14 Дәріс. Балдақты дайындамаларды және бұйымдарды жаю әдісімен суықтай деформациялау

Машиналардың,қозғалтқыштарды,аппараттарды және құралдардың өндірісінде мәнді орынды балдақты тетіктердің әртүрлі түрлері алады. Мойынтіректердің балдақтарының пішініне, автомобильдердің және тракторлардың, теміржол көліктерінің,газқұбырлы және басқада қозғалтқыштардың балдақты тетіктерінің пішініне,құбырлардың ернемекті қосылыстарының тетіктеріне анализ жасау балдақты тетіктерінің пішіндерінің және өлшемдерінің үлкен әртүрлілігімен, пайдалану және өндіру жағдайымен, дайындама металының илемділігі және беріктігімен ерекшеленетінін,ал дайындау кезінде әртүрлі типті жабдықтар қолданылатынын көрсетті.Дайындаудың сол немесе басқа әдісін қолдану балдақты тетіктердің тозуға тұрақтылығына,механикалық қасиеттеріне, құрылымына техникалық талаптармен анықталады,сондай-ақ техника-экономикалық түсініктермен де анықталады.Сол немесе басқа технологиялық операцияны қолдану туралы сұрақты арнайы жабдықтың барлығынан және игерілгенінен тәуелді шешіледі,сондықтан балдақты тетіктердің маңызды бөлігін жонып өңдеумен дайындайды.Бұл жағдайда кіші сериалы өндірісі кезінде к өте кіші және әртүрлі сала бойынша 0,06-дан 0,25 дейінгі мәнді құрайды.Жаппай өндіріс кезінде,мысалы мойынтіректі өндірісте к 0,45-ке жетеді.Жалғасымды ыстықтай жаюмен ыстықтай қалыптаумен дайындалатын мойынтірек балдақтары металсыйымдылығы және еңбексыйымдылығы жоғары тетіктер.Оларға салада қолданылатын металдың 70% шығындалады,және шамамен 73% барлық еңбек шығындары [12].

Балдақты тетіктерді дайындаудың прогрессивті әдістерінің бірі болып ыстықтай жаю болып табылады. Ыстықтай радикалды жаю процесіні алынатын дайындаманың қимасына сәйкес келетін пішіні бар өзара жақындайтын пішімбіліктердің деформациялануы есебінен диаметриалды өлшемдердің үлкеюі кезінде балдақты дайындаманың көлденең қимасының өлшемдерімен пішінінің өзгеруі болып табылады.Диаметрдің мәнді үлкеюін және дайындамалардың құрылымы және қима геометриясы бойынша жоғары сапасын қамтамасыз ететін бұл әдіс мойынтіректі,авиациялық және өндірістің басқада салаларында диаметрі 80 мм-ден 5000 мм дейінгі және ені 700 мм дейінгі балдақтарды өндіру үшін кеңінен қолданылады.

Технологиялық процесте жаюды қолдану дайындама өлшемдерін және пішінін толықтай өңделген тетіктерге жақындатады.Осыған байланысты басқа әдістермен салыстырғанда металл (30-60%) үнемделеді,сондай-ақ тізбектей дайындаманы өңдеу уақыты маңызды қысқарады.

Жаю құрылымы мәнді жақсаратын деформацияның жоғары дәрежесі кезінде (70% дейін) ең тиімді болып табылады,сонымен қатар балдақты тетіктер үшін жақсы талшықтардың бағдарлануы құрылады.Мысалы,домалау жолы жаюмен қамтамасыз етілетін талшықтардың тангенциялды бағдарлануымен металдың сыртқы қабатынан құрылған мойынтіректердің тұрақтылығы көлденең соғу машиналарында қалыптау кезінде алынатын талшықтардың шеттік шығатыны бар мойынтіректермен салыстырғанда 7-8 есе жоғары.

Бірақта жалпы және арнайы машинажасауда қолданылатын балдақты тетіктердің үлкен саны ыстықтай жаюдың белгілі әдістерімен дайындалмайды,мысалы,кеңінен дамыған сыртқы және ішкі ернемектері бар құбыр түріндегі тетіктер.Дайындама енінің өсуі кезінде деформация күші тез өседі. Сонымен қатар,ыстықтай радиалды жаю үшін басты болып тікбұрышты қималы дайындамалар қолданылады,ал фигуралы пішінді рәсімдеу жағдайы бойынша бастапқы дайындаманың диаметрі жайылып жатқан балдақтың диаметрінен мәнді кіші болуы қажет,ол кіші диаметрдің себебінен ішкі пішінбіліктердің беріктігіне әсер етеді.

