20° практически не влияет на величину усилия. Показано, что расхождек э ыевд" зксперименгаль-

ндаи и теоретическими значениями Р не превышает 1<$.

Пия определения несущей способности Р соединений при растя-гивавдей напуаке использованы результаты анализа силового реяша процесса образования соединения и уравнения теории расчета соединений с натягом.' В итоге получили зависимость, описывай 7» влияние на несущую способность соединений механических свойств металла и стеклопластика, конструктивных параметров соединения - доме*-, ралышх размеров стержня и наконечника, дшш сопрягаемой с нако-С^лЧасти стержня К и параметров технологии изготовлен

Рио.1. Схема к анализу процесса образования соединения моталла со стеклопластиком

иочаш«*.. ---" 1 г- и М

соединения» величин Ь , £ , /с и /

Г =5Гс£0К/с(Р*о

1Ь) К

(2)

где:

Е^ - модухи упругости соответственно стеклопластика и металла;

^ коэффициенты Пуассона соответственно стеклопластика и ' .леталла. ^

Разделив вцраяенне (2) на рс= бс9Гс10 )'Ц , где &с -предел прочное! стеклопластикового стертая, получим несущую

способность соединения относительно несущей способности стержня:

. (3)

В результате анализа (2) и (3) оп^.эделены обеспечивающие равнолт>о'ность соединения и стержня при растягивающей нагрузке значения и соотношения мезду £ и :

где Т^с - цидод прочности при сдвига материала с.^ряня.

Ла основании зависимостей (4) возможно изменение значений . несущей способности соадаг.зний за счет изменения длины сопрягаемой части стержня с металлом -5 соотношения между и £

Эксперименты, проведенные при соединении стержней диаметром от 12 до 40 мл из стеклопластиков марок СШМВ и СПП-ЭИ о наконечниками из сталей 20 л 45, латуни 1063-1, сплава Д16Т при отношении толщины стенки нак нечника к диаметру стержня от 0,2 до 0,6, показали хг ощую сходимость результ' ^ов опыта и расчета по иредложеннда зависимо«^'®! при ^ <0,7. В таких сл^аях характер нарушения целостности соединения при его кагружении - выползание стержня-из- наконеч; :ка. При £ > 0,7 в отдельных сдуча-.х- расчетные значения ^ выше экспериментальных, а разрушение

1-1

происходят в результате расслоения или разрыва стержня, что >вменяется возрастанием при высоких нагрузках роли имощяхея 1 стеклопластике дефектов, обусловленных технологией его изготовления. Определены по разработанной методике значения коофф^ данга трения скольжения вдоль армпрукщих волокон стеклопластика 1ары "сталь - стеклопластик", позволяющие оцготь величину контактных касательных напрякений в зависимости от высоты микроке-ровностей поверхности металла.

Реализован многофакторннй эксперимент и получены зависимости значений несущей способности соединений стеклопластаковых стержней диаметром 12 мм о наконечниками из стали 20 к сплава Д16Т от «Л » ¿Д » £ 11 Я/А • На основании полученных экспериментальных математических моделей определены значения параметров, обеспечивающие наиболее высокий уровень прочностнчх свойств изделий: = 7,5 - 12°; 0,65 - 0,68; £ = 0,08 -

0,10} (И-/<10)= 6,0 - 6,3. Используя расчетные модели, произведена оценка влияния точности изготовления сопрягаемых деталей на несущую способность соединения. Пре.полагали при атом, что изготовление деталей о максимальным отклонением их диаметральных размеров, от номинальных приводит к уменьшения фактической деформации по толщине стенки наконечника иэ-за необходимости выбора зазора пород образованием соединения. Рекомендовано изготавливать детали соединения в пределах 10-12 квалитетсв точности выполнения их диаметральных размеров. '

4. ж процессов образования шалшеслж тавровых и угловых сшдашжй

Проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований силового рэжша, деформированного состояния в очаге деформации и качества получаемых изделий при образовании ывровчх а угловых соединений. Детально изучен перспективный, но практиче~ ска не исследованный способ соединения прутков и пластин при двустороннем деформировании пластины (рис.2) и предаыяенный способ изготовления тавровых и углог х соединений металлических пластин (рио.З). Проведенные эксперименты позволили выявить характерные этапы реализации процессов и основные факторы, определяет?. качество получаемых изделий, сформулировать краевые задачи пластического течения дяя анализа напряженного состояния в очаге деформации и разработать расчетные модели процессов.

: ......

I результате комплексного исследования на различных стадий ях процесса получения тавровых соединений фрактсграмм поверхности контакта соединяемых деталей, микроструктуры в зоне соединения, силовых параметрог и деформированного состояния в очаге деформации при образовании соединений и их несущей способности при нагружешш растяжением показано, что сяошыяиеся представла-нх'л о механизме и последовательности явлений, происходящих на поверхности контакта соединяемых путем совместного пластического деформирования деталек в целом соответствует выявленному при формировании тавровых соединений характеру взаимосвязи состояния окись, л пленок на поверхности контакта, степени деформации пржонтактннх слоев и уровня прочностных свойств получаемых изделий: при деформировании происходит разрушение окисно-го слоя, соприкосновение частщ квенильного металла соединяемых деталей с последующим образованием мезду ними межатомной святи.

