Study of the kinetics of forming of spherical sliding bearing parts made of corrosion-resistant steels by die forging of porous blanks

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Spherical powder sliding bearings are widely used in various branches of mechanical engineering. Therefore, the development of a promising method of production of spherical sliding bearing parts from powders of corrosion-resistant steels with specified properties is an urgent task. Purpose of work: is to study the kinetics of forming during cold die forging of spherical sliding bearing parts from stainless steel powder blanks, and to assess the effect of the chemical composition of lubricants and the design of the pressing tool on the structure and properties of the bearing outer ring. Materials from sprayed powders of stainless chromium-nickel steels obtained by cold die forging of sintered blanks coated with lubricants are studied in the work. The following research methods were used: mechanical tensile testing, metallographic studies and cold die forging process simulation. Results and its discussion. It is revealed that the resistance and work of deformation, as well as the kinetics of forming of the outer ring of the spherical sliding bearing are influenced by chemical composition of powders and lubricants, microstructure and mechanical properties of the blank material, configurations of the end surfaces of punches. The top and bottom edges of the outer bearing are most intensively sealed when the punch faces are made with a chamfer angle of 30–40 degrees. With an increase in the relative strain degree by height up to 0.30–0.35 its residual porosity amounted to 0.5–2.0 %. The features of definition of strain state and calculation of strain energy in the implementation of the offered method and the choice of technological parameters of the cold die forging process of sliding bearings parts are shown. A simple method for calculating and experimentally determining the coefficient of contact friction in the process of cold die forging of porous stainless steel blanks is developed, which allows to establish the effect of lubricant composition on the strain resistance at different values of the degree of radial deformation and to develop optimal methods of cold die forging of porous blanks in the production of parts of different complexity.

About the authors

B. G. Gasanov

Email: gasanov.bg@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7610-4541
D.Sc. (Engineering), Professor, Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), 132 Prosveshcheniya st., Novocherkassk, 346428, Russian Federation, gasanov.bg@gmail.com

N. A. Konko

Email: konko2013@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-8098-2226
Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), 132 Prosveshcheniya st., Novocherkassk, 346428, Russian Federation, konko2013@mail.ru

S. S. Baev

Email: baiev93@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-5527-6620
Ph.D. (Engineering), Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), 132 Prosveshcheniya st., Novocherkassk, 346428, Russian Federation, baiev93@mail.ru

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».