автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Теоретическое и экспериментальное исследование и разработка методики расчета основных характеристик процесса поперечно-винтовой прокатки полых шаров

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСПЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯбРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ Од ИНСТИТУТ СТАЖ И СПЛАВОВ.

На_правах рукописи

Попова Елена Ивановна

Теоретическое и экспериментальное исследование и разработка методам! расчета основных, характеристик процесса поперечно-винтовой прокатки полых шаров.

РГ6

Специальность 05.1.6.05 - "Обработка металлов давлением"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена на кафедре теоретической механики Московского ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени института стали и сплавов.

Научный руководитель : профессор, доктор технических наук А.Н.Скороходов

Официальные оппоненты : доктор технических наук Б.А.Романцев кандидат технических наук Р.М.Голубчик

Ведущее предприятие : Электростальский завод тяжелого машиностроения

Защита диссертации состоится 1994 г. в 9

часов на заседании специализированного совета К.053.08.02 в Московском институте стали и сплавов по адресу по адресу: 117936, г.Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, дом к. С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского института стали и сплавов. Автореферат разослан : ^"Ь апреля 1994 года. Справки по телефону : 236-99-50

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук

Н.А.Чичанёв

Актуальность работы

Создание конструкций минимального веса - одна из важнейших задач науки и техники. Замена в конструкциях различиях • машин и механизмов сплошных тел вращения (в частности шаров) полыми позволяет повысить их долговечность, снизить пум и вибрап^ш.

, Являясь одной из из наиболее распространённых групп деталей, полые шари используются как в качестве свободных деталей, так и при комплектации .различных приборов , от точности, их изготовления, во многом зависит эксплуатационная стойкость' и надёжность оборудования.

Более широкое применение полых шариков сдерживает пока высокая стоимость их производства, поэтому создание принципиально новых схем формообразования полых шаров, отличающихся более высокими технико-экономическими показателями и • позволяющих построить поточное производство, представляет собой весьма актуальную задачу в современной науке и технике. Цель работы

Ш»чл /■, тр»»тг? тг\ тгчтглт****» «лпп»

шаров малого диаметра. Теоретическое и экспериментальное исследование основ технологии и условий устойчивого протекания процесса. Научная новизна

1 Предложена и научно обосновано 1рименение схемы поперечно-винтовой прокатки для производства полых шаров.

2.Па основе математического моделирования с использованием метода, конечных элементов выполнен анализ технологической устойчивости

процесса поперечно-винтовой прокатки полых шаров малого диаметра из цветных металлов.

3. Определены критические значения обжатий для полых заготовок с различными геометрическими параметрами, а Также 1 связанный с ними угол подъема вершины реборды винтового валка.

4. Установлены технологические параметры заготовки и режимы деформирования, обеспечивающие выпуск изделий требуемой формы.

5. Разработана методика расчета калибровки винтовых валков для прокатки полых шаров в винтовых калибрах.

Практическая ценность

Разработан и внедрен новый высокоэффективный процесс • получения прокаткой полых шаров и шаров с наполнителем для генераторов широкополосного сигнала, выпускаемых ЦКБРМ.

Реализация работы .

Разработанный процесс прокатки полых шаров в винтовых калибрах освоен в условиях прокатной лаборатории Магнитогорского горно -металлургического института, что позволило получить опытные партии полых шаров и шаров с наполнителем.

Публикация и апробация работы .

Основное содержание' работы опубликовано в 3 работах, получены 2 -авторских свидетельства и патент на разработанный способ прокатки полых шаров.

Результаты.работы доложены и обсуждены на : 1. Всесоюзной научно-исследовательской конференции "Новые техноло-

гические процессы и оборудование для получения моно- и многослойных профилей.лент и порошковых, литых и пластически деформируемых материалов". Сочи, 1991 г.

2. Международной конференции "Современные проблемы электрометаллургии стали", Челябинск, 1992 г.

3. "Научной конференции студентов и молодых ученых , Магнитогорск,

■ МГМИ, 1990 г.

4. Научных семинарах кафедры "Теоретическая механика". Москва. МИСИС, 1992, 1993 гг.