Методом деформирования слоистых моделей определены границы очага деформации получено распределение компонент деформиро- : ванного состояния на различных стадиях процесса 'формирования таврового соединения прутка с пластиной при двустороннем деформировании х.даст, ды (рис.2), что позволило в первом приближении процесс подразделить на три этапа: I. Осадка цреимущзственно прутк°. 2. Внесение преимущественно пуаноона в пластину. . ; 3. р-авливание деформируемой части прутка в пластину и сжатие слоя металла соединяемых талей мекду пуансоном и закимндаа губками. При соединении деталей из разноименных металлов, когда нрпрягшше текучести материала прутка боль-s напряжения текучести пластины, формоизменение присоединяемо'1 части прутка • • происходит в условиях большего стесщшцего действия материала пластины, чем при соединении деталей из одноименных металлов.' На заключительной стадии процесса наибольшие деформации приобретет jt слои металла, непосредственно примыкающие к поверхности соелшения в зоне мезду пуансоном и зажимнши губками, причем расределение остаточных деформаций на этой поверхности имев® по"ти равномерный характер, что способе raj--г возникновению прочного соеданения. Деформационными технологическими ш,, змэтрят, определяющими прочностные свойства получаемых изделий яв~яют~ ся относительная высота деформируемой части пруиса Ко/^в и йА«пень деформации пластины f-^H-hn)/H , где К.0 , .

р

А

£

25.

гп

А

А

жщ

Рее.2. Схема образования тавровых соединений щ>узка о пластиной (слева - начальное положение, справа -конечное): I - пруток; 2 - заяимнке губки; 3 - пластина; 4 - пуаноон; 5 - огшра

Рис.3. Схема образования тавровых соединений пластин (а - начальное положение, б - конечное): I, 2 - соединяемые лезши; 3, 4, 5, б - заданные губки .

С^а ~ соответственно начальная высота деформируемой части пруг

ка и его джпегр; К - толщина пластины; кп - высота рабочей части пуапсока. Определены численные значения парапетов, обес-печивагхгю наибольшую носуную способность при растяяении соединений модо и ал"".:кния.

Прл реалкзацш; многофакторних: экспериментов получены выраже-};;:.■: для определения несущей способности при растяжении тавровых сосдашпий алплкшевых прудса и пластины:

Г(Ь)' (£) .(5)

и соединений медного прутка с адалашэвой пластиной:

где б| - временное сопротивление материала прутка, МПа;

- плоцздь поперечного сечения прутка; с*п - диаметр пуансона; На = 10 и.! - масштабное значение параметра. Зависимости (5) и (б) отражает влияние основных технологических пара-метроз процесса образования соединения на величину р и позволяют прогнозировать песул^то способность соединений на стадии проектирования технологии их получения.

Показано, что не конкгктирувдие с прутком части пластины, создавая некзбежпьй с их стороны подпор на очаг деформации и повышая тем садкм велотту деформирующего усилия, а, следовательно, ве-лкч:шу гидростатического давления в месте соединения, оказывают существенное сл;шкс на прочностные свойства тавровых соединений прутка с пластиной. Установлено, что предельная нагрузка Г при растянешш соединений возрастает по мере увеличения конст-руктгшого параметра Т0, где /ЬП - расстояние от свободного края пластеин до центра поперечного сечения прутка в месте соединения; %а - радиус поперечного сечения прутка. Значение f кр;: увеличении £7/^ст I 2 до 5 * 6 возрастает в 1,5-2,0 ра- ' за. Дальнейшее увеличение' ^ ¡%а не приводит к существенному изменения прочиоепшх свойств соединения. Отмечено, что величину подпора коано регулировать как путем -.зменония параметра

I гак Ц воздействием ка плаотяну со стороны инструмента. _ .

■Зетвлеинш закономерности формирования тавровых соединений п?уг.;а с яластишй позволили провести анализ силовых параметров

18 • ': .-л.- :

юцесса на основе феноменологического подхода теории СМ?. Рас-ютрена заключительная стадам процесса, на которой возншсае? шбольдае деформирующее усилие. При шнезе юггрлжшого сссго.т-•я в слое металла мезду пуансоном и закшньш губками, вшолнеп-эго путем совместного реиеиия уравнмшЛ равновесия и иластпчнос-й, автор следовал методике Качалова Л.М., рассмотревшего оезепл-атричное сяатие скрепленной с нестхши чостдаи тонкой дласшч-ой прослойки, при деформации которой касательные напряжения на е поверхности равна напряжению текучести при сдаете, а '.иокшь ие значительно болыш касательных и характер напрятанного состояния близок к гидростатическому. Специфика процесса образовшшя гавроаых соединений учтена обоснованны.! выбором граничных условий ш боковой поверхности слоя, воспрщпмаадго подпор со стороны зериферийюй части прутка к пластины. Получены внраг-сш'л, позво-иявдие найти распределение нормальных напряжений но радиусу по— аерхности слоя и среднее давление скаии. Де^ор^тирувдее успд::о определено как сумма составляющей, кеобхгтюй дм сг-атия слоя меадг пуансонш и заяимнша губками и составляющей, не обхода о Л для вдавливания периферийной част;: продефоргтрованпого ¡.те таяла прутка в пластину. В итоге попутно вцракат:е, ояисиьавг.ес влпя-ние параметров процесса и механических свойств материала сосд:-пемых деталей на величину Р:

о учетом упрочнения. Расхоздзнке между опытнк.га и расчетными значения.® усилий не превщает 10-15& при наиболее рациональных параметрах процесса, обеспечквавдкх наиболму» яесуцуя способность соединений.

