ПРОЦЕСС ОСАДКИ СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ

УДК 621.77

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-473-475

ПРОЦЕСС ОСАДКИ СТАЛЬНОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ

ИВ. Юрков

В работе рассматривается возможность замены заготовки другой с меньшим диаметром, но большей высоты для получения детали с фланцем методами горячей и холодной штамповки. Оцениваются технологические силы и стадии протекания процесса осадки.

Ключевые слова: заготовка с фланцем, сталь, деталь, осадка, температура, горячая штамповка, холодная штамповка.

Осадка является распространенной операцией обработки металлов давлением, так как с ее помощью выполняется широкая номенклатура изделий, включая цилиндрические изделия с фланцем [1-4]. Для получения такой детали нижнюю часть цилиндрической заготовки устанавливают в полость матрицы, размер которой равен размеру заготовки. Однако не всегда есть возможность использовать заготовку именно такого же диаметрального размера, как нижняя часть заготовки, поэтому встает вопрос о возможности применения заготовки меньшего диаметра, но большей высоты. Данный подход может значительно упростить проведение данной технологической операции.

Поэтому в данной работе будет проведена оценка возможности использования в процессе осадки заготовки меньшего диаметра, но большей высоты. Для этого было проведено компьютерное моделирование в программе DeForm [5-7]. Осуществлялась осадка цилиндрической заготовки диаметром 42 мм и высотой 70 мм по схеме (рис. 1) при разных температурах штамповки, для оценки еще и температурного фактора на протекание процесса.

III

/ / Заготовка Матрица

Рис. 1. Схема процесса

Использовалась цилиндрическая заготовка из стали 20 при температуре 20°С, 650°С и 1150°С. При этом будет оцениваться характер и кинематика движения металла (рис. 2) и технологическая сила операции (рис. 3).

На рис. 2 представлены этапы деформирования заготовки только для холодной штамповки, так как схема для горячей, холодной и полугорячих штамповок практически идентичны.

График силы (рис. 3) показывает, что с увеличением температуры заготовки с 20 до 1150 градусов снижается сила формоизменения, более чем в 3 раза, что объясняется увеличением пластичности стали при нагреве. Стоит отметить, что если сравнивать непосредственно силу деформирования заготовки большего диаметра с меньшим, то требуемая сила для формирования детали с фланцем практически идентичны.

В данном случае рассматривается получение фланцевой части по форме, не точно повторяющей форму матрицы, так как для полного заполнения углов матрицы необходима значительное усилие, превосходящее нынешнее в более чем 13 раз. Поэтому для точного заполнения матрицы более целесообразно применять не операцию осадки, а горячую объемную закрытую штамповку. Строго говоря высота матрицы в данном случае может быть ограничена лишь высотой нефланцевого участка будущей детали.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9

б

Рис. 2. Этапы деформирования

Перемещение пуансона, мм

Рис. 3. График технологического усилия при разных температурах штамповки

Таким образом, для формирования цилиндрической детали с фланцем возможно применение не только заготовки с диметром равным нефланцевой части детали, но также возможно использование заготовки меньшего диаметра, но равной по объему. Однако необходима перенастройка оборудования, так как заготовка меньшего диаметра имеет большую высоту. Требуется перенастройка рабочего хода пресса, а также системы выталкивания. При этом высота матрицы должна быть соответствующие длине новой заготовки. Однако возможность применения не только одного типоразмера заготовки позволит существенно расширить технологические возможности данной операции. При этом для значительного снижения силы штамповки возможно использование горячего деформирования.

Список литературы

1. 1. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Исследование напряжений в инструменте при горячей объемной штамповки трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 186-188.

2. Гололобова Л.Е., Чупеткин И.В., Чижов И.А. Оценка напряженного состояния при одновременной реализации осадки и обратного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 138-141.

3. Никишкин А.Е. Анализ характера поведения материала при холодном обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 340-342.

а

в

4. Ло Синь, Евсюков С.А., Юй Чжунци. Исследования процесса вытяжки в коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 513-520.

5. Алексеев А.В. Горячая объемная штамповка сложнопрофильной детали // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 6. С. 406-409.

6. Яковлев С.С., Платонов В.И., Черняев А.В. Математическое моделирование операции изотермического обратного выдавливания анизотропных трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 75-84.

7. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.

Юрков Иван Владимирович, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE PROCESS OF SLEEPING STEEL BILLETS AT DIFFERENT MODES

I.V. Yurkov

The paper considers the possibility of replacing the workpiece with another one with a smaller diameter, but a greater height to obtain a part with a flange by hot and cold stamping. Technological forces and stages of the process of upsetting are estimated.

Key words: billet with flange, steel, detail, upsetting, temperature, hot stamping, cold stamping.

Yurkov Ivan Vladimirivich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.961.2, 62-419.5

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-475-480

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИЛЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ

А.В. Черняев, В.А. Коротков, В.Т. Нгуен

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологической силы вырубки-пробивки трехслойных уплотнителей со средним металлическим слоем и поверхностными слоями из терморасширенного графита. Приведены зависимости силы процесса от толщины центрального металлического слоя, диаметра изготавливаемого изделия и угла конусности инструмента. Показано удовлетворительное согласование результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Ключевые слова: трехслойные уплотнители, терморасширенный графит, вырубка, пробивка, сила.

Во многих отраслях промышленности, таких, как машиностроение, атомная энергетика, строительство нефтяных, газовых и прочих магистралей для перемещения жидких и газообразных агрессивных сред широко применяются многослойные комбинированные конструкции с чередующимися металлическими и упруго-эластичными слоями из композитных материалов [1-3]. Это относится к многослойным уплотнительным плоским трехслойным уплотнительным (прокладочным, компенсаторным и прочим) деталям, у которых средний слой является металлическим, а поверхностные слои - из терморасширенного графита (рис. 1).