ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Сферические порошковые подшипники скольжения широко применяются в различных отраслях машиностроения. Поэтому разработка перспективного варианта производства деталей сферического подшипника скольжения из порошков коррозионно-стойких сталей с заданными свойствами является актуальной задачей. Цель работы: исследование кинетики формообразования при холодной штамповке деталей сферических подшипников скольжения, полученных холодной штамповкой спеченных заготовок из порошков нержавеющих сталей, и оценка влияния химического состава смазочных материалов и конструкции прессующего инструмента на структуру и свойства наружного кольца подшипника. В работе исследованы материалы из распыленных порошков нержавеющих хромоникелевых сталей, полученные холодной штамповкой спеченных заготовок, покрытых смазочными материалами. Методы исследования: механические испытания на растяжение, металлографические исследования и моделирование технологического процесса холодной штамповки. Результаты и обсуждение. Выявлено, что на сопротивление и работу деформации, а также на кинетику формообразования наружного кольца сферического подшипника скольжения влияют химический состав порошков и смазочных материалов, микроструктура и механические свойства материала заготовки, а также конфигурации торцевых поверхностей пуансонов. Наиболее интенсивно уплотняются верхние и нижние кромки наружного подшипника в случае, когда торцы пуансонов изготовлены с углом фаски 30…40°. С увеличением относительной степени деформации по высоте до 0,30…0,35 их остаточная пористость составила 0,5…2,0 %. Показаны особенности определения деформированного состояния и расчета работы деформации при реализации предложенного метода и выбора технологических параметров процесса холодной штамповки деталей подшипников скольжения. Разработан простой способ расчета и экспериментального определения коэффициента контактного трения в процессе холодной штамповки пористых заготовок из нержавеющих сталей, позволяющий установить влияние состава смазочных материалов на сопротивление деформации при различных значениях степени радиальной деформации и разработать оптимальные методы холодной штамповки пористых заготовок при производстве деталей различной сложности.

1. Промышленная технология горячего прессования порошковых изделий / Ю.Г. Дорофеев, Б.Г. Гасанов, В.Ю. Дорофеев, В.Н. Мищенко, В.И. Мирошников. – М.: Металлургия, 1990. – 206 с. – EDN: OFSEDO.

2. Kuhn H.A., Downey C.L. Material behavior in powder preform forging // Journal of Engineering Materials and Technology. – 1973. – Vol. 95 (1). – P. 41–46. – DOI: 10.1115/1.3443104.

3. Объемная штамповка порошковых материалов / В.М. Горохов, Е.А. Дорошкевич, А.М. Ефимов, Е.В. Звонарев. – Минск: Навука i тэхнiка, 1993. – 272 с. – ISBN 5-343-00895-X.

4. Vorontsov A.L. Account for the nonuniformity of the mechanical properties and the deformation rate in the calculations of the pressure working processes // Russian Engineering Research. – 2003. – Vol. 23 (6). – P. 62–69. – EDN: DJBLGD.

5. Технологические особенности изготовления деталей сложной формы из металлических порошков методом горячей штамповки / Г.Е. Скороход, Н.И. Бурнаев, Н.Э. Корценштейн, А.М. Бурнов, Г.Г. Сердюк // Порошковая металлургия. – 1988. – № 3. – С. 29–33.

6. Oyane M., Shima S., Tabata T. Consideration of basic equations, and their application, in the forming of metal powders and porous metals // Journal of Mechanical Working Technology. – 1978. – Vol. 1 (4). – P. 325–341. – DOI: 10.1016/0378-3804(78)90036-0.

7. Green R.J. A plasticity theory for porous solids // International Journal of Mechanical Sciences. – 1972. – Vol. 14 (4). – P. 215–224. – DOI: 10.1016/0020-7403(72)90063-X.

8. Oyane M., Shima S., Kono Y. Theory of plasticity porous metals // Bulletin of JSME. – 1973. – Vol. 16 (99). – P. 1254–1262. – DOI: 10.1299/jsme1958.16.1254.

9. Баглюк Г.А., Юрчук В.А., Коваленко С.С. Применение вариационных методов для расчета процессов обработки давлением спеченных заготовок // Физика и техника высоких давлений. – 1987. – Вып. 24. – С. 57–61.

10. Shima S., Oyane M. Plasticity theory for porous metals // International Journal of Mechanical Sciences. – 1976. – Vol. 18 (6). – P. 285–291. – DOI: 10.1016/0020-7403(76)90030-8.

11. Kuhn H.A., Downey C.L. Deformation characteristics and plasticity theory of sintered powder materials // International Journal of Powder Metallurgy. – 1971. – Vol. 7 (1). – P. 15–25.

12. Розенберг О.А., Михайлов О.В., Штерн М.Б. Численное моделирование процесса деформационного упрочнения порошковых втулок методом многократного протягивания // Порошковая металлургия. – 2012. – № 7–8. – С. 4–11.

13. Kondo H., Hegedus M. Current trends and challenges in the global aviation industry // Acta Metallurgica Slovaca. – 2020. – Vol. 26 (4). – P. 141–143. – DOI: 10.36547/ams.26.4.763.

14. Лаптев А.М. Построение деформационной теории пластичности пористых материалов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 1980. – № 4. – С. 153–156.

15. Ковальченко М.С. Деформационное упрочнение порошкового тела при прессовании // Порошковая металлургия. – 2009. – № 3–4. – С. 13–27.

16. Sobotka Z. The plastic flow orthotropic materials with different mechanical properties in tension and compression // Acta Technics CSAV. – 1971. – N 6. – P. 772–776.

17. Лаптев А.М. Критерии пластичности пористых металлов // Порошковая металлургия. – 1982. – № 7. – С. 12–18.

18. Investigation of yield surface of monolithic and composite powders by explicit finite element simulation / X.J. Xin, P. Jayaraman, G.S. Daehn, R.H. Wagoner // International Journal of Mechanical Sciences. – 2003. – Vol. 45 (4). – P. 707–723. – DOI: 10.1016/S0020-7403(03)00107-3.

19. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки / А.В. Власов, С.А. Стебунов, С.А. Евсюков., Н.В. Биба, А.А. Шитиков. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. – 383 с. – ISBN 978-5-7038-5101-2.

20. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. – М.: Металлургия, 1978. – 360 с.

21. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. – М.: Машиностроение, 1977. – 423 с. – EDN: XSGYCB.

22. Перлин И.Л., Райтборг Л.Х. Теория прессования металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 442 с.

23. Баглюк Г.А. Анализ кинематики свободной осадки пористого цилиндра с учетом контактного трения // Порошковая металлургия. – 1993. – № 1. – С. 17–21.