Підвищення продуктивності та зниження витрат металу при штампуванні із маловуглецевої сталі заготовок гільз для снарядів середнього калібру
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Ситник С. В. Підвищення продуктивності та зниження витрат металу при штампуванні із маловуглецевої сталі заготовок гільз для снарядів середнього калібру. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії галузі знань 13 – механічна інженерія за спеціальністю 131 “Прикладна механіка” - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” МОН України, Київ, 2025. Дисертація присвячена дослідженню способів підвищення продуктивності процесів пластичного формоутворення зі сталі вісесиметричних виробів із змінною товщиною стінки, використовуючи спосіб гарячого витягування з потоншенням, для зменшення кількості переходів витягування з потоншенням при їх виготовлені, а також дослідженню способів зменшення витрат металу при виготовленні вказаних виробів. Проведено аналіз літературних джерел по існуючих технологіях пластичного формоутворення виробів зі змінною товщиною стінки. Технології включають в себе операції гарячого осаджування і подальшого зворотного видавлювання з роздачою порожнистих напівфабрикатів, витягування з потоншенням та кінцеву операцію обтиску. Вперше використовуючи метод скінченних елементів проведено розрахунковий аналіз переходів гарячого осаджування та подальшого зворотного видавлювання круглих порожнистих напівфабрикатів із заготовки квадратного перерізу з маловуглецевої сталі. Для проектування робочого інструменту проаналізовано розподіл нормальних напружень на контактуючих поверхнях напівфабрикату з деформуючим інструментом. Встановлено температуру підігріву деформуючого інструменту та швидкість деформування, які забезпечують пластичне формоутворення в умовах гарячої деформації. Визначено початкову температуру нагріву заготовок і температурний розподіл в них в кінці процесу деформування. Визначено енерго-силові режими деформування і зусилля вилучення деформованих заготовок із штампів, розподіли питомих зусиль на пуансонах, матрицях і виштовхувачах. Встановлено кінцеві форми та розміри напівфабрикатів з розподілами напружень і деформацій. Виявлено, що зворотне видавлювання заготовок квадратного перерізу без попереднього осаджування кутових зон призводить до формоутворення виступів на верхньому торці порожнистого виробу, що негативно впливає на подальші операції витягування з потоншенням, а введення додаткової операції торцювання виступів призведе до значних витрат металу у відхід, що є неприпустимим у масовому виробництві. За допомогою аналізу розподілу інтенсивності деформацій порівняно характер пропрацювання структури матеріалу донної частини напівфабрикатів після гарячого зворотного видавлювання заготовок круглого та квадратного перерізів. Використання квадратної заготовки забезпечує більш інтенсивне пропрацювання структури металу пластичною деформацією у донних частинах і стінках виробів. З використанням методу скінченних елементів проведено розрахунковий аналіз подальших переходів штампування напівфабрикатів після операції зворотного видавлювання, а саме гарячого та холодного витягування з потоншенням з отриманням напівфабрикатів потрібної форми для виконання кінцевого переходу обтиску з необхідним пропрацюванням структури металу пластичною деформацією та досягненням заданих механічних властивостей по висоті стінки гільзи і піддону. Встановлено залежності зусиль витягування від переміщень пуансонів, форми і розміри напівфабрикатів після витягування та розподіли інтенсивності деформацій для оцінки пропрацювання структури металу пластичною деформацією. Визначено необхідність переходу вирівнювання донної частини формоутворення напівфабрикату гільзи після операції гарячого витягування з потоншенням через дві послідовно розташовані матриці, оскільки внаслідок деформування відбувається викривлення дна на зовні, що не дає змоги встановити отриманий напівфабрикат в робочу зону матриці для виконання операції холодного витягування з потоншенням. Вперше проведено моделювання методом скінченних елементів процесів кінцевого переходу обтиску з одночасним осаджуванням фланців на донній частині заготовок гільзи з урахуванням накопичених деформацій в напівфабрикатах після витягування з потоншенням. Встановлено зусилля деформування, розподіли інтенсивності деформації та кінцеві форми і розміри заготовки гільзи. Доведено, що із виступу на донній частині, який було сформовано при переході гарячого зворотного видавлювання можливо отримати фланець необхідної форми та розмірів. Для досліджених переходів формоутворення піддону було розроблено та спроектовано конструкції штампів, які забезпечують отримання необхідних форм та розмірів напівфабрикатів. Штамп для гарячого зворотного видавлювання заготовки круглого перерізу. В штампі передбачено водяне охолодження матриці для тривалої роботи штампа. Також в конструкції штампа передбачено можливість формоутворення спеціального виступу на донній частині напівфабрикату. Штамп для гарячого витягування з потоншенням через одну матрицю. В штампі передбачено знімачі для зняття напівфабрикату при зворотному ході пуансона. Штамп для холодного витягування з потоншенням через одну матрицю. В штампі передбачено знімачі для зняття напівфабрикату при зворотному ході пуансона. Штамп для одночасного гарячого формоутворення осаджуванням фасок на заготовці квадратного перерізу і видавлювання круглого порожнистого напівфабрикату. В штампі передбачено механізм зняття напівфабрикату з пуансона або виштовхування напівфабрикату з матриці. Штамп для гарячого витягування з потоншенням через дві послідовно розташовані матриці. В штампі передбачено знімачі для знятт напівфабрикату при зворотному ході пуансона. Для вилучення напівфабрикату з робочої зони передбачено вікно необхідних розмірів. Для кожної операції формоутворення напівфабрикатів було підібрано обладнання яке забезпечить необхідну швидкість та зусилля деформування, робочу зону для встановлення штампового оснащення. Після проведення експерименту на отриманих виробах було вирізано зразки згідно вимог креслення на яких було проведено випробування на розтяг. За результатами розтягу зразків було отримано наступні дані: відносне подовження, межа міцності, умовна межа текучості і твердість. Отримані дані було порівняно з вимогами, які вказано на кресленні деталі для встановлення досягнення необхідних механічних характеристик.
Опис
Ключові слова
гаряче осаджування, гаряче зворотне видавлювання, гаряче витягування з потоншенням, холодне витягування з потоншенням, обтиск, гільза, піддон, напруження, деформації, енерго-силові режими деформування, нормальні напруження, критерій руйнування, hot deposition, hot reverse extrusion, hot drawing with thinning, cold drawing with thinning, crimping, sleeve, pallet, stresses, deformations, energyforce deformation modes, normal stresses, failure criterion
Бібліографічний опис
Ситник, С. В. Підвищення продуктивності та зниження витрат металу при штампуванні із маловуглецевої сталі заготовок гільз для снарядів середнього калібру : дис. … д-ра філософії : 131 Прикладна механіка / Ситник Станіслав Володимирович. – Київ, 2025. – 265 с.