Лекция № 5.

Тема: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТОЙКОСТИ ПУАНСОНОВ ПОЛУГОРЯЧЕГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

Математическая модель стойкости пуансонов (уравнение регрессии) используется для прогнозирования работоспособности натурных рабочих пуансонов, когда невозможно или экономически невыгодно проводить исследования их стойкости в производственных условиях с целью установления характера её связи с факторами технологического процесса.

Для изготовления пуансонов полугорячего обратного выдавливания различными авторами рекомендовано большое количество марок сталей и режимов их термической обработки. В условиях крупносерийного и массового производства для обеспечения необходимой стойкости рекомендуется изготовлять инструмент из теплостойких сталей повышенной твердости (быстрорежущие стали): Р12 (азотирование), Р18, Р6М5 и сталей повышенной теплостойкости (повышенной вязкости): ЗХЗМЗФ, 4Х4МВФС, 5ХЗВЗМФС, ЗХ2В8Ф, 4Х5МФС и др. Пуансоны для полугорячего выдавливания должны иметь высокую твердость: HRC 56 - 58, а температура отпуска материала: 520 - 530 °С (HRC 60 - 62).

Для установления влияния основных технологических факторов полугорячего обратного выдавливания на стойкость определенной марки стали, из которой изготовлены пуансоны, предлагается метод моделирования процесса, который по своим кинематическим, силовым и тепловым условиям практически идентичен реальному процессу.

Этот метод учитывает изменение состояния материала инструмента и температуры поверхности контакта во времени, скорости нагружения, температуры исходной заготовки, конструктивные и технологические факторы изготовления инструмента и на стадии проектирования по экспериментальным данным испытания образца-пуансона позволяет определить искомую стойкость.

В качестве модели пуансона используется образец-пуансон (см. рис. 4.5), подвергаемый испытанию на термомеханическую усталость с целью выявления момента начала образования разгарных трещин по методике, изложенной в рассматриваемой работе, на созданной опытно-промышленной установке.

Для проведения испытаний по выше приведенной методике были изготовлены образцы-пуансоны из инструментальных сталей Р6М5, ЗХЗМЗФ и 4Х5МФС по технологии штатного инструмента (оптимальная форма рабочей части, режимы закалки и отпуска, чистота и точность поверхности, балл карбидной неоднородности - не выше 3 - 4).

Например, закалка стали Р6М5 производится от температур 1160 1180 С, с трехкратным отпуском при температуре 520 - 530 °С для получения максимальной твердости HRC 60 - 62 при удовлетворительной ударной вязкости.

Испытания проводятся с целью определения стойкости модели пуансона по критерию разгаростойкости и, как результат, выявить момент образования первой трещины с последующим предварительным прогнозированием минимальной стойкости уже реальной конструкции пуансона для полугорячего обратного выдавливания.

5.1 Условия проведения многофакторного эксперимента

Для сокращения количества экспериментов при испытании был применен метод планирования эксперимента, позволяющий с помощью выбранной математической модели процесса определим, величину стойкости Nƒ образца-пуансона, зависящую сразу от нескольких технологических факторов. Диапазон значений каждого фактора при исследовании его влияния на цикловую стойкость образца-пуансона определяли на основе исходной информации, включающей сведения о чертеже изделия, марке инструментальной стали, партии изделий, об условиях производства (вид оборудования, температурный и силовой режим выдавливания и т. п.), а также экономически обоснованная стойкость инструмента и количество его комплектов.

В табл. 5.1 приведен химический состав исследуемых марок сталей.

Таблица 5.1