Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСКАТКИ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ ДАВИЛЬНОГО КОЛЬЦА

Хейн Вин Зо 1
1 «МАТИ» – Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского
Летательные аппараты (самолеты, вертолеты, ракеты и др.) состоят из нескольких тысяч различных металлических деталей, большую часть которых (до 70 %) получают методами листовой штамповки. Широкое применение листовой штамповки в авиа- и ракетостроении объясняется целым рядом ее преимуществ: малая трудоемкость изготовления; большая производительность и малая себестоимость деталей; сравнительно небольшие потери материала заготовки, высокий коэффициент использования материала; благоприятные условия для механизации и автоматизации процессов; высокое качество получаемых деталей (высокие точностные параметры, малая шероховатость поверхностей и др.). В зависимости от функционального назначения детали, применяемого материала, габаритов и программы выпуска используются различные методы ее изготовления. Это процессы раздачи и обжима труб, вытяжка, формовка и гибка листового материала и др. Для осесимметричных деталей типа обтекателя, переходника, сильфона, компенсатора и других деталей гидрогазовых систем летательных аппаратов в последнее время все чаще применяются методы локального деформирования, в том числе методы ротационного формообразования, которые в сравнении с традиционными методами листовой штамповки обладают рядом достоинств: снижение деформирующего усилия, простота технологической оснастки, большие возможности формоизменения и другие преимущества. Однако не все процессы ротационного деформирования в настоящее время являются достаточно изученными. Это в полной мере относится к перспективному процессу изготовления осесимметричных деталей летательных аппаратов раскаткой труб. Поэтому исследования в этом направлении являются актуальными.
раскатка труб с помощью давильного кольца
экспериментальные результаты
1. Чумадин А.С., Бурштейн Н.М., Архипов В.Н. Ротационно-давильный станок НИКПОС – Патент РФ № 2093290, 1997.
2. Хейн Вин Зо Экспериментальные исследования процесса раскатки труб // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2007. –№ 12. – С. 11–14.
3. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки. – М.: Металлургия, 1970. – 358 с.
4. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. – М.: Металлургия, 1980. – 320 с.Хилл Р. Математическая теория пластичности. – М.: ГИТТЛ, 1956. – 407 с.
5. Полухин П.И., Гунн Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. – М.: Металлургия, 1983. – 352 с.
6. Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов. – М.: Машиностроение, 1981. – 224 с.
7. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. – 480 с.
8. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. – Л.: Машиностроение, 1971. – 782 с.

Работа выполнена в «МАТИ» – Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского. Исследования по раскатке труб с помощью давильного кольца (рис. 1) проводились на трубной заготовке 50×24×2,1 мм из материала АМг6М. Раскатка производилась в холодном состоянии [1, 2].

Общий вид давильного кольца и его расположение на установке представлены на рис. 2.

Обработка по схеме, приведенной на рис. 1, дает возможность получать раструбы, имеющие высокую точность наружного диаметра, размер которого определяется внутренним размером давильного кольца. Используя давильные кольца различных типоразмеров, можно получать различные раструбы с фиксированным внешним диаметром (рис. 3).

В табл. 1 приведены результаты экспериментальных данных, полученных при раскатке с помощью давильного кольца.

В результате экспериментов было установлено, что при раскатке с помощью давильного кольца пятно контакта со стороны кольца достаточно большое и, соответственно, можно считать, что внедрение кольца в заготовку достаточно маленькое. Это также следует при близком значении радиусов заготовки и кольца.

pic_21.wmf

Рис. 1. Схема раскатки трубы с помощью давильного кольца: 1 – заготовка; 2 – ведущая оправка; 3 – давильное кольцо; 4 – очаг деформации

pic_22.tif

Рис. 2. Установка для раскатки труб с помощью давильного кольца

Таблица 1

Момент внешних сил при раскатке

№ п/п

Заготовка, материал, размеры

Усилие со стороны давильной оправки, кг

Вес гирь Рм, кг

Плечо Н, м

Толщина в зоне контакта, мм

Момент, М, кг·м (экспер.)

1

Труба

АМг6М

Ø 50×24×2,1

500

1,1

0,34

2,07

0,4

2

1000

3,2

0,34

2,05

1,1

Таким образом, формоизменение осуществляется преимущественно со стороны ведущей оправки, а заготовка малоподвижна относительно кольца. В этом случае работа внешних сил будет тратиться преимущественно на работу сил трения, где приближенное выражение для расчета момента от сил контактного трения будет иметь вид:

heyn01.wmf (*)

где Rp – радиус ведущей оправки; σS – напряжение текучести материала; Z – ширина заготовки в очаге деформации; а – длина геометрического контакта со стороны оправки.

pic_23.tif

Рис. 3. Детали, получаемые раскаткой с фиксированным внешним диаметром

Результаты расчетов по выражению (*) в сравнении с экспериментальными данными приведены в табл. 2.

Из табл. 2 видно, что этот вид раскатки требует больших величин погонных усилий, что увеличивает гидростатическую составляющую в схеме напряженного состояния и, соответственно, предельные возможности формоизменения.

Вывод

Исследованный процесс раскатки деталей с помощью давильного кольца обеспечивает высокую точность получаемых деталей по наружному контуру и большую степень формоизменения трубы по сравнению с другими способами обработки.

Таблица 2

№ п/п

Заготовка, материал, размеры

Погонное усилие, Р/L, кг/мм

Длина очага, а = b, мм

(экспер.)

Длина очага, а = b, мм (расчет)

Толщина в зоне контакта, мм

Момент, М, кг·м (экспер.)

Момент, М, кг·м (расчет)

1

Труба

АМг6М

Ø 50×24×2,1

41,7

1,2

1,17

2,07

0,4

1,34

2

62,5

1,5

1,5

2,05

1,1

1,73

Рецензенты:

Гагарина Л.Г., д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Информатика и программное обеспечение вычислительных систем» Национального исследовательского университета МИЭТ, г. Москва;

Симаранов С.Ю., д.т.н., профессор, генеральный директор ЗАО «Техноконсалт», г. Москва.

Работа поступила в редакцию 27.03.2014.


Библиографическая ссылка

Хейн Вин Зо ИССЛЕДОВАНИЕ РАСКАТКИ ТРУБ С ПОМОЩЬЮ ДАВИЛЬНОГО КОЛЬЦА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 6-3. – С. 499-501;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34188 (дата обращения: 24.02.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252