Анотація до роботи:

Д.Мерзуг “Холодне пластичне формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами гідропресування і гідроштампування”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси і машини обробки тиском. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2002.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної задачі підвищення ефективності технології холодного пластичного формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами пресування і штампування шляхом пошуку раціональних режимів їх обробки з використанням рідини високого тиску.

Запропоновані нові методи пластичного формоутворення каналів інструментів, які полягають в роздачі порожнини вихідної заготовки майстром-пуансоном в рідині високого тиску або в радіальному обтисненні заготовки навколо майстра-пуансона в процесі гідропресування. Розроблені математичні моделі процесів роздачі та обтиснення заготовок з використанням майстрів-пуансонів і рідини високого тиску. Розроблена розрахунково-експериментальна методика дослідження режимів формоутворення точних каналів і якості заготовок інструментів. Встановлені основні закономірності процесів холодного пластичного формоутворення заготовок інструментів за наведеними методами, вплив умов деформації на якість заготовок вставок матриць. Розроблені методичні рекомендації з проектування технологічних процесів і пристроїв для гідропресування та гідроштампування заготовок інструментів. Здійснена перевірка результатів в умовах виробництва.

1. Розроблено основи теорії холодного формоутворення сталевих порожнистих заготовок деформуючих інструментів методами радіального обтиснення і роздачі з радіальним плином металу в рідині високого тиску.

2. Розроблено математичну модель процесу роздачі заготовки з радіальним плином металу при вдавленні майстра-пуансона в попередньо підготовлений осьовий отвір, яка забезпечує можливість аналітичного визначення тиску штампування, розподілу деформацій, граничної деформації заготовки без руйнування при штампуванні в середовищі рідини високого тиску і без неї.

3. Розроблено математичну модель процесу радіального обтиснення заготовки методом гідропресування на оправленні з поперечним перерізом у виді правильного багатокутника, яка забезпечує можливість розрахунку параметрів формозміни заготовки й оцінки контактних тисків на стадії перетворення форми порожнини з циліндричної в пряму правильну призматичну. На цій стадії тиск підвищується до рівня, при якому настає процес витяжки заготовки на оправленні.

4. Встановлено основні закономірності процесу гідроштампування-роздачі заготовки майстром-пуансоном з радіальним плином металу в середовищі рідини високого тиску. Збільшення відносної величини тиску штампування f=q_ш/s_s менше, ніж збільшення відносної величини тиску рідини P/s_s, головним чином, у зв'язку зі зниженням сил тертя. Тиск гідроштампування підвищується зі збільшенням глибини вдавлення майстра-пуансона, його конусності, відносної товстостінності заготовок. Радіальний плин металу спостерігається при кутах каналу 2Q20, зі збільшенням Q і зниженням твердості металу зростає осаджування заготовки, ступінь якої при 2Q=40 і твердості менш 160HB досягає e=10%. Розроблена експериментально перевірена методика розрахунку тиску рідини, що забезпечує штампування заготовок без руйнування.

5. Встановлено основні закономірності процесу радіального обтиснення заготовок навколо майстрів-пуансонів перемінного перерізу методом гідропресування. При використанні майстрів-пуансонів з конічною і циліндричною ділянками, коефіцієнтах витяжки l=1,2...1,8 швидкість заготовки практично дорівнює швидкості майстра-пуансона, а у зоні пластичної деформації метал випереджає майстер-пуансон

6. Отримано теоретичне рішення задачі визначення максимального тиску при формоутворенні методом гідропресування заготовок інструментів з отворами круглого поперечного перерізу, яка забезпечує відповідність експериментальним даним при значенні коефіцієнта тертя m=0,08. Для практичного використання запропоноване емпіричне співвідошення P=1,9s_Slnl, де s_S – середнє з початкового і кінцевого значень напруження пластичного плину металу. При визначенні тиску формоутворення заготовок з багатогранною формою ділянки, що калібрує, вводиться поправочний коефіцієнт, для розрахунку якого запропоновано емпіричний вираз.

7. Встановлено, що для якісного оформлення порожнин вставок матриць із вхідною конічною, перехідною профільною і багатогранною ділянкою, що калібрує, необхідно використовувати заготовки з перемінним діаметром зовнішньої поверхні, при цьому коефіцієнт витяжки, що відповідає максимальному діаметру, дорівнює l_м=1,30...1,35 для шестигранного і l_м=1,45...1,50–для квадратного профілів ділянок, що калібрують.

8. Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного процесу гідропресування з обтисненням заготовок навколо майстра-пуансона і заснована на використанні цього процесу технологія виробництва сталевих інструментів типу вставок матриць і волок із вхідним конусом при 2Q=5...30 і ділянкою, що калібрує, круглого або, багатогранного профілю. Гідропресування забезпечує точність розмірів порожнин заготовок, що відповідає квалитетам Н8…Н10, шорсткість поверхонь – 0,2...0,1 мкм, підвищення твердості і міцності сталей у 1,3...1,4 разу.

9. Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного процесу гідроштампування заготовок і заснована на використанні гідроштампування технологія виробництва сталевих інструментів типу вставок матриць, волок, прес-форм із різною конфігурацією вхідної ділянки каналу. Холодне гідроштампування забезпечує точність розмірів внутрішньої порожнини, що відповідає квалитетам Н9…Н11, шорсткість поверхні на рівні 0,2 мкм, підвищення твердості і міцності сталей у 1,6...1,9 разу. Максимальні напруження в майстру-пуансоні при тиску рідини P=s_s, глибині вдавлення z₁=5a₀ і конусності Q=10 не перевищують 2,8s_s.

10. Для виробництва точних заготовок інструментів за розробленими технологіями використовуються звичайні установки для прямого гідропресування у випадку радіального обтиснення вихідної заготовки навколо майстра-пуансона і типу гідростата – у випадку гідроштампування заготовок. Розроблено методичні рекомендації з проектування технологічного оснащення для формоутворення заготовок новими методами.

11. Використання наукових результатів дозволяє здійснювати великі деформації заготовок інструментів, виготовляти їх з більш міцних інструментальних сталей, чим відомими способами. Економічна ефективність розробок зв'язана, головним чином, зі зниженням трудомісткості виробництва і підвищенням якості виготовлених інструментів. У результаті дослідно-промислової перевірки встановлено, що економічний ефект від використання технологій гідроштампування і гідропресування при обсязі виробництва по 1000 штук інструментів складає у випадку виготовлення прес-форм – 7500 грн., вставок матриць – 4730 грн.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Д.Мерзуг, Я.Е.Бейгельзимер, В.З.Спусканюк. Анализ процесса штамповки заготовок вставок матриц в среде жидкости высокого давления // Физика и техника высоких давлений. – 1995. – №2. – С.52-58.

2. Д.Мерзуг, Я.Е.Бейгельзимер, В.З.Спусканюк. К расчёту процесса гидропрессования заготовок деформирующего инструмента // Физика и техника высоких давлений. – 1996. – №2. – С.135-140.

3. Д.Мерзуг, И.М.Коваленко, В.З.Спусканюк. Пластическое формообразование вставок матриц при высоких гидростатических давлениях // Физика и техника высоких давлений. – 1999. – №2. – С.38-43.

4. Д.Мерзуг, И.М.Коваленко, В.З.Спусканюк. Гидропрессование с радиальным обжатием заготовок матриц вокруг профильной оправки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії: Міжвузівський тематичний збірник наук. праць. – Краматорськ: ДДМА, 1999. – С.85-87.

5. Д.Мерзуг, И.М.Коваленко, В.З.Спусканюк. Прогрессивные технологии холодного пластического формообразования заготовок деталей штампов и пресс-форм // Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века: Сб. трудов VI межд. науч.-техн. конф. в г. Севастополе 13-18 сентября 1999 г., т.2. – Донецк: ДГТУ, 1999. – С.168-171.

6. Д.Мерзуг, А.В.Спусканюк. Технология и устройство для гидроштамповки заготовок инструментов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Межд. сб. научн. труд. – Донецк: ДГТУ, 2000. – С.208-215.

7. А.В.Спусканюк, Р.Аиссауи, Д.Мерзуг и др. Получение методом гидропрессования полых изделий с каналом переменного сечения // Физика и техника высоких давлений. –1996. – №2. – С.128-134.

У статтях автору належать:

[1] – метод роздачі заготовки, постановка і рішення задачі пластичної деформації;

[2] – метод обтиснення заготовки, постановка і рішення задачі пластичної деформації;

[3] – результати експериментів, їх аналіз і інтерпретація, рекомендації з проектування процесів;

[4] – аналіз результатів дослідження закономірностей обтиснення і якості заготовок;

[5] – результати дослідження технологічних можливостей гідроштампування і гідропресування заготовок, рекомендації з проектування процесів та пристроїв;

[6] – розробка технології, рекомендацій з проектування процесів і пристроїв;

[7] – моделювання і дослідження процесу гідропресування заготовки без оправлення.