Дамыған ернемекті тетіктерді дайындау сонымен қатар радиалды жаю кезінде бірінші басты деформацияның компоненті болып балдақтың шеңбер ұзындығының үлкеюін анықтайтын тангенциялды деформация табылатынымен байланысты да қиындау,нәтижесінде жұқа ернемегі бар балдақтардың пішіні терең жылғалы жаюшы пішінбіліктермен нашар өңделеді.

Ыстықтай жаюдың әртүрлі балдақты тетіктерді дайындау технологиясының кешенді жетілдірілуі үшін жаңа технологиялық әдістер мүмкіндігі зерттеліп жатыр.Жаюдың жаңа әдістері жасалды және қолданылды,жабдықтар құрылды,тетіктердің классификациясы (кесте 4 )және жаю әдістері (кесте 5 )жүргізілді,тетіктердің үлкен кластары үшін негізгі пішінқұрайтын операциялары ретінде суықтай шеттік немесе радиалды жаюды алдын ала қарастыратын жаңа технологиялар жасалды.

Суық шеттік және радиалды жаю процестері ыстықтай радиалды жаюға қарағанда жоғары экономикалық және технологиялық көрсеткіштердің қамтамасыз етеді,оның ішінде: құралдың жоғары өнімділігін және тұрақтылығын,тетік материалының құрылымы мен бетінің жақсы сапасын,металды пайдаланудың жоғары коэффициентін, механизацияның және автоматизацияның салыстырмалы қарапайымдылығын.

Балдақты тетіктерді суықтай шеттік жаю. Жаю әдістерінің (кесте 5) классификациясының анализі негізінде балдақтарды жаю кезінде шеттік пішінбіліктердің белгіленуі өзгерілді.Балдақ жаюшы машиналарда бүйір пішімбіліктер дайындамаларды тек ені бойынша мөлшерлеуді қамтамасыз етті.Қиманың деформациясы ашық және ұяқалыппен жабық жаю кезінде пішінбіліктің (дайындама ішінде орналасады) сыртқы пішінбілікпен жақындасуы нәтижесінде (радиалды бағытта) жүзеге асып отырды.

Деформацияны шетжақты пішінбіліктермен жүзеге асыратын жаюдың жаңа сұлбалары жасалды;оларды дайындамалардың бір немесе екі шетжағынан орналастырады және жаю процесінде оның осіне паралель бағытта орын ауыстырады.Радиалды ашық жаю кезінде басты деформациялар болып мыналар табылады:бастапқы дайындамалардың қалыңдығын кішірейтетін радиалды деформация,балдақтың диаметрін үлкейтетін және бастапқы қиманы кеңейтетін тангенциялды деформация.

Шетжақты жаю кезінде қима радиалды бағытта емес,цилиндрлі дайындамалардың осі бойынша екі немесе бір жағынан жаюшы пішімбіліктермен дайындамалардың үзіліссіз айналуы кезінде және түйісу аймағының шеңбер бойымен орын ауыстыруы кезінде деформацияланады.Шетжақты жаю кезінде дайындама осі бағытында жаншу деформациясы ең үлкен мәнге жетеді;одан кейін балдақтың жайылып жатқан бөлігіндегі қабырға қалыңдығының үлкеюімен радиалды деформация жүреді,өлшемі бойынша ең кіші тангенциялды деформация болып табылады.

Жаңа сүлбелерде жаюшы құралдардың габариттері,беріктіктері және қатаңдықтары радиалды жаю кезіндегідей дайындама өлшемдерімен шектелмейді.Балдақты тетіктерді суықтай жаю үшін арнайы жабдықтардың жоқ болғандығынан ыстық жаю үшін айлабұйымдар орнатылған және пішімбүрлегіш жартылай автоматтар орнатылған.Диаметрі 300 мм дейін сыртқы және ішкі бурттары бар балдақты тетіктерді жаю үшін машиналар дайындалған және енгізілген.Габаритті өлшемдерді үлкейту және қима құрылымын күрделі ету жағына қарай жайылып жатқан балдақтардың типтік өлшемдерінің диапазонын кеңейтуге мүмкіндік беретін үлкейтілген қуатты арнайыландырылған жабдық құрылады.

