Экспериментальное исследование процесса прессования труб переменного сечения

ческими параметрами: цилиндрический, обеспечивающий получение трубы с номинальной толщиной стенки: D _Р , L _Р ; конический, обеспечивающий плавное уменьшение стенки на заднем конце прессованной трубы: D _Р , D _ИГmax , L _ИГ ; цилиндрический участок, учитывающий толщину пресс-остатка, толщину матрицы и длину отрезаемого с пресс-остатком патрубка: D _ИГmax , L _Ц , причем такие геометрические параметры пресс-игл, как D _Р и L _Ц , являются постоянными для всех пресс-игл и равны 5 и 18 мм соответственно [2].

На рис. 1 изображен используемый прессовый инструмент в сборе.

Значения геометрических параметров пресс-игл приведены в таблице.

Исследование проводилось при изготовлении труб 0 10 х 2,5 мм из заготовок 19 х 6,25 мм, 0 19 х 5,75 мм, 0 19 х 5,25 мм длиной 20 мм из свинца марки С2 (ГОСТ 3778–98) с использованием соответствующих пресс-игл с коническим участком.

С помощью статистического метода обработки экспериментальных данных были построены в одной системе координат графические зависимости усилия прессования и рабочего диаметра пресс-игл № 2, 4, 5 от времени одного рабочего цикла процесса прессования. На рис. 2 изображены

При прессовании труб переменного сечения деформационные условия процесса часто лимитируются удельными давлениями прессования, которые достижимы в данном контейнере пресса или допустимы условиями прочности прессового инструмента [1].

Для подтверждения достоверности результатов представленного в работе [2] математического исследования влияния геометрических параметров прессового инструмента на изменение толщины стенки на заднем участке передельных и редуцированных труб потребовалось проведение экспериментального исследования процесса прессования труб с использованием пресс-игл с коническим участком.

Исследование проводилось на экспериментальной площадке Российского научно-исследовательского института трубной промышленности, с использованием универсальной машины для испытания на прочность «EU 100», оснащенной индуктивным измерительным преобразователем давления.

Выбор оптимальной стратегии для управления экспериментом на основе априорных сведений об изучаемом процессе потребовал изготовления пресс-игл с различными геометрическими параметрами.

Каждая пресс-игла имеет на своей рабочей части три участка с соответствующими геометри-

Рис. 1. Комплекс прессового инструмента для физического моделирования процесса прессования: 1 – пуансон; 2 – контейнер; 3 – пресс-шайба; 4 – пресс-игла; 5 – заготовка; 6 – матрица; 7 – упор матрицы; 8 – упор контейнера; 9 – удлинитель

Геометрические параметры пресс-игл

№ пресс-иглы	L Р , мм	D ИГmax , мм	L ИГ , мм
1	7	7	15
2	12	7	10
3	17	7	5
4	12	6	10
5	12	8	10

Среднее значение одного рабочего цикла процесса прессования, с

Образцы №4, №5, №6     Пресс-игла №2

Рис. 2. Зависимость среднего значения усилия прессования от рабочего диаметра пресс-иглы

(скорость прессования V = 0,484 мм/с ): P 1 = 40,0 кН , P max = 40,1 кН , P 2 = 33,8 кН

Космацкий Я.И.

Образцы №1, №2, №3       Пресс-игла №1

Рис. 3. Зависимость среднего значения усилия прессования от рабочей длины пресс-иглы

(скорость прессования v = 0,533 мм/с ): P 1 = 42,8 кН , P max = 44,5 кН , Р ₂ = 39,8 кН

соответствующие пресс-игле № 2 графические зависимости.

Анализ графических зависимостей на рис. 2, показывает, что соответствие максимального усилия прессования P _max равного 40,1 кН цилиндрическому участку пресс-иглы объясняется тем, что на длину цилиндрического участка приходится заключительная стадия процесса прессования – выпрессовка заднего участка трубы с утоненной стенкой, обеспечивающая образование заднего участка трубы, уходящего в отход, – во время которой установившееся течение металла нарушается.

Для анализа изменения величины усилия прессования по длине пресс-иглы на основе полученных экспериментальных данных с помощью статистического метода их обработки были построены в одной системе координат графические зависимости усилия прессования и рабочей длины пресс-игл № 1, 2, 3 от времени одного рабочего цикла процесса прессования. На рис. 3 изображены соответствующие пресс-игле № 1 графические зависимости.

Анализ графических зависимостей на рис. 3 показывает, что рабочей длине LИГ = 10 мм конического участка пресс-иглы соответствует основная стадия процесса, характеризуемая установившимся течением металла. Значению максимально- го усилия прессования Pmax равного 44,5 кН, возникающего в заключительной стадии, во время которой установившееся течение металла нарушается, соответствует цилиндрический участок пресс-иглы, длина которого LЦ равна 18 мм.

Для определения фактических значений геометрических размеров экспериментально изготовленных труб были построены в двухкратном увеличение абрисы продольных планок соответствующих стенок, некоторые из которых представлены на рис. 4.

Для построения абрисов продольных планок соответствующих стенок использовался программный комплекс «Corel Draw X4». Последующая обработка и определение размеров продольных планок стенок труб с точностью до десятых долей осуществлялись с применением программного комплекса «КОМПАС-3D V10».

Таким образом, проведена экспериментальная проверка корректности и достоверности методики расчета профилировки инструмента для прессования труб с уменьшением толщины стенки на ее заднем участке, в результате которой уточнены особенности протекания данного процесса, представленные в работе [3], позволяющие производить соответствующие расчеты с минимальным значением относительной погрешности.

Рис. 4. Абрисы продольных планок соответствующих стенок: а – образец № 1; б – образец № 5; в – образец № 7; г – образец № 10; д – образец № 15