Выявлены характерные этапы формирования тавровых к угловых соединений пластин по способу рис.3. Па порвал охало происходит совместная осадка всего объема деформируемых частей пласт:21. Пи втором, заключительном этапе, во взаимосвязи друг с друго:.; реалл-зуются фактически две операции: осадка слоя ме:;ду за:з:л:шл1 гуо-ками и вдавливание эаякмных губок а материал соединяемых деталей, вытесняемый из зоны слагая. Показано, что иовш: способ ::олу-чения соединений обеспечивает равномерный характер конечное деформаций по поверхности контакта соодгашвмых деталей. Усталоа-.--

(7)

но, что основным деформационный параметром процесса формирования соединения является отношение высоты |х0 деформируемой части пластины к ее толщине (X .величина которого, необходимая для получения равнопрочного с материал»! пластины соединения, равна 1,3*1,4.

Сформулирована краевая задача пластического течения на конечной стадии процесса получения тавровых и угловых соединений пластин, на которой возникает максимальное технологическое усилие. При решении задачи использован тот ае подход, что и при анализе напряженного состояния в зоне между зажимными губками и пуансоном при образовании тавровых соединений прутка с пластиной. Условия реализации процесса получения тавровых ц угловых соединений учтены выбором уравнений равновесия для плоской деформации а обоснованных граничных условий. Получено выражение, позволяющее найти распределение нормальных напряжений по толщине О- соединяемых пластин в очаге деформации и среднее давление Рс между за-кшнши ту Окали:

+ (о) .

где - напряжение текучести материала пластин с учетом упрочнения; - величина зазора между зажимными губками. Величина {{ в формуле (8) определяется при известном угле наклона 2 </ при вершине клина клиновидных зажимных губок из выражения: 2^6 = = ^ +.агс Зависимость (8) адекватно отражает

влияние параметров процесса и свойств материала деталей на величину деформирующего усилия. Дана оценка необходимого уровня гидростатического давления на поверхности контакта соединяемых деталей: отношение среднего давления в зоне соединения к напряжению текучести металла соединяемых деталей о учетом упрочнения равно 4,5-5,0.

5. ИССЯЕДОВШИЗ ЭФШТШОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В ОПЕРАЦИЯХ ХОШ

Для оценки антифрикционной эффективности шазочных материалов при деформировании различных металлов и сплавов целесообразно использовать известный метод определения коэффициента контактно-

... .-^иля при осадке кольцевых образцов, теоретически обоснований в трудах советских и зарубежных ученых. Однако в нзшюгочис-г:шых работах, посвященных анализу осадки кольцевой заготозкя 3 упрочняющейся среды не предложено зависимостей или номограмм, озволящих определить коэффициент трения по изменении размеров сформируемой заготовки при ее холодной осадке: Проведен энергетическим вариационным метод да анализ конечного формоизменения фи осадке толстостенной полой заготовки из упрочнявдегося материала и на ^основе этого анализа предложена методика определения <оэффициенга контактного трения при; холодной осадке кольцевых образцов. ' .

При анализе процесс ооадки подразделен на соответствувдие малой величине даформанид этапы, на кадйоы из которых радиус- нейтральной поверхности К« , определяющей раздел течения металла в радиальная направлении, остается постоянная. Величина Я к изменяется скачкообразно при переходе к последующему этапу. Деформируется материал,.упрочненйе которого определяется лишь накоплен-вши деформациями и аппроксимируется стс .энной зависимостью; напряжения от сил трения V * пропорциональны напряжению текучести материала 6^:. /С>с= , где - коэффициент (фактор) прения. В результате даффс .,евдирования уравнения дал работы осадки по варьируемому параметру и последующего его решения получены зависимости, отраааициэ взаимосвязь _уи , показа-годя упрочне12И1 дзфорлируемсго матвраала П. и размеров, кольца на каждом этапе осадки:

Ф1 Сд ,а, х) +ё (п, д., Пр'и (э)

ФА (Л, А-, х) + > 6 Ф3 (п, а, ОС) = 0 пр» /^„(10) .

где а = ДсАо ; В*Я0/Н; ^ = - соответственно внутренний и наружный радиус образца; Н - высота осаживаемого образца.

Вели , го лГ = йинз (9) или (10) находим

<р(п.,о-,&) (И)

Еырежакие (II) определяет значение , при котором радиус ав изменяется в процессе " осадки.-Если« *о К * определяется из уравнения (9), если ум (п а., й>) • То д,к находится по (10), В результате численной реализации

выполненного анализа на ЭВМ построены зависимости относительной величины внутреннего диаметра кольцевого образца при его холодной осадке. Предоокениая методика, учитывающая деформационное упрочнение материала, при осадке кольцевых образцов с отношением их начальных „азмероэ 300:J)¿0На= 6:3:2 обеспечивает более точную оценку контактного трения ври холодном деформировании, чем методика, предусматривающая использование известных кривых Мэйла А. Т. и Кокрофга М.Г., рекомендуемых для горячей деформации.