Дайындаманы жаю кезінде құрама ішінде деформация сипаты бойынша процестің екі сатысын ажыратады:

1) балдақтың тангенциалды деформациясы (диаметрдің үлкею деформациясы) құрсамамен шектелмейтін ашық жаю;

2) балдақ ұзындығының қандайда бір аймағындағы оның тангенциалды деформациясын шектейтін құрсамаға балдақ баспаланатын жабық жаю.

Процестің екінші сатысында деформация үшін біріншіге қарағанда көп күш қажет етіледі,сондықтан меншікті күшті анықтау кезінде екінші сатыны қарастырамыз.Дайындамалардың тангенциалды деформациясы құрсамамен шектелген және сондықтан ең кішісі.Тәжірибелер көрсеткендей жабық жаюдың екінші периодында тангенциалды деформация қалған екеуінен – радиалды және остік – шамамен 20 рет кіші, сондықтан үлкен емес қателікпен деформацияланған күйді жазық деп есептеуге болады.Тәжірибелердің нәтижесінде суық жаюдың орнатылған сатысында бірлік жаншу 0,6 мм-ден аспайтыны табылды.

Түйіспелі керілуді анықтау кезінде белгілі әдісті қолдану мақсатқа сай.Түйісу бетінде радиалды бағытта металдың әртүрлі бағытталған сырғанауымен екі аймақ бөлінді.Ішкі аймақта металл ығысуы дайындама центріне қарай жүреді,қиықжиек аймағында сыртқы жағынан,яғни центрден.

Ішкі аймақта өстік кернеулер мына тәуелділікпен анықталады:

Мұндағы ;

k – деформацияның шынайы кедергісі;

p – ағу бөлімінің радиусы;

r – дайындаманың ішкі қарамының радиусы;

R – дайындаманың сыртқы қарамының радиусы;

- ағу бөлімінің салыстырмалы радиусы;

4 - кесте- Жаюға ұшырайтын тетіктердің топтасуы

I	Жазық -Плоские
II	Сыртқы шығыңқылықтар	бір жағынан
		екі жағынан
	Ішкі шығыңқылықтар	бір жағынан
		екі жағынан
	Конустылықтар
	Бір шығыңқылығы ішкі,басқасы сыртқы
	Бір шығыңқылық тетіктің ұзындығы бойынша орта бөлігінде	сыртқы
		ішкі
	Тетіктің ұзындығы бойынша бірнеше шығыңқылықтар
III	орта бөлігінде жіңішкеру
	орта бөлігінде қалыңдау
	тәрелкетәрізділер
IV	Қима бойынша жұқарумен және жиынмен

5 – кесте Жаю әдістерінің топтары

Топтау принципі	Жаю әдістері
Деформациялаушы күштің бағыты бойынша	Радиалды	Шетжақты	Аралас
Деформация периодында металдың күйі бойынша	Ыстық	Орында қыздырумен немесе жартылай ыстық	Суық
Дайындама қимасына деформация аймағының қатынасы бойынша	Деформация аймағы дайындаманың барлық қимасына сәйкес келеді	Деформация аймағы ось бойындағы дайындама қимасының бөлігін қамтиды	Деформация аймағы радиус бойымен дайындама қимасының бөлігін қамтиды
Материалдың ығысу бағыты бойынша	Сыртқы диаметрдің жағына қарай	Ішкі диаметрдің жағына қарай	Аралас
Бастапқы қалыңдықтың дайындаманың осі бойымен өзгеруі бойынша	Қалыңдықтың кішіреюімен	Қалыңдықтың жиналуымен	Дайындаманың радиусы немесе ұзындығы бойынша материалдың қайтабөлінуімен

µ - үйкеліс коэффициенті;

h – дайындаманың аяққы биіктігі.

