Анотація до роботи:

Нахайчук О. В. Розвиток процесів холодного об’ємного штампування заготовок складного профілю на основі оцінки їх якості в умовах граничного формоутворення. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05. – процеси та машини обробки тиском. – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2006.

Дисертація присвячена розробці технологічних процесів холодного штампування заготовок складного профілю, загальними ознаками яких є перехід від операцій різання та деформуючо-ріжучого протягування до обробки металів тиском в холодному стані.

Проведені теоретичні та експериментальні дослідження показали необхідність розвитку розрахунково-експериментальних методів на основі створення комплексних підходів для вирішення прикладних технологічних задач. На основі розвитку математичної теорії пластичності стосовно процесів формування внутрішнього шліцьового профілю, закочування труб, формування внутрішніх різьб, згинання на оправках трубних заготовок та прутків при використанні феноменологічної теорії деформуємості розроблена інженерна методика розрахунків впливу основних параметрів процесів на якість і технологічну спадковість готових виробів. Представлені результати порівняльного аналізу застосування методу кінцевих елементів, методу сумісного рішення рівнянь рівноваги і умов пластичності та методу полів ліній ковзання стосовно процесів вдавлювання штампів, з проведенням оцінки деформуємості заготовок.

Розроблений критерій деформуємості, в основу якого покладена тензорна модель накопичення пошкоджень та функціональна залежність пластичності від двох показників напруженого стану. Обґрунтована можливість застосування критеріїв руйнування для оцінки якості виробів машинобудування. Використання розрахунково-експериментальних методів в поєднанні з сучасними досягненнями теорії пластичності, теорії деформуємості, моментної теорії оболонок з врахуванням зміцнення металу надало можливості всебічного вивчення на якісно новому рівні механіки процесів холодного об’ємного штампування заготовок складного профілю та практичного застосування результатів дисертаційної роботи.

Дисертаційна робота присвячена розвитку процесів холодного об'ємного штампування заготовок складного профілю з проведенням оцінки їхньої якості в умовах граничного формоутворення. Робота направлена на вирішення важливої наукової проблеми – підвищення ефективності виробництва за рахунок вдосконалення процесів, вибору схеми деформування і раціональної послідовності технологічних операцій на основі оцінки деформуємості заготовок в умовах формоутворення, близьких до вичерпання ресурсу пластичності.

В процесі теоретичного і експериментального досліджень одержані наступні основні результати і зроблені висновки:

1. Отримали розвиток основи теорії деформуємості заготовок складного профілю в умовах граничного формоутворення. На основі розроблених та уточнених математичних моделей процесів холодного об'ємного штампування заготовок роз-роблені розрахункові методики, за допомогою яких є можливим ще на стадії проектування технологічних процесів оцінювати ресурс пластичності різних матеріалів, а також прогнозувати технологічну спадковість заготовок без проведення трудомістких експериментальних досліджень.

2. Розроблені напрямки комплексного підходу до вирішення технологічних задач теорії пластичності, що включають застосування феноменологічної теорії деформуємості в поєднанні з розрахунково-експериментальними методами і характеристиками технологічного паспорта матеріалів.

3. Визначені залежності граничних характеристик формоутворення заготовок від основних технологічних факторів, що дало можливість удосконалити досліджені технологічні процеси і дати рекомендації для їх раціональної побудови.

4. Розроблений критерій руйнування, заснований на тензорній моделі накопичення пошкоджень для оцінки деформуємості заготовок в умовах об'ємного напруженого стану і складного навантаження, що дає можливість оцінити пластичність при формоутворенні заготовок, умови їх деформування, закономірності накопичення пошкоджень, які приводять до руйнування в найбільш небезпечних областях, залежності пластичності від схеми напруженого стану і історії навантаження. Експериментальна перевірка показала задовільну збіжність результатів розрахунків по даному критерію при оцінці небезпечної області деформування.

5. Для процесів формування внутрішнього шліцьового профілю трубних заготовок при їх обтиску на жорстких оправках, нанесенню внутрішніх різьб методом холодного пластичного деформування, формоутворення труб і прутків при вигині на оправках, закочуванню труб розроблені математичні моделі визначення напружено-деформованого стану в небезпечних областях деформування, з використанням яких, не вдаючись до трудомістких експериментальних досліджень, можливо здійснювати математичне і комп’ютерне моделювання і встановлювати вплив основних технологічних факторів на значення використаного ресурсу пластичності.

6. Одержали подальший розвиток методики побудови діаграм пластичності для умов об'ємного напруженого стану. Виведені аналітичні співвідношення, які дозволяють враховувати вплив першого і третього інваріантів тензора напружень на використаний ресурс пластичності в небезпечних областях деформування.

7. Для досліджених процесів представлені рекомендації з вибору матеріалів заготовок на основі оцінки їх деформуємості в умовах об’ємного напруженого стану і складного немонотонного деформування. Обґрунтовано, що в якості основних характеристик матеріалів, необхідно застосовувати параметри апроксимуючих функцій кривих течій і діаграм пластичності.