Исследование эффективности различных смазочных материалов по уточненной методике при холодной осадке кольцевых образцов из стали 25 и циркониевого сплава свидетельствует о высокой антифрикционной эффективности концентрата Графитол ВЗЮ, яаляадегооя воднш раствором фосфатов с добавкой антифрикционного наполнителя - графита. Сравнительная оценка смазочного материала .Графится ВЗЮ и фосфатирования с последуквдзм оттаиванием, проведенная при прямом выдавливании углеродистых сталей в интервале давле-. кий на пуансоне от 200 до 2200 Ша показывает, что при вязкости состава Графитол ВЗЮ, равной 0,003-0,006 Па-о, его антифрикционная эффективность не ниже, чем у обычного фосфатирования. ; При исследовании силовых параметров холодного выдавливания и редуцирования углеродистых сталей определены условия наиболее " рационального использования антифрикционных возможностей состава Графитол ВЗЮ: поверхность заготовки перед нанесением смазочного материала должна быть обезжирена, исходный концентрат разбавлен до вязкости 0,003-0,006 Па»с, нанесенный на поверхность заготовки смазочный слой подсушен дая удаления водной фракции. ' Разработанные рекомендации реализованы при создании технологии и специализированной установки для нанесения на поверхность заготовки состава Графитол ВЗЮ на участке X0UI Кишиневского тракторного завода. Показана целесообразность использования смазочного материала на основе водных растворов фосфатов при ХШ спеченных порошковых заготовок. При обратном ротационном выдавливании / спеченных заготовок из порошков железа применение состава Графитол ВЗЮ обеспечивает сншшние деформирующих сил на 10-3($ и разно-тоявднности получаемых дзталей в 1,25-х,3 раза по сравнении с формообразованием при использовании в качестве смазочных материалов графита или стеарата цинка. В результате проведанных исследований смазочный материал Графитол ВЗЮ внедрен при гидро-чкструзии пористы?: заготовок, что обеспечило, по сравнению с

изо применявшейся настой ЕЧЮШ-232, повышение стойкости наг-5 . в 7 раз при меньшей стошости и меньшем расходе смазочного териала.

Проведено комплексное исследование эффективности смазочного »териала Графит ол В310 и параметров холодного деформирования тол ох грованшк сталей марок 10Г2САФ, 17Г2САФ, 23Г2САФ, иззс-злегированннх вакадаем и азотом, сплава на циркониевой основе, влегированного титана марки ВТХ-О, титановых сплавов: Т1

3%М - (1-1,5)$ НЬ - (2-3%)2Г , ПТ71.1 и ВТЗ-1. При пря-ш выдавливании этих материалов антифрикционная эффективность остава Графитол ВЗЮ не ниже , чем у обычного фосфатирования. (встроены необходимые дая проектирования технологий ХОШ диаграмма пластичности низколегированных сталей, кривые упрочнения (язколегированных сталей, титановых и циркониевого сплавов. Экспериментально определены силовые параметры обратного выдавливания и построены диаграммы упрочнения ряда сплавов на медной Основе, в том числе бронз марок БрХ-1 и ]>ХЦр. Установлена возможность получения методаш ХОШ работоспособных тавровых биметаллических соединений алюшшевой пластины с прутком из пластичных сплавов на медной основе, натршер, из латуни марки Л63. При изготовлении соединений металла со стеклопластиком возмои-1<о использование малопластичннх латуней, в том числе недефицит-иой марки ЛС59-1. С использованием уравнений теории пластической анизотропии построены диаграммы упрочнения полученных бесслитковыми методами заготовок алшиния А5, алшнниевых сплавов АМц и А№2, учитыващие анизотропию свойств материалов. Установлено, что технологические свойства в операциях Х0Ш заготовок йлшиниевых сплавов, порученных бесслитковши методами, находятся на уровне свойств заготовок, полугенных из слитка.

Результаты исследований эффективности смазочных материалов й параметров деформирования металлов и сплавов использованы при разработке технологий ХОШ деталей на ряде предприятий, что обеспечило фактический экономический эффект 206,7 тыс.руб.,а ожидаемый - более I млн.руб.

б. разработка. и шедрение технологий образования соединений хощвдой объемной штамповкой

Предложена на основании теоретических и экспериментальных исследований I.,¿годика проектирования технологии изготовления соединения металла со стеклопластиком деформированием в матрице предусматривающая взаимосвязанное определение конструктивных характеристик соедшхения и параметров технологии его получения. Разработаны блок-схемы раздета размеров деталей соединения и параметров технологий получения для наиболее вероятных в практика случаев; при условии максимального использования в соединении прочностных свойств стержня и при заданных диаметре стера-ня и величина допустшой нагрузки на соединение. Созданы конструкции узлов крепления различных типоразмеров полимерных изоляторов на базе стеклопласткковых стершей диаметром от 12 до 40 ми и технология их изготовления при использовании а качестве материала наконечника углеродистых сталей и латуней, а технологического смазочного материала - Графитол ВЗЮ. 'Экономический эффект от внедрений разработок составляет в условиях треста "Востоксибэлектросетьсгрой" (г.Иркутск) 210 тыс .рублей и достигается за счет снижения затрат на изготовление и эксплуатацию изоляторов линий электропередач, а также транспортные расходы.