Сыртқы аймақта өстік кернеулердің өзгеруі дайындаманың сыртқы қиықжиектерінің жағына қарай металдың деформациялану шартымен анықталады,эпюраның түрі қиықжиек өлшемдерінен тәуелді (сурет 5.1).Эпюраның ауыспалы бөлігінде бұл тәуелділік мынандай түрге ие

Ағу бөлімінің шекарасының орналасуы шекарада кернеулердің тепе теңдік шартынан итерация әдісімен анықталады.Сурет 66-да остік кернеулер эпюрасының графикалық бейнесі келтірілген

; ;

Балдақтың қабырға қалыңдығы бойынша тіректің интегралдық мәні қарастырылған жағдайда ~1,5. Осылай,суық жаю кезіндегі деформация күші мына формуламен анықталады

P=n_βn_σn₃n_Hσ_sol_kδ_k=1,15 n_σn₃n_Hσ_sol_k(R-r-a),

мұндағы - тірек коэффициентінің интегралдық мәні;

- сыртқы аймақтардың коэффициенті;

- қақталма коэффициенті;

- түйісу беттің ұзындығы (дайындаманың және пішінбіліктердің серпімді деформациясын ескерумен);

- түйіспелі беттің ені;

Келтірілген әдіспен есептелген деформация күші тәжірибеліктерден 12%-ға артықшылығы бар,бұл инженерлік есептеулерге рұқсат етіледі.

Қиықжиекті балдақтарды дайындау бойынша ізделінген тәжірибелі жұмыстар ГД-8 моделді гидравликалық бұрандабүрлегіш білдекте жүргізілді,ол деформацияның ұсынылған сүлбесін жүзеге асыру үшін модернизацияланған және баспақтың негізгі параметрлерін тіркеу үшін сәйкес аппараттармен жабдықталған.Осындай жағдаймен құрылған қондырма ернемегінің сыртқы диаметрі 50-ден 280 мм дейін тетіктерді жаюға мүмкіндік береді.

Жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде: 1)бұған дейін жаюға мүмкіндік болмаған пішіні бар балдақтарды суық жаюды игеру; 2)балдақтың дәл өлшемдерін қамтамасыз ететін (ұяқалыпта және құрсамада) жабық жаюды игеруді жеңілдету; 3)шетжақты беттерді өңдеудің дәлдігін (3-ші класқа дейін) арттыру және сыртқы диаметрдің базасына қатысты олардың өзара орналасу дәлдігін (жаюдан кейінгі шетжақтардың соғуы 250 мм диаметрге дейін 0,05 мм-ден аспайды.

Суық шетжақты жаю процесінің технологиялық мүмкіндігін анықтау мақсатымен әртүрлі металдардан және қорытпалардан жасалған балдақтардың типтік өлшемдер (бір бөлігі сурет 67-де көрсетілген) қатарына зерттеулер жүргізілді (болат маркалары:болат 10, 20Х, 45, 30ХГСА, ШХ15, 4Х13, 1Х18Н10Т, 12Х2НЧАВД, ЭИ435, ЭИ437, ЭИ961, Р6М5, АМГ6, В95 және т.б.).Буртты балдақтар үшін дайындама ретінде өңделмеген ыстықилемделген құбырдың кесінділері қолданылды,құбырлардан бунақталған дайындамалар,қаңылтырдан кермелеумен алынған немесе иілген жолақтан жалғасқан пісірумен алынған қалыптар және шыбықтар қолданылды.Жолақтан пісіруді қолданып дайындаманы дайындау машинажасау салаларының бір қатарына дәл және арзан дайындаманы алудың үнемді әдісімен қызықты болып көрінді.

66 –сурет. Қарапайым пішінді балдақтарды шетжақты жабық жаю кезіндегі түйіспелі кернеулердің эпюрасы

Әртүрлі болаттардан және қорытпалардан жасалған дайындамаға зерттеулер жаю кезіндегі жақсы сапалы жіктің илемділігі негізгі материалға сәйкес келетінін көрсетті немесе (электродты таңдауға байланысты) – тіпті бірнеше үлкен.

.

67 –сурет. Суық шетжақты жаюмен дайындалатын типтік балдақтар.

Ұсынылатын әдебиет:Қос.5[170-177],қос.12[265-272].

Бақылау сұрақтар

1.Тетіктерге және жаю әдістерінің топтарын беру.

2.Суық шетжақты немесе радиалды жаю процесінің артықшылықтары?

3.Құрсама ішінде дайындаманы жаю кезінде деформация сипаты бойынша қандай процестің сатыларын ажыратады?

4.Түйіспелі кернеулер қалай анықталады?

5.Суық жаю кезінде деформация күші қалай анықталады?