ВВЕДЕНИЕ
Прессование является одним из методов обработки металлов давлением (ОМД). Оно широко применяется благодаря возможности получать изделия, которые не могут быть изготовлены другими методами пластической деформации металлов. Например, только прессованием можно изготовить сложные пустотелые профили с любым числом каналов, с внутренними и наружными ребрами.
Значительный объем прессованной продукции используется для производства летательных аппаратов: силовой набор планера современного самолета на 85…90 % состоит из деталей, изготовленных прессованием (лонжероны, стрингеры)и штамповкой (узлы крепления). Прессованные профили и детали также используются в энергетическом машиностроении (корпуса электродвигателей, токонесущие профили, радиаторы воздушного охлаждения и др.).
В последние годы при проектировании новых и совершен-ствовании существующих технологических процессов ОМД все активнее применяется компьютерное моделирование с применением метода конечных элементов. Моделирование позволяет существенно сократить сроки и повысить качество проектирования, выявить новые закономерности протекания процессов, прогнозировать свойства получаемых изделий. Широко применяется компьютерная программа DEFORM-3D для моделирования сложных трехмерных процессов пластического деформирования металлов при ковке, объемной штамповке, волочении, прокатке, прессовании. Программа позволяет проследить за течением металла, усилием деформирования, формированием микроструктуры и фазового состава, подобрать оборудование, оптимизировать количество технологических переходов, моделировать образование дефектов и помочь подобрать способы их устранения, прогнозировать механические свойства конечного изделия, рассчитать на прочность деформирующий инструмент. Кроме того, при помощи моделирования можно определить такие важные параметры заготовки, как накопленная деформация, напряжение, температура, направление волокнистой структуры заготовки, возможность разрушения заготовки, износ инструмента. Такие широкие возможности моделирования и их использование в учебном процессе позволит использовать будущими специалистами современные подходы к разработке новых технологий обработки материалов.
При выполнении работы у студента формируются профессио-нальные компетенции – способность анализировать технологический процесс прессования.
Выполнив работу, студент должен:
- знать сущность прессования различных изделий;
- уметь определять характер деформирования по координатным сеткам полученных изделий;
- иметь навыки расчета усилий прессования.
К выполнению очередной лабораторной работы допускаются студенты, изучившие теоретическую часть работы, порядок ее вы- полнения, показавшие удовлетворительные знания по этим вопросам при опросе. Неподготовленные студенты к проведению лаборатор-ной работы не допускаются.
Студенты отчитываются по лабораторной работе в конце занятия. Студент, не отчитавшийся по лабораторным работам к зачету (экзамену) не допускается. Пропущенные студентами лабораторные работы, в случае допуска к ним, проводятся в дополнительное время.
Каждый студент обязан соблюдать следующий порядок работы в лаборатории: а) контрольный опрос для проверки подготовлен-ности студентов к выполнению работы – первые 15 минут; б) выпол-нение экспериментальной части лабораторной работы; в) обработка экспериментальных данных; г) дооформление отчета; д) защита работы.
Отчет по работе предварительно составляется до занятий в период самостоятельной подготовки к лабораторным занятиям. Окончательно отчет оформляется непосредственно в лаборатории, сразу после выполнения экспериментов. Отчеты сохраняются до зачета (экзамена). В том случае, если студент выполнил работу в полном объеме без ошибок, сформулировал содержательные выводы и дал удовлетворительные ответы на вопросы теоретического характера, связанные с данной работой, лабораторная работа считается зачтенной, о чем в журнале кафедры делается соответствующая запись.
Инструкция по технике безопасности
1. Вводный инструктаж по технике безопасности проводится преподавателем в часы выполнения лабораторной работы, о чем составляется соответствующий документ в журнале (специальном бланке) по технике безопасности за подписью студента и препода-вателя, проводившего инструктаж.
2. Каждый студент должен следить за безопасностью выполне-ния порученной ему работы, своевременно принимать меры к устранению имеющейся опасности в работе и ставить об этом в известность преподавателя или лаборанта, ведущих лабораторные занятия.
3. Студент не должен включать оборудование, которое на данном лабораторном занятии не используется.
4. Каждый студент должен бережно и аккуратно обращаться со всеми установками и аппаратурой, следить за исправностью всего полученного им для работы инструмента, сдавать его после работы в полной исправности лаборанту.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ
Цель работы
Целью выполнения лабораторной работы является формирование у студентов знаний о технологическом процессе прессования.
Задачи работы
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить схемы прессования;
- понять сущность процесса прессования и изучить деформационные характеристики процесса;
- ознакомиться с элементами компьютерного моделирования процесса прессования.
Теоретическая часть
Прессование является широко используемым методом обработки давлением заготовок, основанным на использовании пластических свойств материалов, т. е. на их способности принимать под воздействием внешних сил остаточные деформации без нарушения целостности.
Прессованием называют процесс придания обрабатываемому металлу (заготовке) заданной формы путем его выдавливания из замкнутого объема через отверстие матрицы, сечение которого формирует поперечное сечение изделия. Прессованием получают трубы диаметром 20...400 мм при толщине стенки 1,5...12 мм, полые профили с несколькими каналами сложного сечения с наружными и внутренними ребрами, сплошные профили с постоянным и изменяю-щимся (плавно или ступенчато) сечением по длине (рис. 1.1). Получаемые прессованием профили для изготовления деталей машин несущих конструкций, часто оказываются более экономичными, имеют более высокие точность геометрии и прочностные характеристики по сравнению с изделиями, полученными другими приемами обработки металлов давлением, например, прокаткой или штамповкой [1].
|
Рис. 1.1. Профили, получаемые прессованием
Также можно отметить следующие преимущества прессования перед другими видами ОМД:
1) возможность получения сложных профилей даже из мало-пластичных, труднодеформируемых металлов, благодаря наличию благоприятной для деформации схемы напряженного состояния–трехосного неравномерного сжатия;
2) большая степень деформации, что позволяет за один переход получить профили любого поперечного сечения;
3) высокое качество поверхности и точность размеров профиля;
4) универсальность процесса, заключающаяся в простоте переход от изготовления одного профиля к изготовлению другого путем замены матрицы и проведения несложных наладочных операций.
Наряду с указанными преимуществами процессу прессования свойственны и недостатки:
1) повышенный расход металла на единицу изделия из-за существенных потерь в виде пресс остатка;
2) сравнительно высокая стоимость прессового инструмента;
3) более низкая производительность по сравнению с прокат-кой;
4) необходимость создания значительных усилий прессования из-за наличия схемы трехосного неравномерного сжатия при обработке.
Основным оборудованием для прессования являются гидравлические прессы [2].