Установлены особенности процессов получения биметаллических тавровых соединений холодиш объемным деформированием при отво-^ шенш величины расстеяни от центра поверхности соединения до края пластины к радиусу присоединяемого пруиса менее 4-5. Разработана технология изготовления соединений медного прутка с . алюминиевой пластиной, используемых в конструкциях контахтных ножей комплектно-распределительных устройств (КРУ) элекгроуота- . новск. Внедрение новой технологии изготовления биметаллических соединений позволило создать серию малогабаритных шкафов КРУ, имеющих повышенные потребительские свойства. Результаты исследований параметров деформирования латуней а операциях ХСЮ ис~ • пользованы при разработке технологии изготовления.для масляных трансформаторов выводов низкого напряжения (НН), представляющих собой соединение прутка из латуки Л63 с пластиной из алхшшия. Благодаря внедрению новой технологии удалось снизить в условиях Минского электротехнического завода да. В. М. Козлова трудоемкость сборки соединений на.21%, экономить 21 тонну латуни в

|Д, увеличить коэффициент надежности трансформаторов до 0,995.

Разработаны технологии изготовления тавровых и угловых соединяй алшиниевых пластин толщиной от 4 до 10 ш, площадью их отеречного сечения от 160 до 1000 длиной до 4 м, исполь-гемых в шинном монтаже токопроводяарк систем. Применение спе-щий XCJ при создании таких соединений вместо аргоно-дуговой ¡арки позволяет исключить расход дефицитных аргона и вольфрама, заменяемого в присадочных материалах, заменить ручной труд ме-эдизированнш, улучшить условия труда. Внедрение только одной зтановки для изготовления соединений электротехнических пен по эедпоженному способу на Новочеркасском электровозостроительном 18оде позволило высвободить 7 рабочих.

Результаты исследований и предложенные способы образования оединений холодным объемным деформированием использованы во ЯИИЭСО при проектировании ряда специализированных машин усилием т 1,0 до 4,0 Мн для изготовления тавровых угловых холодносвар-нх соединений. Фактический экономический ^ффехт от внедрения азработанных технологий получения тавровых и утловых соединена металлических деталей на ряде предприятий электротехнической ромншленности составляет 115 Tir .рублей в год, ожидаемый по отвели - 2 млн .рублей.

основные вывода И результаты работы

1. Решена научная проблема создания новых способов, научно >босновакных методик расчета параметров и проектирования процес-¡ов получения неразъемных соединений деталей из металлических «атериалов и стеклопластиков холодной объемной шгашовяой, имеющая большое народнохозяйственное значение, особенно дая предпркя-рий электротехнической промышленности и энергетического строитель-:тва. На этой основе созданы технологии заготовления холоди:.; эбьемным деформированием типовых соединений металла со стекло-зластиковым стержнем, тавровых и угловых соединений неталл:1ческих деталей.

2. Предложены принципы систематизации и классификация процессов- соединения деталей методами ХШ по конструктивным и технологическим признакам соединений, на основе которых разработаны новые способы образования соединения мегаляа со стеклоплав тит-гол, тавровых и угловых соединений металлических плоских деталей, со-с пачиващие высокое качество изделий за счет реализации рза::о:гзг/~

иого поля конечных деформаций на поверхности контакта соедоняе-MIX деталей и распирящие номенклатуру изготопляемых методами XOL'J соединений по их форме и размера:.!. Шогокрктериальная оценка возыолазс тс-гояагай показывает, что предлояеннне • способы являются наиболее перспективными для комплексного решения задач ресурсосбережения при совершенствовании процессов сборки.

3. Показана возможность анализа на основе феноменологического подхолд теории Oí,Щ процесса соединения металла со сгекло-пластииовш стершие:.! путем дзфюрхзфованпя в матрице и получены аналитические запнсиг.юсти, учнгнващке влияние на силовые па~ рамегрн процесса образования и несущую способность при растя-кенпк получаемых соединений механических свойств материала сое-дазкедах деталей п технологических параметров процесса: степени деформации £ , угла конусности <6. и длины калибрующего пояска -Í- штрпцы. Разработаны экспериментальные математические модели, списыванию влияние на несущую способность F нри -растяжении изготовляемых путем деформирования в матрице соединений металла со стеклопластиком параметров £ , и \> , а также длины сопрягаемых частей деталей ¡ъ , на основании которых определены численные значения этих параметров, обеспечи-Ee:oiç:c наиболее вксокпй уровень F , и даны рекомендации по точности изготовления: диаметральных размеров соединяемых деталей.

4. .Экспериментально определены деформированное состояние в очаге деформации, силовой pesai и их влияние на кинетику возрастания несущей способности тавровкх и угловых металлических соединений, ç;opr.2ipyемпх метода!,m XOüI, что позволило выделить характерные этапн реализации и технологические параметры процессов, обеспечиваемо образование хслодносварных соединений, а такта сформулировать краевые задачи теории пластического течения металлов для анализа напряженного состояния в очаге деформации.

