ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 0
Как уже отмечалось, заготовка при гпдропрессова-
ипи не |
связана |
с формой контейнера п может быть |
||
самой |
различной |
конфигурации: |
свернутой |
в спираль |
в один |
млн несколько рядов, |
ступенчатой, |
имеющей |
|
профилировку, близкую к прессизделию, и др. Эту за мечательную способность широко используют в про
мышленных |
условиях и |
при проведении |
исследований. |
||||
Так, |
например, выдавливанием |
ступенчатых |
заготовок |
||||
нам |
удалось |
значительно сократить |
количество экспе |
||||
риментов при изучении |
влияния |
степени |
деформации |
||||
при |
гидроэкструзни на |
структуру |
и |
свойства |
прессиз- |
||
делий. |
|
|
|
|
|
|
|
Создавая |
утолщения |
различного |
диаметра на пе |
||||
редней части заготовки, можно изменять давление вы давливания жидкости при деформировании заготовок с одинаковой степенью деформации. На этом же прин
ципе |
основан метод высокоскоростного |
деформирова |
||||||||||
ния металлов. На рис. 45, а |
показана |
схема |
процесса |
|||||||||
и приведены индикаторные |
|
диаграммы |
выдавливания |
|||||||||
заготовки |
без |
утолщения |
/ |
и с |
утолщением |
2 (рис. |
||||||
45,6). Заштрихованная |
часть диаграммы представляет |
|||||||||||
избыточную энергию, запасенную |
в |
упругодеформиро- |
||||||||||
ванной системе |
инструмент — жидкость. Она |
переходит |
||||||||||
в кинетическую энергию движения заготовки. |
|
|||||||||||
Применяя упрощенный |
расчет, |
можно |
определить |
|||||||||
максимальную |
скорость |
движения |
заготовки: |
|
||||||||
Аізб — |
P |
l |
(4 — У; |
|
|
|
|
|
|
|
||
— |
- А |
г- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(19) |
|
—лпзб> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 = 1 / |
т |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
Д,зб— избыточная |
|
энергия |
упругодеформиро- |
||||||||
|
|
|
ванных инструмента и |
жидкости; |
||||||||
|
т—масса |
заготовки; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
v—'Максимальная |
|
скорость |
|
движения заго |
||||||
|
|
товки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Скорость изделия может быть чрезвычайно высокой |
||||||||||||
— до |
500 |
м/сек. |
|
Энергию, |
запасенную |
изделием в ре |
||||||
зультате высокоскоростного |
гидропрессования, |
исполь |
||||||||||
зуют |
для |
осуществления |
операций |
правки |
или |
калиб |
||||||
ровки |
(подробнее |
см. гл. IV) . |
|
|
|
|
|
|
||||
96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. КОНТЕЙНЕР
Контейнер гидропрессовой установки является высоконагруженным узлом. Конструктивно контейнер вы полняют однослойным, многослойным и бандажироваиным намоткой высокопрочной проволокой или лептой.
Расчеты |
на |
прочность |
толстостенных |
сосудов подроб |
||
но разработаны в ряде исследований |
[97—101]. |
|||||
Обозначим через |
г\ и г2 внутренний |
и наружный |
||||
радиусы |
сосуда соответственно, |
а |
их |
соотношение — |
||
через n2 |
= |
r2/ri. |
|
|
|
|
Согласно работе [3], максимальное внутреннее да |
||||||
вление |
для |
однослойного закрытого |
цилиндрического |
|||
сосуда, |
работающего |
в упругом |
режиме |
( в соответст |
||
вии с условием пластичности Мизеса—Генки), опреде
ляется |
формулой |
|
|
|
(20) |
где ов—предел |
текучести материала сосуда. |
|
Из |
выражения (20) следует, что с увеличением тол |
|
щины стенок сосуда, работающего в |
упругом режиме, |
|
повышение максимально возможного |
внутреннего |
дав |
ления замедляется, и даже для сосуда |
с бесконечно |
тол |
стыми стенками_величина этого давления не превышает значения стт/|/ 3. Это объясняется тем, что напряжения в стенке сосуда распределяются неравномерно и, до стигая максимума у внутренней поверхности сосуда, бы стро убывают по толщине стенки. При этом значитель ная часть материала сосуда остается недогруженной. Таким образом, при работе сосуда в упругом режиме увеличение толщины стенки не позволяет даже при ис пользовании самых прочных материалов повысить мак
симальное |
давление |
свыше (10-М2) • 103 кГ/см2. |
Однако |
момент |
появления пластических деформа |
ций у внутренней поверхности цилиндра далеко не соответствует исчерпанию грузоподъемности конструк ции. Для правильной оценки прочности цилиндра необ ходимо произвести расчеты по допускаемым нагруз кам.
Полное исчерпание грузоподъемности произойдет тогда, когда кольцевая пластическая зона, распростра няясь от внутренней поверхности цилиндра, дойдет до наружной; разрушение наступит в тот момент, когда
7—739 |
97 |
материал у наружной поверхности достигнет состояния, при котором произойдет разрыв. Подробное исследова ние работы толстостепных цилиндров при наличии ос таточных деформаций провел Н. М. Беляев [98].