Объем работы

Диссертация изложена на машинописного текста и состоит из введения и 5 глав с рисунками, таблицами, общих выводов, списка литературы, включающего наименований и приложений.

Состояние вопроса и задачи исследования.

До настоящего времени полые шары получают штамповкой полусфер на прессах-автоматах с последующей их сваркой или формовкой, при этом полусферы могут быть-как симметричными, так и несимметричными. Для повышения надежности соединения применяют операцию опрессовывания. Анализ существующих способов производства полых шаров малого диаметра показал, что известные способы их получения связаны, в .основном, с поштучными операциями. Это существенно снижает производительность данных процессов.

Современный уровень развития техники способен . обеспечить дальнейшее усовершенствование существующих и разработку новых способов получения шаров с целью повышения производительности и улучшения качественных и эксплуатационных характеристик конечных

изделий.

Предлагаемый новый способ производства полых шаров в винтовых калибрах заключается в том. что полая заготовка захватывается валками, вращающимися в одну сторону, • нарезанными на них винтовыми ребордами, и постепенно обжимаясь, превращается в непрерывную последовательность шаров. Как показала практика, этот способ более эффективен по сравнению со штамповкой (рис.1).

Рис Л. Схема поперечной прокатки полых шаров в еинтовых калибрах.

Впервые Процесс поперечно-винтовой прокатки сплошных шаров был реализован и освоен во ВНИИМЕТМАШе. Особый вклад в развитие данного способа производства шаров из прутковой заготовки внесли А.И.Целиков, С.П.Грановский, В.И.Котенок и другие специалисты.

Существующие калибровки валков, предназначенные для прокатки в винтовых, калибрах сплошных тел вращения, основаны на особых условиях течения металла- , заключающихся в преимущественно осевом течении металла в калибре. И для предотвращающего разрыхления металла в осевой' зоне диаметр прокатываемой заготовки берется несколько меньше' диаметра готового шара. Для обеспечения непрерывного ^ прилегания формуемого металла к реборде, выбор

-

параметров калибра производят с учетом натяжения перемычки, соединяющей соседние участки заготовки.

Данные принципы не могут быть использованы при разработке нового процесса в виду того, что наличие полости в заготовке создает специфические условия деформации последней. В ходе освоения нового процесса прокатки полых шаров в винтовых калибрах установлено, что основным фактором, влияющим на осуществимость процесса является устойчивость заготовки. Это вызывает необходимость проведения исследований, направленных на выявление условий стабильного формообразования полой заготовки в валках.

Сложность исследования процесса заключается- в том. что обжатие заготовки происходит сразу в нескольких калибрах в осевом, тангенциальном и радиальном направлениях при непрерывном вращении заготовки . При создании новых и совершенствовании существующих режимов обжатий исследователей прежде всего привлекает возможность управления качеством изделия за счет создания наиболее благоприятной схемы НДС путем воздействия на параметры очага деформации.- Это предполагает ориентацию на теоретическое исследование процесса. В свою очередь, сложность изготовления и высокой стоимость* комплектов винтовых валков, для реализации каждого режима обжатий также подтверждает целесообразность теоретического исследования процесса.

УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ В ПРОЦЕССЕ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ

На любое поперечное сечение заготовки в зоне деформации, действует нормальная Р„ и касательная Р,. составляющая полного усилия Р , в результате чего происходит обжатие и вращение заготовки в очаге деформации. В связи с этим, потеря устойчивости может произойти в следствие неверно выбранного угла подъема

реборды и связанной с этим овализацяи поперечных сечений заготовки до критического уровня, когда мощности тангенциальных контактных напряжений недостаточно для вращения заготовки в валках.

Явление критической овализации наиболее вероятно при прокатке "тонкостенных" шариков. При прокатке относительно толстостенных шаров возможна ( при неудачном выборе режима обжатий ) потеря устойчивости, связанная с образованием пластических шарниров в. зоне концентраторов напряжений.

