Исследование и совершенствование технологических процессов многостадийной деформации порошковых заготовок

• Автор: Висьневська-Вейнерт, Ханна
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с.

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие технологии порошковой металлургии (ПМ) в ряде отраслей машиностроения в настоящее время осуществляется по пути применения новых порошковых материалов для различных деталей усложненной формы и повышения их точности. В Польше, как и в мировой практике использование металлических порошков постоянно растет, и технологии ПМ развиваются быстрее, чем другие отрасли металлообработки, из-за очевидной экономической эффективности, расширения номенклатуры порошковых изделий массового производства качественных деталей высокой точности (например, из железа и его сплавов). При этом на первый план выступают задачи получения высокоплотных деталей повышенной плотности и надежности.
Длительное время проблемы изготовления высокопрочных изделий решались путем производства новых порошков, разработки порошковых легированных композиций с целью создания новых материалов, совершенствования процессов спекания. В этих направлениях достигнуты значительные результаты. Однако вопросам компактирования порошковых высокоплотных материалов, штамповке высокоплотных деталей сложной формы из спеченных заготовок уделялось существенно меньшее внимание. Несмотря на значительное количество опубликованных в литературе работ по достижению высокоплотного состояния, деформационные технологии получения таких деталей применяются крайне редко. При этом мало внимания уделяется рассмотрению процессов многостадийной деформации, влиянию на неё контактных условий.
Таким образом, исследование технологических операций уплотнения и деформации при получении высокоплотных деталей сложной формы из порошковых материалов является актуальным.
Целью работы является исследование и разработка технологических принципов получения высокоплотных деталей сложной формы на основе применения рациональных режимов многостадийной пластической деформации при регулируемых контактных условиях.
Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач: исследование закономерности уплотнения и контактного взаимодействия между инструментом и порошковой заготовкой; создание модели и технологических схем деформации с регулированием сил трения в соответствующих областях контакта; проведение компьютерного моделирования технологических операций деформации порошковых заготовок и создание программного обеспечения расчетов параметров технологии; технологическая реализация процессов многостадийной деформации при калибровке сложнопрофильных деталей.
Научная новизна работы заключается в следующем:
экспериментально установлены и теоретически обоснованы закономерности уплотнения порошковых заготовок при различных режимах деформации и контактных условиях;
разработана методика моделирования процессов деформации пористого тела с помощью решений для несжимаемого жестко-пластического материала и аналитическим путем получены уравнения, описывающие механизмы доуплотнения порошковой среды;
- разработаны критерии, позволяющие оценить характер взаимодействия инструмента с порошковой заготовкой при пластическом

Показателем величины сил трения служит изменение внутреннего диаметра кольца при осадке. Теоретически и экспериментально доказано, что при очень низком коэффициенте трения все течение металла идет в радиальном направлении от центра. Таким образом, в этом случае внутренний диаметр кольца при осадке увеличивается (рис. 1.5 б). Однако с ростом сил трения характер деформации меняется.
По ширине кольца возникает плоскость раздела течения, по одну сторону которой металл смещается наружу, а по другую - внутрь, по направлению к центру. В результате при большом трении внутренний диаметр кольца уменьшается (рис. 1.5 а). Очевидно имеются такие условия трения, при которых внутренний диаметр кольца не изменяется.
Переходное (критическое) значение коэффициента трения для достаточно тонкого кольца имеет порядок 0,02. На основании теоретического анализа и “калибровки” зависимостей по экспериментальным данным [39] предложен график для определения /д (рис. 1.6). Этот график справедлив для осадки образцов с соотношением исходных размеров кольца 1) : (1„ : !г0 = 6:3 : 2. Величину обжатия принимают равной 30 -г 50 % . По мнению автора работы [39], метод пригоден в основном для определения характеристик значительного трения.
Преимущество этого метода исследования состоит в простоте проведения опыта, поскольку для определения показателя трения достаточно только измерить геометрические размеры образца до и после осадки.
К недостаткам метода следует отнести:
a) отсутствие влияния сопротивления деформации материала на характеристики трения;
b) недостаточная точность определения характеристик трения при малых деформациях.