2020-01-14
161
Мощность технологического оборудования зависит от энергосиловых параметров процесса.
Наиболее универсальной методикой расчета энергосиловых параметров прессования является методика И.Л. Перлина, которая использует принцип суперпозиции: сила прессования Р является суммой составляющих, каждая из которых учитывает расход мощности на преодоление реактивных сил в определенном месте очага деформации:
P = Rм + Tкр + Tм + Tп, [3]
где Rм – составляющая усилия на преодоление мощности внутренних сил (на собственно деформацию), Н;
Tкр – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на стенках контейнера, Н;
Tм – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на поверхности матрицы или напряжений среза мертвой зоны, Н;
Tп – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на калибрующем пояске матрицы, Н.
В формулу могут быть включены и другие слагаемые, учитывающие иные энергозатраты, например на преодоление противодавления, напряжений трения на поверхности пресс-шайбы и др. Следует отметить, что формулы были получены при использовании условия текучести Треска, при использовании условия текучести Мизеса коэффициенты в формулах могут оказаться несколько иными. Слагаемые формулы И.Л. Перлина находятся в зависимости от конфигурации очага деформации.
|
|
|
При прессовании круглого прутка из круглой заготовки эти слагаемые определяются следующим образом:
Rм = 0.8×Dк2×ssср×i/cos2(a/2); [3] (5)
Tкр = 0.5×p×yк×Dк×ss0×L; [3] (6)
Tм = 0.4×yм×Dк2×ssср×i/sin [3] (7)
Tп = 0.5×yп×d×ssк×l×lп, [3] (8)
где i = lnl - логарифмическая степень деформации;
L = Lср – 0.5×(Dк – d)/tga – длина распрессованного слитка за вычетом жесткой (мертвой) зоны, мм;
Lср = D2×Lc/ Dк2 – длина распрессованного слитка, мм;
Dк, D и Lc – диаметр контейнера, диаметр и длина слитка, мм;
a - угол обжимающей части пластической зоны, °.
Последний угол равен углу естественного истечения металла (60…65°) при полуугле образующей матрицы больше 60…65°, в том числе при плоской матрице, и равен полууглу наклона образующей матрицы к оси прессования, если последний полуугол меньше угла естественного истечения. Примем α = 60°.
|
|
|
Коэффициенты трения yк, yм, yп соответственно на контейнере, матрице и калибрующем пояске являются справочными данными. В случае прессования со смазкой yк = yм = yп = 0.25.
Особую трудность вызывает определение величины сопротивления деформации, поскольку кривые упрочнения при сверхвысоких значениях пенсии деформации, характерных для прессования, до сих пор не построены из-за отсутствия соответствующих методик. В связи с этим пользуются имеющимися зависимостями величины сопротивления деформации ss = ¦(e, x, q), где x – скорость деформации, q – температура, экстраполируя данные в область высоких степеней деформации.
Температурно-скоростные параметры процесса назначают, применяя результаты расчета энергосиловых параметров и тепловых полей с учетом прочности и пластичности металла, а большей частью используя рекомендации, полученные в практике прессования, то есть учитывая, что максимальная скорость истечения АМг6 при прессовании 25 м/с. Указанная скорость не приводит к перегреву металла из-за выделения тепла деформации и в то же время к захолаживанию слитка промышленных размеров и массы.
Из условия постоянства секундных объемов скорости истечения uu можно пересчитать на скорости прессования un по формуле
un = uu/l, [3] (9)
Степень деформации определяется по формуле
e = (l - 1)/l, [3] (10)
e = (24.096 – 1)/24.096 = 0.958.
Теперь по кривым упрочнения [4] при заданных x, q и e = 0 определяем ss0 = 20МПа. При рассчитанном значении степени деформации определяем ssk = 50МПа.
Значение среднего сопротивления деформации sср оценим, исходя из кривой упрочнения. Так как процесс деформирования осуществляется при больших степенях деформации, принимаем sср = ss0.
После расчета усилия деформации рассчитываем напряжение прессования p по формуле
p = 4×P/(p×Dк2). [3] (11)
Это напряжение действует на пресс-шайбу, поэтому произведем проверку условия p < k×sв, где k > 1 – коэффициент запаса, sв – предел прочности инструментального материала с учетом температуры нагрева этого инструмента.
Ниже приведен расчет параметров прессования прутка (табл. 13).
Таблица 13
Исходные данные и результаты расчета параметров прессования прутка
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения |
| Исходные данные | |||
| Способ прессования | прямое | ||
| Прессуемый материал | АМг2 | ||
| Диаметр слитка | D | 165 | мм |
| Диаметр контейнера | Dк | 170 | мм |
| Длина слитка | Lс | 449.625 | мм |
| Диаметр изделия | d | 20 | мм |
| Длина калибрующего пояска | lк | 5 | мм |
| Угол естественного истечения металла | α | 60 | ° |
| Сопротивление деформации начальное | ss0 | 20 | МПа |
| Сопротивление деформации конечное | ssk | 50 | МПа |
| Сопротивление деформации среднее | sср | 50 | МПа |
| Коэффициент трения на контейнере | yк | 0.25 | |
| Коэффициент трения на матрице | yм | 0.25 | |
| Коэффициент трения на пояске | yп | 0.25 | |
| Результаты расчета | |||
| Коэффициент вытяжки | l | 24.096 | |
| Логарифмическая деформация | i | 3.182 | |
| Степень деформации | e | 0.958 | |
| Длина слитка после распрессовки | Lср | 423.565 | мм |
| Длина поверхности трения | L | 380.264 | мм |
| Доля усилия на деформацию | Rм | 4620.264 | кН |
| Доля усилия на трение о контейнер | Tкр | 507.72 | кН |
| Доля усилия на трение о матрицу | Tм | 663.663 | кН |
| Доля усилия на трение о поясок | Tп | 47.312 | кН |
| Усилие прессования | P | 5838.959 | кН |
| Напряжение прессования | p | 257.245 | МПа |
|
|
|
Следовательно, данный процесс можно осуществить на прессе усилием 24.517 МН. Проект пресса и руководство разработаны Коломенским СКБТСГ [5]. Пресс предназначен для прессования прямым методом прутков и профилей из алюминиевых сплавов. Завод-изготовитель – Коломенский ордена Трудового Красного Знамени завод тяжелого станкостроения. Тип пресса – прутковопрофильный горизонтальный гидравлический. Модель пресса – ПА8744. Габариты пресса в м (длинаxширинаxвысота) – 19.500x9.800x5.120. Вес пресса в кг – 277000. Общий вид пресса – чертеж ПА8744.00.001.
Органы управления:
- главный пульт управления (ПА8744.121);
- пульт управления (ПА8744.122).
Техническая характеристика пресса приведена в табл. 14.
Таблица 14