Т. о.. целью исследования становится выявление предельных параметров при которых нарушается ход процесса из-за проявления хотя бы одного из видов потери устойчивости. В ходе изучения основных закономерностей устойчивого формообразования полого шара было выполнено аналитическое исследование напряженно-деформированного состояния полой заготовки при взаимодейстивии с винтовой ребордой валка. Наиболее перспективным методом исследования является метод конечных элементов, ориентировонный на использование ЭВМ. Он позволяет ■ получить' картину распределения напряжений и деформаций в заготовке, проследить динамику формоизменения.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ

Формоизменение полой заготовки при поперечно-винтовой прокатке происходит в состоянии ее равномерного врзщательно-поступателъного движения, с малыми (• 4-6 % ) деформациями, что позволяет считать задачу квазистатазеской. Следовательно, на 'каждом шаге решения должно выполняться условие равновесия:

(1)

Тензор деформаций ■ выражается через вектор перемещений с помощью

соотношений Коши :

<&у - •( У-Ц * И}.1 > (2)

Среда считается сжимаемой, закон упругого изменения объема принят в виде : - К & (3)

Механические свойства материала моделируются степенной функцие вида: ^ ^

С-)

и а - константа материала. Функцию упрочнения получали по результатам испытаний на одноосное растяжение образцов, изготовленных непосредственно из материала заготовок. В результате получены и , диаграмма деформирования. Экспериментальные данные обрабатывались на ЭВМ ■ и аппроксимировались степенной зависимостью (4).

Компоненты тензоров напряжений и деформаций связаны следующим образом : = "Ь8

£ч » л/ (¿ч ~ (5)

экспериментально определяемая Функция, которая вместе с условиями на изменяющейся во времени границе, заданными в напряжениях. перемещениях или смешанного типа образуют замкнутую систему уравнений механики сплошной среды.

При задании граничных условий граница тела разбивается на'3 участка, характеризуемые различным типом граничных условий : на свободной поверхности ^действуют поверхностные силы I? - <о - £(?) и заданы граничные условия в напряжениях, на другой части задан вектор перемещений и - и » V (Т) - кинематические граничные уловия, на последнем - смешанные граничные условия: Б = + «■

На контактной поверхности, где заданы граничные условия . смешанного типа, существуют зоны прилипаний и скольжения , Для каждой контактной точки граничные условия на , от соотношения

- некоторых зависят деформации во всем объеме деформируемого тела, будут кинематическими при прилипании и смешанными при скольжении.

Приближенное решение строится методом "упругих решений", согласно которому приращения нагрузки в процессе деформирования выбираются достаточно малыми, в результате чего нелинейную задачу можно свести к некоторой последовательности упругих задач, линеаризуя соотношение ¿<о - на каждом приращении нагрузки.

Введем обозначения (индексы) : п - полные напряжения, деформации, перемещения н - накопленные

Д - приращения,- определенные на текущем шаге.

Из (1) - (4) следует :

<4 - кщ . - ) *

-К . , -10

' ' *{К - $/<) * г/><£ % (К £ /и) . (е)

= ДА4 (К ♦

Соотношением (6) будем- пользоваться при выводе разрешающих уравнений МКЭ.

Основная идея МКЭ. состоит в том, что искомую непрерывную функцию заменяют конечным числом ее значений, определяемых в узлах сетки.Для этого деформируемая область разбивается на конечное число элементов треугольной формы. Аппроксимируем перемещения в любой точке элемента линейным полиномом: Г

гг,« , Г^' ° о Л О 1 {¿'1 П)

ус Iе . (

. .- перемещение узлов точек т - элемента

[//] - функции положения.

При известных перемещениях во всех точках элемента в них можно определить деформации следующим образом : {• [ Ь1 [£} (8)

Связь между напряжениями и деформациями . характеризующую

- и-

физическое состояние среды (1)-(4) .запишем в виде:

/(¿J = ¿"^>7 О)

где J - вектор напряжений -го элемента

Г 1 - матрица упругости При подстановки (8) в (Э) получим выражение компонент тензора напряжений через узловые перемещения:

{<£>} -- [У j L Ь I {S\ & ■ (Ю)

Применяя принцип возможных перемещений к конечному элементу, получим выражение для матрицы жесткости :

IfKJ - 1ЪУ 1%J /ьj (11)

Основное уравнение МКЭ в матричной форме имеет вид:

[К 1 i * {F}, (12)

где Ш] - глобальная матрица жесткости, I - вектор компонент узловых перемещений , [¡Fi - вектор узловых сил.

