§ 19. Методика исследования деформации при изготовлении колес

Анализируя различные виды обработки давлением, сочетание которых применяется при изготовлении цельнокатаных колес, весьма важно установить направление движения металла на том или ином виде обработки. Имея представление о распростране­нии деформации, можно судить о степени участия того или иного деформирующего инструмента в рассматриваемом процессе. Имея же представление о распределении деформации, можно судить и о распределении напряжений, так как действующие напряже­ния должны быть тем больше, чем больше степень деформации рассматриваемого элемента.

Для технологического процесса, осуществляемого при произ­водстве колес, характерны следующие основные виды обработки давлением:

1) осаживание между плоскими или коническими плитами;

2) прошивка отверстия;

3) штамповка в фигурных штампах;

4) прокатка обода при неизменяемой конфигурации осталь­ных элементов колеса;

5) пластический изгиб при выгибке диска, сопровождаемый осаживанием обода.

Рис. 49. Схема расположения отверстий в литой заготовке

Учитывая сложность процессов деформирования при перечис­ленных видах обработки давлением, был применен эксперимен­тальный метод изучения распространения и распределения де­формации.

Одним из распространенных способов экспериментального изучения течения металла является наблюдение за изменением формы и взаимного расположения стержней и шпилек, распола­гаемых в исследуемой зоне. Характер этого изменения опреде­ляет механическую схему деформации в различных частях де­формируемого объема, что дает возможность произвести расчет удельных давлений при осаживании, штамповке и прокатке ко­лесной заготовки.

С целью изучения деформации при изготовлении колес было отобрано восемь заготовок. В торцевых и боковых поверхностях заготовок просверливались отверстия, расположение которых по­казано на рис. 49. В два сквозных отверстия, расположенных по одну сторону вертикальной оси заготовки, забивались стальные стержни диаметром 16 мм.

Отверстия на боковой поверхности заготовки, расположенные в той же вертикальной плоскости, нарезались и в них вворачи­вались шпильки диаметром 14 мм. Шпильки были ввернуты так­же и в два отверстия на торцевой поверхности заготовки, расположенные вблизи боковой поверхности. Отверстия, расположен­ные по другую сторону вертикальной оси заготовок, не заполня­лись.

Подготовленные так заготовки подвергались нормальному на­греву в методической и камерной печах. После нагрева заготовки деформировались последовательно на всех агрегатах горячего конвейера. Для получения представления о специфической де­формации на каждом из агрегатов две заготовки были подверг­нуты только осаживанию, две колесные заготовки были сняты после формовочного пресса, два колеса были сняты после про­катки и две заготовки подверглись полной обработке и были сня­ты после выгибного пресса. Так как вес заготовки находился в пределах, обычно допускаемых при изготовлении колес, и усло­вия деформации были одинаковыми, можно было предполагать практическую идентичность формоизменения всех заготовок, ото­бранных для исследования.

Охлажденные заготовки разрезались по оси расположения шпилек и отверстий. Сопоставление расположения и формы шпи­лек и отверстий до и после каждого этапа дефор­мации позволяли судить о направлении течения металла на различных этапах обработки давле­нием на прессо-прокатной установке.