3.4. Определение мощности технологического оборудования, его выбор, описание

Мощность технологического оборудования зависит от энергосиловых параметров процесса.

Наиболее универсальной методикой расчета энергосиловых параметров прессования является методика И.Л. Перлина, которая использует принцип суперпозиции: сила прессования Р является суммой составляющих, каждая из которых учитывает расход мощности на преодоление реактивных сил в определенном месте очага деформации :

                                                    P = Rм + Tкр + Tм + Tп ,  [3]                                                           

где Rм – составляющая усилия на преодоление мощности внутренних сил (на собственно деформацию), Н;

Tкр – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на стенках контейнера, Н;

Tм – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на поверхности матрицы или напряжений среза мертвой зоны, Н;

Tп – составляющая усилия на преодоление напряжений трения на калибрующем пояске матрицы, Н.

В формулу могут быть включены и другие слагаемые, учитывающие иные энергозатраты, например на преодоление противодавления, напряжений трения на поверхности пресс-шайбы и др. Следует отметить, что формулы были получены при использовании условия текучести Треска, при использовании условия текучести Мизеса коэффициенты в формулах могут оказаться несколько иными. Слагаемые формулы И.Л. Перлина находятся в зависимости от конфигурации очага деформации.

При прессовании круглого прутка из круглой заготовки эти слагаемые определяются следующим образом:

                                   Rм = 0.8×Dк2×ssср×i/cos2(a/2);                        [3] (5)                                                          

                                 Tкр = 0.5×p×yк×Dк×ss0×L;                              [3] (6)           

                                 Tм = 0.4×yм×Dк2×ssср×i/sin                            [3] (7)           

                                 Tп = 0.5×yп×d×ssк×l×lп ,                               [3] (8)           

где i = lnl - логарифмическая степень деформации;

L = Lср – 0.5×(Dк – d)/tga – длина распрессованного слитка за вычетом жесткой (мертвой) зоны, мм;

Lср = D2×Lc/ Dк2 – длина распрессованного слитка, мм;

Dк , D и Lc – диаметр контейнера, диаметр и длина слитка, мм;

a - угол обжимающей части пластической зоны, °.

Последний угол равен углу естественного истечения металла (60…65°) при полуугле образующей матрицы больше 60…65°, в том числе при плоской матрице, и равен полууглу наклона образующей матрицы к оси прессования, если последний полуугол меньше угла естественного истечения. Примем α = 60°.

Коэффициенты трения yк , yм , yп соответственно на контейнере, матрице и калибрующем пояске являются справочными данными. В случае прессования со смазкой yк = yм = yп = 0.25.

Особую трудность вызывает определение величины сопротивления деформации, поскольку кривые упрочнения при сверхвысоких значениях пенсии деформации, характерных для прессования, до сих пор не построены из-за отсутствия соответствующих методик. В связи с этим пользуются имеющимися зависимостями величины сопротивления деформации ss = ¦(e, x, q), где x – скорость деформации, q – температура, экстраполируя данные в область высоких степеней деформации.

Температурно-скоростные параметры процесса назначают, применяя результаты расчета энергосиловых параметров и тепловых полей с учетом прочности и пластичности металла, а большей частью используя рекомендации, полученные в практике прессования, то есть учитывая, что максимальная скорость истечения АМг6 при прессовании 25 м/с. Указанная скорость не приводит к перегреву металла из-за выделения тепла деформации и в то же время к захолаживанию слитка промышленных размеров и массы.

Из условия постоянства секундных объемов скорости истечения uu можно пересчитать на скорости прессования un по формуле

                                     un = uu/l,                                        [3] (9)                                                                 

Степень деформации определяется по формуле

                                     e = (l - 1)/l,                                    [3] (10)                                                                   

e = (24.096 – 1)/24.096 = 0.958.

Теперь по кривым упрочнения [4] при заданных x, q и e = 0 определяем ss0 = 20МПа. При рассчитанном значении степени деформации определяем ssk = 50МПа.

Значение среднего сопротивления деформации sср оценим, исходя из кривой упрочнения . Так как процесс деформирования осуществляется при больших степенях деформации, принимаем sср = ss0 .

После расчета усилия деформации рассчитываем напряжение прессования p по формуле

                                       p = 4×P/(p×Dк2).                                [3] (11)           

Это напряжение действует на пресс-шайбу, поэтому произведем проверку условия p < k×sв , где k > 1 – коэффициент запаса, sв – предел прочности инструментального материала с учетом температуры нагрева этого инструмента.

Ниже приведен расчет параметров прессования прутка (табл. 13).

Таблица 13

Исходные данные и результаты расчета параметров прессования прутка