Расчет поставленной задачи выполнен с помощью модификации пакета программ SPLEN-S. Применительно к поставленной задаче в пакете реализован специализированный блок граничных условий.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ' ОБЖАТИЙ В ПРОЦЕССЕ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПОЛЫХ ШАРОВ

В результате математического моделирования устойчивости вращения ' заготовки в процессе поперечно-винтовой прокатки с помощью пакета БРЬЕН-Б получены полные картины напряженного состояния полой; заготовки при обжатии ее ребордой валка.

Устойчивость вращения полой заготовки связана с распределением зон скольжения-прилипания на контактной поверхности заготовка-валок.

Процесс вращения полой заготовки при обжатии ее винтовой

-и-

ребордой валка, интенсивность подъема которой характеризуется углом . будет происходить устойчиво, если хотя бы одна из контактных точек находится в состоянии прилипания.

Скольжение контактных точек начнется при условии, когда касательные напряжения превысят напряжение трения покоя, остановка контактных точек' осуществится по условию обращения в ноль контактных напряжений или перемещений контактных точек.

В качестве закона трения выбрана формула А.Н.Леванова, описывающая нелинейную зависимость касательных напряжений с от напряженно-деформированного состояния в приконтактном слое :

Г - К7р. а58 < ^

где<о„ - интенсивность напряжений в приконтактном'слое. ■Р - нормальное давление

обобщенная характеристика контактной поверхности, учитывающая шероховатость поверхности, характер и толщину смазки.

Условие принадлежности контактной точки зоне прилипания :

о и.1*11 < *

и

Т+4Т

'т+дт

ч

ч

или

и/ УО Т] 1^0.

Для. зоны скольжения :

(и\ '• - V I )п

'Т*лт 'т+лт «

/. ■ «ели

'гмт

ц

и

I .0 и .*«/ > *Л1Т

'г Т т

1*0 и дл* ['

ГТ-АТ; Г|

О

п - вектор нормали к поверхности ! . Я^-

и - V

На первом шаге деформирования на всей контактной поверхности принимаются условия прилипания, на втором - производится оценка напряженно-деформированного состояния в • приконтактном слое материала и определяются участки поверхности на которых реализуются зоны скольжения и прилипания. На последующих шагах по времени для зон прилипания проводится проверка ■ на превышение модулем касательных напряжений величины , для зон скольжения оценивается падения до нуля величин перемещений контактных точек и касательных напряжений.

При повороте валка на угол В- , заготовка обжимается лЬ и поворачивается на угол л >р :

I/

А* ' 7

1х

где V . - перемещение контактных точек валка, - мгновенный радиус заготовки.

Стабильное, вращение заготовки при данных параметрах винтовой реборды (угол подъема ) характеризуется равномерным изменением угла поворота заготовки (рис. 2. ). Потеря устойчивости процесса сопровождается скольжением контактных точек заготовки относительно поверхности валка, приводящем к критическому проскальзыванию заготовки, что характеризуется резким изменением угла л V5 и падением его значения до нуля.

Для заготовок, геометрические параметры которых были выбраны и основе рекомендаций Центрального конструкторского бюро радиома-гериалов, определены углы подъема винтовой реборды , обеспечи- ■ зающие стабильное вращение заготовки в очаге деформации. Единич-ше обжатия, т.е. обжатия за половину оборота заготовки в ¡алках, связаны с углом подъема реборды следующим образом :

= £ <С

• 5.

2.00 $£0 Ход валча Б .

£ = г « ***

и.* оля*

1 К» л и*

ы.* /а

?00 0.50 1.00

«о зла :.5а 5.<ю Ход валка 5 мм

550

?.00

1

ь с» а чг

1.00 140

Ход ВдДКЯ

■МО Б,««

РИС.2. Определение критических обжатий в процессе поперечно-винтовой прокатки - полых шаров

4.130

»

где - радиус сцепления заготовки с валком уэ « о. 9 %

С целью проверки точности представленной математической модели устойчивости вращения полых заготовок на лабораторном стане поперечной прокатки были экспериментально определены . критические обжатия, соответстующие пробуксовке заготовки в валках.Сравнение результатов математического и физического моделирования, приведенных в таблице 1. свидетельствует о достаточной точности значений и позволяет рекомендовать предложенную методику для определения критических обжатий при прокатке полых шаров в станах винтовой прокатки.