8. Розроблені оправки із змінними робочими елементами, які використані для реалізації процесу охоплюючого протягування. По даних розробках одержано 3 патенти України.

9. На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень розроблені рекомендації з розрахунків і проектування технологічних процесів холодного об'ємного штампування заготовок складного профілю для отримання виробів з необхідними якісними характеристиками.

Впровадження результатів досліджень на промислових підприємствах дозволило підвищити продуктивність праці, поліпшити якість виробів, понизити енергоємність і трудомісткість їх виготовлення, зменшити брак і підвищити коефіцієнт використовування металу.

Публікації автора:

1. Використаний ресурс пластичності металу при видавлюванні внутрішньої метричної різі / В.А. Огородніков, О.В. Нахайчук, М.В. Любін, М.В. Бабак // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 1998. – №1 (18). – С. 68-72.

2. Нахайчук О. В. Исследование процесса получения продольных канавок на внутренних поверхностях втулок методом обжатия // Вибрации в технике и технологиях. – 1998. - №1(5). – С. 34-37.

3. Нахайчук О. В. Розрахунок матриці для обтиску циліндричних заготовок на оправки // Вибрации в технике и технологиях. – 1998. – №2 (6). – С. 42-46.

4. Нахайчук О. В. Напряжённо-деформированное состояние при вдавливании заокругленного индентора в жёсткопластическое полупространство // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні та металургії. – Краматорськ: ДДМА. – 1999. – С. 28-32.

5. Нахайчук О. В. Напружено-деформований стан при втисканні плоского індентора в жорстко-пластичний півпростір // Машинознавство.– 2001. – №7. – С. 6-9.

6. Нахайчук О. В. Механіка деформування циліндричних заготовок при обтисканні на клиновій оправці // Машинознавство. – 2001. – №10. – С. 24-27.

7. Нахайчук О. В. Поле деформаций и скоростей деформаций при внедрении клинового линейного индентора // Сучасне машинобудування. – 2000. – №1-2 (3-4).– С. 19-22.

8. Нахайчук О. В. Кінематика і розрахунок набутої інтенсивності деформацій при втисненні закругленого індентора // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник. – Луцьк 2000. – №7. – С. 156-160.

9. Нахайчук О. В. Механика деформирования при внедрении трапецеидального индентора // Вибрации в технике и технологиях. – 2000. – №2 (14). – С. 47-51.

10. Нахайчук О. В. Напряжённо-деформированное состояние при вдавливании в пластичный материал линейных инденторов различных форм // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2000. – С. 41-47.

11. Нахайчук О. В. Пристрій для нанесення трикутних канавок на внутрішніх поверхнях втулок // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2000.- №5 (32).– С. 41-43.

12. Механіка деформування в процесі виготовлення крутозігнутих трубчастих заготовок / В.А. Огородніков, О.В. Нахайчук, О.В. Грушко, В.Г. Нахайчук // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2000. – №2 (29). – С. 66-71.

13. Огородников В.А., Нахайчук О.В., Мазуренко А.Л. Оценка деформируемости при вдавливании клина в полосу конечной толщины // Проблеми трибології. – 2000. – №3(32). – С. 41-48.

14. Огородніков В.А, Нахайчук О.В. Дослідження стійкості крутозігнутої циліндричної поверхні // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Слов’янськ: ДДМА. – 2000. – С. 191-195.

15. Огородников В.А., Нахайчук О.В., Грушко О.В. Комплексное исследование механики формообразования крутоизогнутых отводов // Проблеми трибології. – 2000. – №4. – С. 77-84.

16. Нахайчук О. В. Исследование контактного трения при вдавливании клиновидного инструмента // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С. 331-336.

17. Огородников В.А., Мазуренко А.В., Нахайчук О.В. Особенности контактного трения при вдавливании клиньев с большими углами растворов // Вибрации в технике и технологиях. – 2001. – №2 (18). – С. 50-53.

18. Огородников В.А., Нахайчук О.В. Комплексная методика определения напряжённо-деформированного состояния нестационарных процессов // Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук. пр. – Вип. 6. – Маріуполь, 2002. – С. 189-193.

19. Нахайчук О. В. Оценка деформируемости металла при изготовлении зубьев граблей // Вісник Харківськ. держ. техн. універс. с/г. – Вип. 8 “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”, том 2. – 2001. – С. 279-284.

20. Огородников В.А., Нахайчук О.В. Исследование механики процессов гибки прутков и трубчатых поверхностей // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2002. – С. 297-304.

21. Огородников В.А., Нахайчук О.В. Разработка системных подходов к решению задач теории пластичности // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 10-12.