5. Заполнены, анализы напряженного состояния в очаге деформации при образовании монометаллических тавровых соединений прутка с пластиной при дзусгоронпем дапормнровании пластины, тавро-вин и угловых соединений металлических -ластик, в результате историк аредаопезн выраавная для определения деформирующего усилил в сазиск.тоотн от технологических параметров процессов и г.:е:-з!:::-:ег:а:х свойств материала соежашемых деталей.

•3. Разработаны зкеперимепгадънпз пателагические модели,

влияние на иесуздо способность при растяжении тав-

овых соединений алжшиевои. пластины с медлил ют аяшштеьш рутком технологических параметров процессов и меха'хлескгх пойста материала соедакяешсс деталей, позволдазю протпозкро-r.jb прочноетше свойства соединений на стадии проектирования ехнологии их изготовления. Дана оценка уровня гидростатического савления, необходимого для возникновения холодкосварных сосдшешгё [ показаны пути его регулирования за счет подбора со стороны ::п~ !тру?лента пли не контактирующих с прутком чаете:' пластины.

7. Энергетическим вардационкш методом теории ОМД выполнен щализ конечного формоизменения толстостенной полой заготовки из упрочняющегося материала при ее холодной осадке и показано, что деформационное упрочнение материала существенно влияет на зависимость величины внутреннего диаметра оегшнваемой заготовки от степени ее деформации при различных условиях контактного трения. Установлено, что полученные теоретические зависимости и иосгросн-ные по ним ноиограшы могут быть использованы для количественной оценки антифрикционной эффективности технологиюских смазочных материалов ~ для определения ::<.'Эфф:гциецт& .сонтактного rpein-ia по результагаг.! измерения внутреннего диаметра кольцевого образца яри его холодной осадке.

8. Б результате комплексногс дсследовашш эффективности действия различных смазочных материалов при холодной осадке кольце-i к образцов, редуцировании и прямом выдавливании углеродистых сталей показано, что антифрикционная эффективность новых сказочных составов на основе водных растворов фосфатов с добавкой антифрикционного наполнителя - графита, не ниже, чем при обычном фос-фатировании. Выявлены условия рационального использования новых смазочных материалов и предложена технология ихнанесения на поверхность деформируемых заготовок, которая повышает мобильность и технико-экономические показатели процессов ХОН при изготовлена деталей и соединений. Установлено, что использование составов на основе водных растворор фосфатов яри холодном объемном деформировании спеченных порошковых заготовок позволяет, по сравнешпо с ранее применявшимися салазочными материалами,улучшть качество изделий, снизить энергоемкость процессов, повысить сто:и:ость инструмента. Определены необходимые дая проектирования технологий XCUI•параметры холодного деформирования ряда марок ¡низколегированных сталей, титановых, циркониевого и медных сплавов, алшиниевых заготовок бесслитковой прокатки, разработаны рскс-

.ендацпи по производству методам ХОШ деталей и соединений с применением этих конструкционных материалов.

9, В результате разработки и реализации в промышленном произ-аодсгас соединена! и деталей новых технологий, включающих предпо-зсенные в работе способы образования соединений, проектируемых с применением научно обоснованных в диссертации методик их расчета и рекомендаций, обеспечивается снижение трудоемкости изготовления соединений на 20-3($, высокое качество изделий, экономия конструкционных материалов, в том числе дефицитной меди. Разработанные процессы не предусматривают применения при изготовлении соединений клеев, припоев, присадочных материалов при сварке, позволяют упростить конструкцию узла соединения и сократить число составляющих его деталей до минимального - до двух, создаст благоприятные условия для автоматизации процессов сборки.

Общий подсчитанный реальный экономический эффект составляет 531 тыс.руб. в год, при этом доля от использования разработок диссертанта - 265 тыс.руб. Ожидаемый экономический аффект от расширения внедрения - более 3 млн.руб. в год.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДОСИРТАЦИИ ИЭШШГО В СЗЩВУВДИХ РАБОТАХ

1. Экономичные метода формообразования деталей/ Под ред. К.Н.Богоявленского и В.В.Риса. - Л.: Лениздат, 1984. - 144 с.

2. Кудрявцев Л.В., Рис В.В. Холодная объемная штамповка деталей машин и приборов. - Л.: ДДНТП, 1984. - 32 с.

3. Sü<jajiiwle-n$Lij К.М, yVeuöauer CS V.V/.'Tt-chnoloQlz der Fertigung von bS-iikt&üu.proflte.n.~ Leipzig:

YE.fr Diiitscllir Vertag für GrundstofiLndListrL^ 197Sr ~5G£S.

4. Гндропластшеская обработка металлов/ K.H.Богоявленский, В.А.Вагин, А.Н.Кобшев, Г. К. Пейсов, В.С.Мамутов, В.В.Рис,

A.Г.Рябинин, Д.К.Чалев - Л.: Машиностроение. София: Техника, 1988. - 256 с.

5. Хидропластичка обработка на металите/ К.Н.Богоявленский,

B.А.Вагин, А.Н.Кобыиев и др. - София: Тс :ника. Л.: Машиностроение, 1969. - 2S4 с. (болгарок.).