Влияние толщины-стенки заготовки на

критическое обяатие Таблица 1

1 г " 1 1 Геометрические 1 размеры 1 . заготовки Критическое единичное обжатие 1 1 По- |

Расчетное Экспериментальное НОСТЬ 1

1 1 1 Диам.|Толщина 10. мм |стенки 1 и, мм 1 1 1 Абсолют.I мм | Относит. % Абсолют, мм 1 Относит. 1 %

1 1 1 1 18 | 0.75 1 1 0.028 | 0.7 0.025 1 0.62 9 1

1 2 1 1 18 | 1.0 1 | 0.031 | 0.78 0Л30 1 0.75 з 1

1 з 1 1 1 18 | 1.3 | | 0.048 I . I 1.20 1 0. 045 1 1.05 6 1 • 1

Вследствие того, что формоизменение заготовки в процессе Поперечно-винтовой прокатки шаров осуществляется одновременно вершиной и боковой поверхностью реборды, можно предположить, что

-Соучастии перемычки, где наблюдается резкое внедрение вершины реборды в заготовку, являются наиболее опасными по устойчивости.

Следовательно, технологическую устойчивость заготовки обеспечивает также режим обжатия цилиндрических участков перемычек, недопускающий образования в полой заготовке пластичеких шарниров.

В качестве расчетной схемы при моделировании устойчивости формы заготовки приняли схему сжатия трубки с наружным и внутренним диаметром, соответствующим параметрам заготовки.Выбор схемы осуществлялся с учетом того, что участки перемычек являются наиболее нагруженными вследвствие непосредственного контакта с винтовой ребордой валка.

Программа исследований предусматривала выявление "слабых" мест в поперечном сечении заготовки, а также рациональных обжатий перемычек, применение которых исключает образование пластических шарниров.

В ходе расчетных исследований напряженно-деформированного состояния полой заготовки на основе вышепреставленной математической модели показано, что в начальный момент обжатия очаги пластической деформации возникают прежде всего в приконтактных зонах, а боковые поверхности, являясь зонами пассивного сопротивления, остаются упругими (рис.3 ).

С увеличением обжатия наблюдается интенсивный рост давления Р. Это объясняется подпирающим действием внеконтактных зон. обладающих определенным сопротивлением изгибу. Дальнейший рост обжатия обеспечивает появление участков пластичности на боковых поверхностях. На рис.З(в) представлена картина образования пластического шарнира.

ШШ - зоны, достигшие пластического состояния «(¿^

Образование в кольцевой заготовке Г^с.З • ддасимеского шарнира

Для проверки корректности представленной методики был поставлен эксперимент по радиальной осадке полых заготовок. .

Сравнение результатов, полученных в ходе математического и физического моделирования устойчивости полой заготовки в процессе прокатки показали удовлетворительную для данного эксперимента сходимость - отклонение составляет 3 - 9 % . Это позволяет рекомендовать представленную методику для теоретического определения критических обжатий.

Таким образом, если в качестве исходных задаются эксплуатационные параметры - толщина стенки заготовки, диаметр изделия, предел текучести материала, то математическое моделирование устойчивости полой заготовки при прокатке дает возможность осуществить выбор режимов обжатий для получения полого шара с требуемыми, характеристиками.

В ходе теоретического исследования были получены предельные (по двум видам устойчивости) обжатия. Результаты использовались при проектировании калибровки валков для осуществления нового процесса прокатки полых шаров в винтовых калибрах.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА . ПРОКАТКИ ПОЛЫХ ШАРОВ В ВИНТОВЫХ КАЛИБРАХ.

Анализ технологической устойчивости в процессе поперечно-винтовой прокатки позволил разработать рекомендации но проектированию деформирующего инструмента для прокатки полых шаров.