22. Нахайчук О. В. Комплексный подход к оценке деформируемости заготовок в процессе внедрения клина // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Частина 1. – Луганськ, Східноукраїнськ. нац. універс. – 2003. – С. 110-116.

23. Нахайчук О. В. Обоснование подходов к изучению механики процессов формообразования изделий // Вибрации в технике и технологиях. – 2002. - №2 (23) – С. 39-40.

24. Нахайчук О. В. Регульовані інструменти із змінними найбільш навантаженими робочими поверхнями // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр. НТУ “ХПІ”. – Харків, 2002. – Вип. 1 (5) – С. 248-252.

25. Розенберг О.А., Огородников В.А., Нахайчук О.В. Механика формирования внутреннего шлицевого профиля методом обжатия на оправке // Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхні деталей машин: Зб. наук. пр. – Київ: НАН України, ІНМ ім. В. М. Бакуля. – 2003. – С. 256-266.

26. Огородников В.А., Нахайчук О.В., Музычук В.И. Приложение теории деформируемости к решению задач механики формирования внутреннего шлицевого профиля обжатием на оправке // Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства: Сб. науч. трудов междун. НТК. – МГТУ “МАМИ”, 2003. С. 66-75.

27. Нахайчук О. В. Исследование механики внедрения плоского штампа в жёстко-пластический материал с использованием метода конечных элементов // Физика и техника высоких давлений. – 2004, том 14, №1. – С. 71-78.

28. Нахайчук О. В. О технологическом наследии процесса получения внутреннего шлицевого профиля // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДГМА. – 2004. – С. 191-197.

29. Огородников В.А., Савчинский И.Г., Нахайчук О.В. Напряжённо-деформированное состояние при формировании внутреннего шлицевого профиля методом обжатия на оправке // Тяжёлое машиностроение. – 2004. - №12. – С. 31-33.

30. Огородніков В.А., Нахайчук О.В., Музичук В.І. Вплив термообробки на відновлення запасу пластичності виробу під час формування внутрішнього шліцьового профілю // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2004. - №5. – С. 92-96.

31. Нахайчук О. В. Методы расчёта процессов холодной обработки давлением // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. – Краматорськ: ДДМА. – 2005. – С. 119-123.

32. Огородников В.А., Нахайчук О.В. Оценка прочности после восстановления шлицевого соединения вала дизель-поезда // Дні науки – 2005: Зб. наук. пр. міжнар. НПК. – Дніпропетровськ: Том 35. Техніка. С. 29-30.

33. Нахайчук О.В., Огородников В.А., Музычук В.И. Напряжённо-деформи-рованное состояние в процессе закатки поршня-шатуна поршневого насоса // Вібрації в техніці та технологіях. – 2005. – №2(40). – С. 63-66.

34. Огородников В.А., Нахайчук О.В., Музычук В.И. Исследование процесса закатки поршня с шатуном аксиально-роторного поршневого насоса // Проблеми трибології. – 2005. – №1(34). – С. 129-133.

35. Нахайчук О. В. Застосування критеріїв руйнування для оцінки якості виробів машинобудування // Final international scientifically-practical conference “The Science: theory and practice”. Engineering science. – Prague: Publishing House “Education and Science”, 2005. – Vol. 27. – P.17-20.

36. Пат. 47441 А Україна, МПК⁷ В 21 D 41/04. Інструмент для виготовлення шліцевих канавок на внутрішніх поверхнях втулок / Нахайчук О.В., Любін М.В. – № 98041901; Заявл. 14.04.98; Опубл. 15.07.02., Бюл. №7. – 2 с.

37. Пат. 45429 А Україна, МПК⁷ В 21 D 41/04, B 21 J 5/12. Спосіб виготовлення канавок на внутрішній поверхні втулки / Нахайчук О.В. – № 98052644; Заявл. 21.05.98; Опубл. 15.07.02., Бюл. № 4. – 2 с.

38. Пат. 45467 А Україна, МПК⁷ В 23 D 43/02. Пристрій для нанесення стружковідокремлювальних канавок / Нахайчук О.В. – № 99041856; Заявл. 02.04.99; Опубл. 15.04.02., Бюл. №4. – 2 с.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих в співавторстві:

[1,12-15,20,21,25,29,30,32-34] – виведення основних аналітичних співвідношень і розробка математичних моделей оцінки впливу параметрів процесів на якість одержуваних виробів і технологічну спадковість, розробка алгоритмів розрахунків на ЕОМ; [13,17] – вирішення задачі впровадження клина в пластичний матеріал з проведенням оцінки деформуємості заготовок, виведення основних аналітичних співвідношень; [18] – розробка методики використання варіаційної форми методу кінцевих елементів для оцінки деформуємості заготовок в процесах впровадження штампів; розробка програм розрахунків на ЕОМ; [21,26] – розробка комплексних підходів до вирішення задач теорії пластичності; [36] – розробка конструкції регульованого інструменту із змінними навантаженими робочими поверхнями.