6. Рас В.В. Интенсификация процессов сборки на базе операций холодной объемной штамповки/У Опыт создания гибких технологи-

&JDC систем холодноштамповочного производства: Материалн семи--■а ЛМТП. - Л. г 1989. - С. 72-76.

7. Рис В.В., Ирхлн В.П., Назин В.И. Изготовление узла крепле-I электроизоляторов методами холодной объемной штамповки// Энергическое строительство. - 1985, - JM. - С. 65-63.

8. Рис В.В. Силовые параметры процесса выдавливания лшдкостыо Прогрессивная технология в машиностроении. Сборник научных тру-з. - Л.: ЛИЭИ, 1990. - С. 16-22.

9. Изготовление тавровых соединений цветных металлов пласти-ским деформированием/' К.й. Богоявленский, Ю.К.Морозов, В.В .Рис, М.Строймак// Кузнечно-штамповочное производство. - 1984. - й 12. С.14-15.

10. Мамутов B.C., Рис В.В., Морозов Ю.К. Расчет прочности алкь лиевых тавровых соединений, выполняемых холодной сваркой// Авто-[Гичеокая сварка - 1989. - И 6. - С.5-7.

11. Морозов Ю.К., Рис В.В. Усилие осадки при холодной сварке шровых соединений// Электротехническая промышленность. Сер. иктросварка - 1980. - Бш.1 (5). - С. 4- .

12. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Ирхин В.И. Штамповка кли-хвидной полосы в закрытом штампе// Известия вузов. Машиностроо-18. - 1982. ~П 7, - С. 123-125.

13. Силовые параметры процесса холодного выдавливания алхш-•евых сплавов бесслитковой прокатки/ М.Г.Афонькин, К.Н.Богояв-эиский, В.Г.Бориоов, В.В.Рас// Цветные металлы. - 1975, - й I.

С.68.

14. Влияние холодной деформации и термообработки на коэффи-иенты анизотропии полосы, полученной бесслитковой прокаткой И.Г.Афонькин, К.Н.Богоявленский, В.Г.Борисов, В.В.Рис// Цвет-ш металлы. - 1977. - Л в. - С.60-62.

15. Рис В.В. Лршое выдавливание анизотропного материала с • лрочнением// Труда ЛПИ. - 1981. - К 378. - С.83-88.

16. Алиев И.О., Богоявлевский К.Н., Рис В.В. Технологические шраметрц выдавливания медных и алшиниевых сплавов// Труда ЛПК. . 1977. - * 359. - С.28-32.

' 17. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Николоэ С.С. Номограмма пя определения усилий при пряном несимметричном выдавливании . Ч Кузнечно-штамповочное производство, - 1979. - Я 10. - С. 5-6.

18. К расчету матриц для холодного выдавливания/ В.Фоелк-нер, З.'Ьне, E.Hoiidepr и др.// Известия вузов. Машиностроение.

- 1981. - ß 10. - С.96-100.

19. Богоявленский К.Н., Рис Б.В.Ирхин В.И. Получение точных заготовок птодами холодной объемной штамповки// Повывение точности в холодноштамповочном производстве: Материалы семинара ЛДЙТП. - Л., 1981. - С.8-13.

20. Морозов Ю.К., Рис В.U. Расчет усилия осадки при холодной сварке шпилек с пластинами из одноименных металлов// Автоматическая сварка. - 1983. - № 2. - С.41-44.

21. von tUktroisoLo-tcrtn cLu-t-ck Ka.lt {ließpressen

/<.//. ßo^o j-a.Y/iensliLjt W.W. VV-1. Ircfuini £.P.Sal<t\yJ.LW, K, ¡Сгй-girJ/Fertigungstechnik and Bztrut,.- Í9S3.- N 8,22. Рис В. В., Ласков Б.И. Холодное выдавливание низколегированных сталей// Соврененида достижения в области холодной объемной тжтпоаки. Материалы семинара №Ш1. - М., Х984. - С. 68-72.

23. Изготовление деталей и точных заготовок методами холодной объемной штамповки/ -В.В.Рис, I.В;Кудрявцев, B.Wipxsffl» М.А.Ар-буханов .- Махачкала: Дагестанское Б10 кашпрсм, 1984. - 64 с.

24. Ркс В.В., Григорьев A.A. Холодное выдавливание спеченных заготовок из алшиниевых сплавов// Изготовление заготовок и деталей пластическим деформированием/ Под ред»К.Н.Богоявленского, Б.В.Риса, А.М.Еелестеепа. - Л.: Политехника, 1991. - С. 315341. ' ,

25. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Ирхин В.И. Изготовление узла крепления электроизолятора методами холодной объемной штампе» вк ц/Д'л л о о гх опте технологические процессы холодной объемной штамповки: Меавузовский сборник трудов. - М.: Мосстанкин, 1984.

- С.64-6Э,

26. Рис В.В., Рудской А.И., Григорьев A.A. Обработка спечен ных -порошковых заготовок холодным вылавливанием// Ресурсосбере-гащая технология машиностроительного производства: Сборник научных трудов. - л.: ЛЕШ, 1985. - С. 104-109.

27. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Ирхин В.И. Определение усилий при получапл:; неразъемного соедянен.л "металл -стеклопластик" холодным объемнш дефоршгрованием// Ресурсосберегающая технология мавиностроптелького производства: Сборник научных трудов. - Д.: Л11ЭН, IS85. - С.82-88. .

28. Ласков Б.И., Рис Б.В. Анализ на процесса пресоваке на тсчаващ се материал// Маииностроенэ (София). - 1985. - J5 5.

С.216-219 (болгарок.).

29. Рис В.В. Изготовление деталей методами холодной объем-ой штамповки// Обмен опытом в радиопромышленности. - ¡,1.: ЮШЗИРЗ. 1986, Бып.2. Технологические процессы и сборудова-на. - С.17-20. ' ~

30. Исследование эффективности новой технологической смазки ия холодного объемного деформирования/ К.Н. Богоявленский, Э.В.Рис, В.Е.Бахтин, Ю.С.Копылов// Автоматизация и прогрессивные фоцессы холодной штамповки. Материалы семинара ЛЛШЗТ. - Л., 1985. - С.44-47.

31. Применение новой смазки в процессах ротационного дефор рованяя/ В.В.Рис, Я.В.Виноградов, Ю.Г.Шнейдер, В.Е.Бахтин

ff Пути повышения эффективности холодноытамловочного производства: Материалы семинара ДЖГП ~ Д., 1987. - C.69-7I.

32. Новые смазочные материалы дм холодного объемного деформирования/ В.В.Рис, В.Е.Бахтин, Р.Я.Сарг^л и др.// Изготозленяе заготовок и деталей пластическим деформированием. Под рад.К.!ï.Богоявленского, В.В.Риса, А.М.Шелестеева. - Л.: Политехника,

1991. - С. 207-213. ^

33. £x.pzrimer\tarL a-íe u-nor metodz а/a ns at г äs mai rL-i a.rt vocu-metricá ta. r-ece./K.Af.Bo^oja.vC^nsiii^ V.V. lis,

f $ AUe.v, luß. BttostotiLLJ/Constnictia. <t& masLr\L(8u.cu.-ristL).- 077.- fJiQ.- P. Wi-133,

' MiBûQOÎawltnskLj k.N.tRLs WW., SixcLuh vV.D. Untersuchung des hydrostatischen, ¿xtru-sionsVerfahrensЦFer-tigu-ngsUckaik und. èetrceè.- 1979. - ы*1г SJSi - 7J3.

35. B<*%oja«v¿enski.¿ К.fil. Ris W.W., Mikolotf S.S. UaUrsu-ckuni des asymmetrischen FCUfop ressens // fertiqi+nqs-techfliíund Betritt-1379.-»tírS.Gfe-МО. и э

35. ¿fócct of CoU Rûitùnq Эе-forma-t; on. and Heat Treatment of the С о effile Le д! of Лп1$оЬъру ¿A. с et Produ-cecí l y tfett ЛаШлд f M.G. A fon'bût, K-Af. Sagoyavtïa-Sly- V.O. ßorlsov and V.V. His //LLgfbt He tai ßaer

ff-te.

37, Сбор« методами холодной объемной ытампьвки соединений металла о однонаправленным армированным пластик«;/ К.Н.Богояа." .¡¡~

склй, В.В.Рио, В.И.Ирхин, Э.П.Соловьев// Изготовление заготовок и деталей пластическим дефорлировашел/ Под ред.К.Н.Богоявленского, В.В.Риса, А.М.Шелесгеева. - Л.: Политехника, 1991. -C.I78-I94.

38. Рис B.L., Гопиенко В.Г., Григорьев a.a. Холодная объемная пластическая деформация пористых спеченных заготовок из алк> маниевнх сплавов// Труды ЛПИ. - Л. : - 1987. - № 417. - С. 46-49.

39. Свойства лент из алшиниевых сплавов, полученных на рото] ной литейной машине/ Й.Г.Афонькин, К.Н.Богоявленский, В.Г.Борисс В.В.Rie// Цветные металлы. - 1974. - Л 10. - С. 55-57.'

40. А. с ,1$ I20430I СССР. МКИ B2I Д 39/04. Способ сборки узла крепления полимерного изолятора/ В.И.Йрхин.В.В.Рис, В.П.Гретья-ков (СССР) - lê 3731684/25-27. Ояубл. 15.01.86. Бш.й 2// Открытия. Из обре теши - 1986. - Л 2.

41. А.с.П 1292044 СССР. МКИ HOI BI7/38. Узел крепления полимерного изолятора/ К.Н.Богоявленский, В.И.Ирхин.В.В.Рис, Третьяков В.П. (СССР) - Jê 3789970124. Опубл.23.02.87. Бет 'а 7// Открытия. Изобретения. - 1987. - 1 7.

42. A.c. И 742081 СССР. МКИ В23 К 23/00. Способ холодной сварки а устройство доя его осуществления/ Ю.К.Морозов, И.М.Стро: ман, В.В,Рис (СССР) -Ш 2465852/25-27. Опубл.25.06.80. Бкж.К 23 // Открытия. Изобретения. - 1980. - № 23.

Пода.к печ., !?. 12. 't)fK Объем 2 л.я. Типография ШУ ш. И. Э.Баумана

Тираж 100 экз. зак.й /ГУ-У