Основное условие осуществления процесса прокатки полых шаров :

- деформирование заготовки с обжатиями меньше критических)

- обеспечение постоянства объема металла в калибре на протяжении всего пути деформирования.

-Одной из основных задач, решаемых в ходе освоения нового процесса, является разработка методики проектирования деформирующего инструмента, в частности винтовых валков.

Расчет калибровки валков для прокатки полых шаров сводится к определению размеров сечения винтовой реборды - высоты А. и ширины

полыг шаров

Определенные в ходе математического моделирования а ^-мр. позволяют построить для заготовок с определенными геометрическими параметрами график изменения высоты реборды . интенсивность подъема которой характеризуется <£

Наиболее простым является прямолинейный график изменения высоты реборды, обеспечивающий постоянную интенсивность обжатия.

Конечную высоту реборды .исходя из требований получения на выходе полого шара без отверстий, образованных отрывом перемычки, выбирают таким образом, чтобы обеспечить обжатие перемычки, приводящее к смыканию и завольцовке полюсных отверстий.

Определенная эмпирически конечная высота реборды для прокатки полых шаров равна:

Ш * - О. 5

Таким образом, зная допустимое единичное обжатие заготовки < А и конечное значение высоты реборды, а также

учитывая прямолинейный характер изменения высоты реборды , можно определить для каждого вида заготовок общую длину формующего участка калибра:

Опыты Василия Сергеевича Смирнова по поперечной прокатке изделий с тонкой стенкой (отношение меньше или равно 10).

а также собственные экспериментальные исследования .показали, что прокатка происходит практически без изменения иищины стенки заготовки. Это позволяет использовать при расчете закон постоянства объема металла в калибре.

На основании этого условия и при известной зависимости

изменения высоты реборды, для каждого угла поворота винтовой линии

1

валка может быть подсчитана ширина реборды:

I - Л ' *г«

В целях, предупреждения отрыва еще несформиро.вавшегося шара при расчете ширины реборды вводят поправочный коэффициент,

- ¿о-

обеспечивающий некоторый избыток объема металла в перемычке. Это позволяет завальцовывать перемычку и получать на выходе' шар без отверстий. В частности, для прокатки полых шаров диаметром 8 мм этот коэффициент составляет

Инструментом для осуществления процесса прокатки полых шаров служат циллиндрические валки с нарезанными на них винтовыми ребордами. Оба валка параллельны и идентичены друг другу.

Качество изделий, получаемых предлагаемым способом во многом зависит от параметров валка (его диаметра, высоты и ширины реборды). При конструировании валков учитывали то факт, что с увеличением диаметра валков увеличивается их прочность, уменьшается упругая деформация, снижается износ валков. Однако, с увеличением диаметра валка при одной и той же скорость их вращения возрастает скорость скольжения, а следовательно и склонность к налипанию металла на валки.

На основе опыта эксплуатации стана поперечно-винтовой прокатки было найдено оптимальное отношение диаметра валков к диаметру прокатываемой заготовки - " .

ОБКАТКА В КАЛИБРАХ

В зависимости от предъявляемых к прокатанным шарикам требований. они должны иметь строго определенную величину допустимых' отклонений. Кроме того, эксплуатационные свойства полых шаров определяют разностенность изделия, чистота поверхности и герметичность.

В ряде случаев, в результате износа валков, неточности их изготовления, а также из-за нарушения настройки стана невозможно сформировать шар в соответствии с указанными требованиями. Как показала практика, не представляется возможным в винтовых калибрах получить высокое качество поверхности изделия.

Для устранения мелких поверхностных дефектов, коррекции формы, размеров полых шариков, а также завальцовки полюсных отверстий применяют дополнительную операцию обкатки в калибрах или дисках. В ходе указанных отделочных операций, основным режимным параметром является обжатие шарика. Правильно подобранный режим обжатий позволяет обеспечить требуемое качество готового изделия.

При математическом моделировании устойчивости,- процесса на данном этапе в качестве расчетной' схемы приняли схему сжатия полого шара плоскими штампами.

Программа исследований .предусматривала выявление степеней обжатий на этапе доводки. способствующих коррекции формы и улучшению качества поверхности прокатаного шарика.

