книги из ГПНТБ / Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением учеб. пособие для студентов металлург. спец. вузов

Характер изменения во времени температуры среды и критерия: Био представлен на рис. 10.30. Результаты расчета безразмерной: температуры поверхности штампа (Х—1) изображены на рис. 10.3L Аналогично можно полу-

при следующих краевых условиях:

~дХ х=0

498

m = l

(10.2.7)

499

ем, что во время штамповки и паузы тепловой поток через поверх­

за время штамповки температура поверхности цилиндра; Та —

г) (г) — е д и н и ч н а я функция.

Решение поставленной задачи получим, используя принцип су­ перпозиции, согласно которому температурное поле цилиндра ко­ нечных размеров может быть найдено путем наложения темпера­ турного поля бесконечно длинного цилиндра, нагревающегося при граничных условиях (10.2.2) и (10.2.3), на температурное поле не­ ограниченной пластины, нагревающейся при граничных условиях (10.2.4) и (10.2.5).

Используя известные решения одномерных задач для цилиндра и пластины, нагреваемых периодически изменяющимся во времени

(10.2.9)

500

н о г о п о л я к у з н е ч н ы х ш т а м п о в

Выше уже указывалось, что для экспериментального определе­ ния температурных изменений штампов в процессе эксплуатации применяют различные методы исследования. К их числу относятся осциллографирование температурного режима работы штампа при помощи термопар (метод / ) , исследование распределения твердос­ ти по сечению штампа после эксплуатации (метод / / ) , металлогра­ фическое исследование штампа до и после эксплуатации (ме­ тод / / / ) и др.

Метод I позволяет установить динамику температурных изме­ нений в штампе в процессе штамповки и обеспечивает наиболее надежные результаты. Однако при этом методе за счет сверления отверстий под термопары нарушается сплошность металла, что влияет на распределение температур в инструменте. Кроме того, при применении этого метода затруднено определение температуры поверхности, число точек замера температуры ограничено.

Метод ТУ дает возможность определить максимальную темпера­ туру любой точки поверхности и сечения штампа, построить изо-

50 t

термические температурные кривые. В то же время сведения о тем­ пературных полях, полученные этим методом, грубо ориентировоч­ ны, температурный интервал измерений ограничивается снизу температурой начала заметного протекания процессов отпуска ма­ териала штампа, исключена возможность установления динамики температурных изменений в процессе штамповки.

Метод /ТУ позволяет получать более достоверные данные о тем­

экспериментального исследования сопоставлены с результатами аналитического определения температурных полей.

Экспериментальное исследование температурных условий рабо­ ты инструмента в процессе штамповки на кривошипном горячештамповочном прессе производили на серийных штампах. Темпе­ ратурные поля определяли на прессовой вставке окончательного перехода при штамповке шестерни из стали марки 25ХГТ. Темпе­ ратурный интервал штамповки 1230—850° С. Номинальное усилие пресса 25 000 кн (2500 г). При штамповке в качестве смазки при­ меняли цилиндровое масло.

Температурные изменения во вставке при штамповке фиксиро­ вали с помощью хромель-алюмелевых термопар (диаметр прово­ локи 0,3 мм). Для этого с наружной стороны прессовых вкладышей сверлили глухие отверстия заданной глубины. В отверстия после

расположенный внутри канала пробки, в целях защиты от разру­ шения при завинчивании пробок заключали в металлическую обо­ лочку. Для предупреждения самоотвинчивания пробок при эксплуа­ тации штампа их закернивали в гнездах.

Одновременно записывали показания трех термопар. Две из них фиксировали температуру нагрева прессового вкладыша на глуби­ не 2 и 3 мм от поверхности гравюры у дна полости. С помощью третьей термопары измеряли температуру нагрева прошивника вставки окончательного перехода на расстоянии 5 мм от рабочей поверхности. Для этого в прошивнике со стороны нижнего торца сверлили по центру несквозное отверстие, куда завинчивали проб­ ку с проходящими внутри нее термопарами. Для уменьшения влия­ ния отверстий на температурный режим работы прошивника зазо­ ры между стенками центрального канала и пробкой забивали мел­ кой металлической стружкой, а спай термопары заглубляли в отверстие малого диаметра. Провода термопары через паз в кольце и отверстие в обойме штампа выводили наружу. Участки термопар,

502

проходящие внутри штампа, надежно изолировали и предохраняли от повреждений асбестом.

Показания термопар записывали осциллографом Н-700. Приме­ нение высокочувствительных шлейфов позволило исключить из из-

,Ь2мм Элемент 1

Рис. 10.32. Эксперимен­ тальный штамп в разре-

мерительной схемы усилитель. В процессе тарировки настройку ка­ нала осциллографа на один и тот же сигнал, соответствующий предполагаемой максимальной температуре нагрева штампа при работе, производили с помощью универсального прибора УПИП-60.

Рис. 10.33. Типичный участок тарировочной осциллограммы с записью

Далее каждый канал был проградуирован в предполагаемом тем­ пературном интервале измерений. Для этого контрольной и рабо­ чей термопарами измеряли температуру металлической болванки в процессе ее медленного нагрева и охлаждения в печи. Рабочую тер-

503

мопару поочередно подключали к каждому из каналов, а конт­ рольную — к потенциометру (при проведении эксперимента и градуировке использовали термопары одинаковой длины). На осно­ вании показаний термопар строили тарировочные кривые, исполь­ зуемые при расшифровке осциллограмм. Участок тарировочной ос­ циллограммы с записью температурных изменений в штампе при­ веден на рис. 10.33.

Перед штамповкой прессовые вставки нагревают до 120—150° С.

На этапе 2 происходит некоторое повышение температуры. Этап 3 характеризуется резким повышением температуры поверхности. В течение этапов 4 и 5 наблюдается постепенное понижение темпе­ ратуры (вплоть до исходной). Влияние темпа работы и смены смаз­ ки на рабочую температуру прессового штампа установить не удалось.

Противники воспринимают нагрузки в течение более длительно­ го времени, чем остальные элементы штампа. До момента выталки­ вания продолжается активный теплообмен между деформируемым металлом и рабочей частью прошивника. Недостаточно интенсив­ ный теплоотвод в тело штампа через небольшую площадь попереч­ ного сечения прошивника также способствует повышенному разо-

504

тации определяли с помощью термокарандашей. Максимальная температура была зарегистрирована на нижней половине штампа с окончательным ручьем (рис. 10.37) при штамповке коленчатого

А

ры нагрева поверхности штам­ пов по линии разъема.

3. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

КУЗНЕЧНЫХ ШТАМПОВ

Наиболее опасна концентрация напряжений для молотовых штампов, подвергающихся ударно-циклическим нагрузкам, так как ввиду кратковременности воздействия давления на инструмент на участках гравюры этих штампов, испытывающих пиковые нагрузки,

507