Напряженно-деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана рифленым пуансоном

УДК. 621.7, 539.3

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕРИАЛА ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СТАКАНА РИФЛЕНЫМ ПУАНСОНОМ

О.Н. Митин, В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева, Ю.А Иванов

Анализируется напряженно-деформированное состояние материала в стенке цилиндрической заготовки при ее редуцировании рифленым пуансоном через гладкую коническую матрицу. Приведены результаты, характеризующие изменение гидростатического напряжения, интенсивности напряжений, компонент деформаций и температур, возникающих в стенке стакана в процессе его редуцирования.

Ключевые слова: математическое моделирование, продольные пазы, пуансон, матрица, редуцирование, рифт, напряжение, деформация, сила.

Проанализируем основные характеристики напряженно-деформированного состояния материала в процессе редуцирования (рис. 1) цилиндрического стакана рифленым пуансоном.

Процесс нагружения заготовки разбивался на четыре этапа (рис. 2). Математическое моделирование процесса формирования продольных прямоугольных рифтов на внутренней поверхности стакана проводилось с помощью программного комплекса QForm 2D/3D [1].

Рис.1. Схема процесса редуцирования: 1 - пуансон; 2 - заготовка;

3 - матрица

Первый этап

Второй этап

Рис. 2. Геометрия заготовки на четырех этапах формоизменения

В процессе нагружения материал заготовки нагревается. Анализ показал, что температура в области образования прямоугольного выпуклого рифта на внутренней поверхности цилиндрического стакана распределена неравномерно по объему материала (рис.3).

Первый этап

Второй этап

Третий этап Четвертый этап

Рис.3. Картина, характеризующая изменение температуры, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

По мере образования продольного рифта в процессе нагружения по

высоте заготовки температура повышается. Наибольшее ее значение достигается на каждом этапе в максимальной точке области образования рифта.

В процессе формирования прямоугольного рифта на внутренней поверхности цилиндрического стакана на первом этапе во всей области реализуются высокие значения сжимающего гидростатического напряжения (рис.4).

На следующих этапах формирования прямоугольного рифта металл начинает претерпевать растяжения в области стенки, что приводит к возникновению положительных значений гидростатического напряжения на втором и третьем этапах. На четвертом этапе практически во всей области рифта реализуются положительные значения гидростатического напряжения, что свидетельствует о возможности разрушения материала в этой области.

Третий этап Четвертый этап

Рис.4. Картина, характеризующая изменение среднего напряжения аср в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

Анализ картины распределения интенсивности напряжения (рис.5) показал, что ее значения в процессе формирования рифта изменяется незначительно и степень неоднородности значений в области образования рифта по высоте заготовки также сравнительно небольшая.

При формировании рифта в металле заготовки реализуются весьма значительные пластические деформации (рис.6), которые могут достигать 170 %, что свидетельствует о значительном упрочнении материала и неоднородности получаемых свойств его в зоне образования прямоугольного

рифта.

Третий этап Четвертый этап

Рис. 5. Картина, характеризующая изменение интенсивности напряжения <уг в процессе деформирования заготовки

на четырех этапах

Третий этап Четвертый этап

Рис. 6. Картина, характеризующая изменение накопленной деформации аг, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

141

Работа выполнена по государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации на 2012-2014 годы и грантам РФФИ.

Список литературы

1. Биба Н.В., Стебунов С.А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008. 140 с.

Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, нач. отдела, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,

Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

Иванов Юрий Анатольевич, зам. генерального директора, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»

THE STRESS-STRAIN STATE OF THE MATERIAL IS REDUCED, CYLINDRICAL GLASS

OF CORRUGATED PUNCH

Mitin O.N., Kukhar V.D., Kireeva A.E., Ivanov Yu.A.

The stress-strain state of the material in the walls of the cylindrical workpiece when it reduced corrugated punch through smooth conical matrix is analyzed. Results characteristics of changes of hydrostatic stress, stress intensity, a component of deformation and temperature changes in the wall of glass in the process of reduction are given.

Key words: mathematical modeling, longitudinal grooves, the punch, the matrix, the reduction of the rift, stress, strain, force

Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of department, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, JSC NPO «Splav»,

Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, the prorector, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Ivanov Yuriy Anatolevich, deputy director general, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, JSC NPO «Splav»