По результатам расчетов построены семейства кривых ( рис.5 >> позволяющие выявить допустимые обжатия заготовок шариков с диаметром ^ 3 8. 9, 10 мм и толщиной стенки от 0.5 до 1.5 мм.

о':

О:

сч -ггч-гтгтч I I | I I I I II I II | I I II I I I I I | I I I I т I I г г О'.00 0.40 0.80 % 1,20 1.60

" толщина стенки Й1С.5 заготовки, мм

Влияние геометрических размеров заготовки на критическое обжатие

Выводы и результаты

1. Предложен новый способ получения полых шаров малого диаметра в винтовых калибрах, отличающийся полунепрерывностью и мало-отходностыо . применение которого позволило повысить производительность по сравнению с существующими способами.

2. Установлено, что принципы проектирования режимов обжатий при прокатке сплошных шаров в винтовых калибрах йе могут быть использованы в процессе прокатки полых изделий в виду того, что наличие полости в заготовке создает специфические условия деформации последних.

3. Разработанная методика анализа устойчивости полой заготовки позволяет с учетом реологических характеристик материала заготовки, ее диаметра и толщины стенки определить критический угол подъема реборды винтового валка, обеспечивающий устойчивый процесс формообразования полой заготовки.

4. В результате проведенных исследований влияния.геометрических размеров полой заготовоки на стабильность протекания процесса прокатки выявлены критические значения отношения толщины стенки заготовки к ее диаметру, ограничивающие сортамент ■ выпускаемых изделий.

5.' На основе теоретико-экспериментального анализа устойчивости заготовки' предложена калибровка винтовых валков для ■ прокатки полых шаров малого диаметра из цветных металлов. Установлены рациональные отношения диаметра валков и прокатываемой заготовки с учетом обеспечения прочности валков и* снижения налипания металла на валки.

-м-

6. Разработанный процесс прокатки полых шаров реализован на стане поперечно-винтовом стане в прокатной лаборатории Магнитогорского горно-металлургического института.

Получены опытные партии полых шаров и шаров с наполнителем для генераторов свехширокополосного сигнала по заказу Центрального Конструкторского бюро радиоматериалов.

Основное содержание диссертации'опубликовано в работах :

1. Моделирование и оптимизация элементов технологического процесса получения полых шаров прокаткой /Попова Е. И., Моск. ин-т стали и сплавов. -М., 1992. - 26 с. - Библиогр. 7 назв. - Рук. - Деп. в Черметинформации 10.11.92; N 5911.

2. Влияние параметров гильзы на ее устойчивость при поперечной прокатке полых шаров в винтовых калибрах, / Попова Е.И.. Мещеряков В.В., Скороходов А.Н. / Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические процессы и оборудование для получения моно- и многослойных профилей, лент и

, порошковых, литых и пластически деформируемых материалов". Сочи,

. 1991 г.

3. Компактирующие контейнеры для модификаторов расплавов. / Мещеряков В.В., Вдовин К.Н., Кадашевский A.A., Попова Е.И., Копцев В. В. / Тезисы докладов международной конференции "Современные проблемы электрометаллургии стали". Челябинск, 1992 г.

4. A.c. / 1646654 МКИ В 21 В 25*02. Способ изготовления полых шаров / Мещеряков В.В, Грачев П.М., Чивачин A.M., Попова Е.И.- БИ / 15, 1990 г.

5. A.c. / 1754300 МКИ В 21 В 25'02.Способ изготовления полых тел

вращения, преимущественно шаров / Мещеряков В.В., Попова Е.И., Скороходов А.Н., Усков А.И.. Крюков A.A. - БИ / 30. 1992 г. 6. A.c. / 4818924 МНИ В 21 В 25'02. Способ изготовления ПОЛЫХ изделий / Мещеряков В.В.. Попова Е.И.. Поляков М. Г.. Грачев П.М.; Решение о выдаче патента от 26.08.91.

Заказ -/Z У

Объем

Типеграфия ЭОЗ МИСкС, ул.Орджоникидзе, Q/9

п.л. ЛЪраж /¿Ф