Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Одной из главных задач теоретического исследования является выявление
оптимальных условий деформирования. Наибольший интерес для практики
представляет определение основных технологических параметров процесса
формообразования и установление их связи с внешними факторами.
Решение этого вопроса является весьма важным и ответственным этапом
теоретического исследования и неразрывно связано с выбором метода
теоретического анализа и расчетной схемы, которая наиболее полно удовлетворяет
требованиям и условиям данного конкретного случая формообразования.
В настоящее время формообразование пространственных изделий из плоских листовых
заготовок, например на ОАО «Мотор Сич», осуществляется статическими методами на
прессовом оборудовании. При этом процессы формоизменения листовых заготовок
сопровождаются большой разнотолщинностью или чрезмерным утонением их стенок.
Поэтому для получения качественных изделий необходимо брать заготовки с
увеличенной толщиной, что в конечном итоге ведет к увеличению веса и стоимости
двигателя, а значит и летательного аппарата в целом.
С целью устранения указанных недостатков автором в этой главе разработана
принципиальная схема формообразования пространственных изделий из плоских
листовых заготовок с осевым подпором, защищенная авторским свидетельством,
позволяющая осуществлять деформирование под действием комбинированной нагрузки:
равномерно распределенного деформирующего давления жидкостного пуансона и
осевых сжимающих усилий.
2.1. Методы интенсификации процесса формоизменения листовых заготовок
Любой способ формообразования листовых заготовок обычно сопровождается наличием
опасного сечения в материале заготовки в наиболее деформированной ее части.
С целью создания оптимальных условий формообразования листовых заготовок
применяются различные способы интенсификации, позволяющие искусственным путем
осуществить полную или частичную разгрузку опасного сечения.
Комплекс исследований, необходимый для научного обоснования возможных путей
интенсификации формообразующих операций был выполнен Горбуновым М.Н. [46, 47],
который включает следующие основные направления:
— уменьшение сил контактного трения (улучшение чистоты контактных поверхностей,
подбор оптимальных смазок, уменьшение удельных нормальных давлений на
поверхности контакта и др.);
— повышение пластических свойств заготовки (общий или местный нагрев,
термообработка, разупрочнение);
— совмещение операций (разгрузка опасного сечения, улучшение напряженного
состояния);
— другие способы (применение жидкостных и эластичных сред как эффективных
деформирующих (передаточных) сред, использование импульсных методов).
Наиболее рациональным с точки зрения «благоприятности» схемы напряженного
состояния является способ гидродинамической штамповки, так как он сочетает в
себе импульсный характер нагружения и использует жидкую среду в качестве
пуансона, а это ведет к улучшению условий формообразования, уменьшению
деформирующих усилий, уменьшению сил контактного трения [89, 104, 114].
Схема процесса штамповки-вытяжки при гидродинамической штамповке приведена на
рис. 2.1. Высокая равномерность прилагаемых к заготовке деформирующих давлений,
исключающая резкую концентрацию контактных нагрузок, при простоте осуществления
процесса и относительно низкой стоимости применяемой при этом оснастки
привлекает к себе все большее внимание производственников и исследователей.
По исследованию описываемого процесса проведено большое количество работ [44,
51, 67 и др.], однако его широкое применение в производстве сдерживалось
следующими основными недостатками, присущими протеканию рассматриваемого
процесса:
а) неустойчивое течение фланца заготовки, проявляющееся в виде односторонней
«утяжки» фланца за счет неравномерности сопротивления его деформированию, а
также неравномерности действия сил трения между заготовкой и инструментом;
б) большие величины утонений и резко выраженная разнотолщинность стенок
деталей.
Комплекс исследований, проведенный Исаченковым Б.И. [67], показывает основные
направления интенсификации процесса, направленные на устранение вышеуказанных
недостатков:
а) блокирование центральных (свободнонесущих) участков заготовки, повышение
«несущей способности» при вытяжке за счет применения специального донного
прижима или буфера (рис. 2.2, а);
б) применение, кроме рабочего давления жидкости (со стороны пуансона),
противодавления жидкости, действующего с обратной стороны заготовки (со стороны
матрицы) (рис. 2.2, б);
в) применение метода реверсивной вытяжки (рис. 2.2, в).
Однако указанные методы интенсификации процесса в применении к
гидродинамической штамповке обладают рядом недостатков, к числу которых следует
отнести прежде всего сложность, а порой и невозможность осуществления процесса
при динамическом нагружении по первым двум схемам. Третий способ (реверсивная
штамповка) применяется при гидродинамической штамповке [116], однако он требует
двух формообразующих операций.
Предлагаемая схема гидродинамической штамповки позволяет осуществлять
штамповку-вытяжку листовых материалов за один переход под действием
комбинированной нагрузки: равномерно распределенного деформирующего давления
жидкостного пуансона qп и осевых сжимающих усилий R (рис. 2.3), обеспечивая при
этом достаточно высокую равномерность распределения толщины материала вдоль
стенок штампуемых деталей.
Следует отметить, что предлагаемая схема не является единственным вариантом
интенсификации формообразующих операций при высокоскоростном нагружении [63,
84, 105]. На конструктивных особенностях пре
- Київ+380960830922