Совершенствование процесса профилирования многогранных труб безоправочным волочением

• Автор: Шокова, Екатерина Викторовна
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОФИЛИРОВАНИЯ МНОГОГРАННЫХ ТРУБ БЕЗОПРАВОЧНЫМ ВОЛОЧЕНИЕМ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1 Сортамент профильных труб с плоскими гранями и их использование в технике
1.2 Основные способы производства профильных труб с плоскими гранями
1.3 Напряженно-деформированное состояние при профилировании многогранных труб волочением
1.4 Волочильный фасонный инструмент
1.5 Волочение многогранных винтообразно-закрученных труб
1.6 Выводы. Цель и задачи исследований
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ТРУБ ВОЛОЧЕНИЕМ
2.1 Основные положения и допущения
2.2 Описание геометрии очага деформации
2.3 Описание силовых параметров процесса профилирования
2.4 Оценка заполняемости углов волоки и утяжки граней профиля
2.5 Описание алгоритма расчета параметров профилирования
2.6 Компьютерный анализ силовых условий профилирования квадратных труб безоправочным волочением
2.7 Выводы
3 РАСЧЕТ ИНСТРУМЕНТА НА ПРОЧНОСТЬ ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ
3.1 Постановка задачи
3.2 Определение напряженного состояния волоки
3.3 Построение отображающих функций
3.3.1 Квадратное отверстие
3.3.2 Прямоугольное отверстие
3.3.3 Плоскоовальное отвестие
3.4 Пример расчета напряженного состояния волоки с квадратным отверстием
3.5 Пример расчета напряженного состояния волоки с круглым отверстием
3.6 Анализ полученных результатов
3.7 Выводы
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОФИЛИРОВАНИЮ КВАДРАТНЫХ И ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ТРУБ ВОЛОЧЕНИЕМ
4.1 Методика проведения эксперимента
4.2 Профилирование квадратной трубы волочением за один переход в одну волоку
4.3 Профилирование квадратной трубы волочением за один переход с противонатяжением
4.4 Трехфакторная линейная математическая модель профилирования
квадратных труб
4.5 Определение заполняемости углов волоки и утяжки граней
4.6 Совершенствование калибровки каналов волок для прямоугольных груб
4.7 Выводы
5 ВОЛОЧЕНИЕ ПРОФИЛЬНЫХ ВИНТООБРАЗНО ЗАКРУЧЕННЫХ ТРУБ
5.1 Выбор технологических параметров волочения с кручением
5.2 Определение крутящего момента
5.3 Определение усилия протягивания
5.4 Экспериментальные исследования
5.5 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Блок-схема программы
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
рс - радиус срединной поверхности, мм;
рп - коэффициент анизотропии при испытании образца в направлении осей
1 и];
р, - коэффициент анизотропии при испытании образца вырезанного под
углом 45° к осям i и j;
<тп, иГ1, ип - пределы текучести в направлении главных осей анизотропии, МПа;
ar, crt, ад - радиальные, продольные, окружные напряжения, МПа; тк - касательное напряжение на контактной поверхности, МПа;
rmax - максимальные касательные напряжения, МПа;
р - коэффициент трения;
Р - контактное давление на границе «волока-труба», МПа;
D0 - начальный диаметр кольцевого элемента на трубной заготовке, мм;
/0 - начальная длина кольцевого элемента на трубной заготовке, мм;

F - площадь поперечного сечения кольцевого элемента, мм";
xij, y,j - координаты точек разбиения кольцевых элементов;
i = (l ...м) - номер точки разбиения в поперечном сечении кольцевого элемента, где М - количество разбиений; j = - номер кольцевого элемента, где N - количество кольцевых элемен-
тов;
х,к; У,к " координаты точек разбиения на контуре конечного кольцевого элемента;
q - коэффициент пропорциональности;
Л - длина стороны квадратного профиля, мм;
t - толщина стенки трубы, мм;
г - радиус закругления квадратного профиля, мм;
АП - превышение периметра поперечного сечения трубной заготовки над
периметром конечного профиля многогранной трубы, мм;
Я - длина образующей канала волоки, мм;
а - угол наклона образующей канала волоки к оси волочения, град;
da - длина элементарной полоски;
d(p - центральный угол изгиба элементарной полоски;
~ удельное напряжение профилирования, расходуемое на изгиб элементарной полоски, МПа;
Аиутр - работа внешних сил при изгибе элементарной полоски;
Атсш - работа внутренних сил при изгибе элементарной полоски;
Мтг - внешний изгибающий момент;
Рик - усилие профилирования, расходуемое на изгиб;
/ - коэффициент контактного трения;

Рисунок 15 - Линии ттах в области пластинки вокруг прямоугольного отверстия с отношением сторон 3/2 в случае двуосного растяжения.
Для фасонных волок предлагаемая методика дает большую погрешность.
Волоки из твердых сплавов заделывают в стальные обоймы, размеры которых определяются в предположении, что ими полностью воспринимаются расклинивающие силы. На практике оптимальные параметры волочения получают на основе статистической обработки экспериментальных данных, то есть, используя эмпирические подходы, основанные на обобщении производственного опыта. Экспериментальные методы исследования процесса волочения подробно описаны в работах [86,106,107].
Один из эффективных методов математического моделирования напряженного состояния волоки - метод конечных элементов (МКЭ), базирующийся на уравнениях в интегральном виде. Обзор работ по применению МКЭ (в том числе к процессу волочения) и некоторые результаты решений содержатся в работах [29,38,95,96]. В основном, в перечисленных работах используется модель жесткопластического тела. Решение задачи методом конечных элементов требует больших ресурсов памяти и немалого времени. Преимущество метода -хорошая аппроксимация границы. Недостатки - необходимость качественного генератора конечных элементов, сложность уравнений, невозможность факто-