На рис. 46 показано отношение внутреннего давле ния р2, при котором пластическая зона охватывает все сечение, к давлению, соответствующему началу пласти
ческих деформаций рі, |
в зависимости от |
соотношения |
||||||
|
|
|
внутреннего |
и |
наружно |
|||
|
|
|
го |
радиусов |
контейнера. |
|||
|
|
|
Оказывается, что |
дейст |
||||
|
|
|
вительная |
грузоподъем |
||||
|
|
|
ность |
значительно |
выше |
|||
|
|
|
получаемой |
при |
обычном |
|||
|
|
|
методе |
расчета |
[97]. |
|||
|
|
|
|
Для практического оп |
||||
|
|
|
ределения |
максимально |
||||
|
|
|
го |
внутреннего |
давления |
|||
|
|
|
в |
автоскрепленном |
сосу |
|||
|
|
|
де |
можно |
использовать |
|||
|
|
|
следующую |
|
формулу |
|||
|
|
|
[98]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(21) |
г0—радиус |
пластической зоны. |
|
|
|
|
|||
При полном |
автоскрепленин, |
когда пластическая зо |
||||||
на распространяется на всю толщину стенки |
|
(r<j=r2), |
||||||
выражение (21) |
принимает |
вид |
|
|
|
|
|
|
Р = ^ 1 п « 0 . |
|
|
|
|
|
|
|
(22) |
КЗ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Необходимо |
отметить, |
что |
при |
пластической де |
||||
формации происходит |
упрочнение |
материала |
|
стенок |
||||
сосуда, поэтому формулы (21) и |
(22) |
дают несколько |
||||
заниженные |
значения максимальных |
давлений. Мето |
||||
ды расчета |
автоскрепленных |
сосудов |
с |
учетом упроч |
||
нения материала изложены в работах [98—100]. |
||||||
Упругую |
грузоподъемность |
толстостенных цилиндров |
||||
можно повысить |
путем создания |
начальных напряже |
||||
ний. Для этого |
необходимо |
изготовить |
цилиндр из |
|||
двух цилиндров, вставленных один в другой. Наружный диаметр внутреннего цилиндра делают несколько боль ше внутреннего диаметра наружного цилиндра. После надевания наружного цилиндра в нагретом состоянии на внутренний и его остывания по поверхности сопри
косновения |
возникнут |
реакции, сжимающие |
внутрен |
|||||||||||
ний |
и |
растягивающие |
|
внешний |
цилиндры. |
Наличие |
||||||||
этих |
начальных напряжений |
улучшает |
работу состав |
|||||||||||
ного цилиндра при внутреннем давлении. |
Чаще |
всего |
||||||||||||
скрепленные |
|
сосуды |
бывают |
двухслойными. |
|
|
|
|
||||||
Обозначим |
через |
гс |
|
радиус скрепления |
двухслойно |
|||||||||
го сосуда, а |
внутренний |
и наружный радиусы — соответ |
||||||||||||
ственно |
через |
Г[ и /'2. |
Если |
натяг |
при |
запрессовке |
на |
|||||||
ружного |
слоя |
подобран |
наивыгоднейшим |
образом, |
то |
|||||||||
оба |
слоя должны быть |
равнопрочными, т. е. при |
наг- |
|||||||||||
ружеиии |
сосуда внутренним |
давлением |
оба |
слоя |
дол |
|||||||||
жны одновременно исчерпать запас упругого сопротив ления.
Максимальное внутреннее давление двухслойного сосуда, скрепленного с наивыгоднейшим натягом, мож но определить по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(23) |
|
Дифференцируя |
выражение |
(23) |
по гс , получаем |
||||||||||
условие |
максимума |
величины |
р |
в |
виде |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(24) |
|
Условие (24), носящее название соотношения Гадо- |
|||||||||||||
лина, |
позволяет найти |
наивыгоднейшую |
величину ра |
|||||||||||
диуса |
скрепления |
при заданных |
значениях внутренне |
|||||||||||
го и наружного радиусов сосуда. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Для иллюстрации эффективности различных спосо |
|||||||||||||
бов упрочнения в табл.3 приведены результаты |
расче |
|||||||||||||
та |
максимального |
внутреннего |
|
давления |
при |
различ |
||||||||
ных относительных |
толщинах |
стенок |
однослойных и |
|||||||||||
двухслойных |
сосудов, работающих |
в |
упругом |
режиме, |
||||||||||
а |
также |
автоскреплениых |
сосудов. |
Материал |
сосу |
|||||||||
дов — сталь |
ЗЗХНЗМА |
с |
пределом |
текучести |
сгт = |
|||||||||
= 90 кГ/мм2. |
В |
табл. |
3 |
через |
р\ |
и р% обозначены |
||||||||
соответственно внутренние |
давления |
для |
однослойных |
|||||||||||
сосудов, |
работающих в |
упругом |
|
режиме, |
и для |
двух |
||||||||
слойных |
сосудов, скрепленных |
наивыгоднейшим |
обра- |
|||||||||||
7 * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
99 |