АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ В МАТРИЦУ КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ

УДК 621.771

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ В МАТРИЦУ КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ

Л.Е. Гололобова

В работе рассмотрено изотермическое обратное выдавливание трубной заготовки в матрицу квадратного сечения. Данный процесс проанализирован в части оценки геометрии получаемых изделий, напряжений в теле изделия возникающих в процессе штамповки.

Ключевые слова: обратное выдавливание, трубные заготовки, матрица квадратного сечения.

Интерес представляет изготовление корпусных изделий квадратного сечения с отверстием в донной части из трубных заготовок. В статье рассмотрена операция, заключающаяся в медленном формоизменении трубной заготовки из алюминиевого сплава АМг4. В качестве инструмента использовалась матрица квадратного сечения с шириной стенки Ьматр=100

мм, пуансон с шириной стенки Ьпуанс = 90, 95 мм. Заготовкой являлась труба высотой 60 мм, диаметром 100 мм и толщиной стенки 15 мм. Диаметр отверстия в матрице был равен В = 60 мм. Процесс осуществлялся при постоянной температуре формоизменения Т = 450°С. На рис. 1 дана схема операции.

Рис. 1. Схема выдавливания

В программе DEFORM был выполнен анализ выдавливания. На рис. 2 представлены эскизы изделий, полученных по результатам моделирования.

V = 50 мм / мин

а б

V = 1 мм / мин

Рис. 2. Эскизы изделий: а - Ьпуанс = 90 мм; б - Ьпуанс = 95 мм

На рис. 2 скорость деформирования V = 50 мм/мин соответствует обычному скоростному режиму штамповки, скорость V = 1 мм/ мин соответствует режиму кратковременной ползучести. Из рис. 2 видно, что в изделии наблюдается неравномерность в части сформированности стенок. При увеличении степени деформации (увеличении размеров пуансона) эта неравномерность усиливается, особенно заметно это в углах изделия. Уменьшение скорости деформирования положительно сказывается на формирование краевой части изделия. При толщине пуансона Ьпуанс = 90

мм стенка формируется равномерно. При толщине пуансона Ьпуанс = 95 мм

стенка формируется неравномерно, но все же заметно лучше чем для случая с большей скоростью. Изменение параметров трения по периметру пуансона очевидно поспособствует улучшению в формировании геометрии стенки.

На рис. 3 представлены схемы, показывающие сформированные средние нормальные напряжения в объеме изделия при скорости деформирования V = 50 мм / мин.

На рис. 4 представлены схемы, показывающие сформированные средние нормальные напряжения в объеме изделия при скорости деформирования V = 1 мм / мин.

Stress

б

Рис. 3. Оценка распределения средних нормальных напряжений в детали: а - Ьпуанс = 90 мм; б - Ьпуанс = 95 мм

Stress

б

Рис. 4. Оценка распределения средних нормальных напряжений в детали: а - Ьпуанс = 90 мм; б - Ьпуанс = 95 мм

Анализ полученных результатов, проиллюстрированных на рис. 3, 4 позволил сказать, что рост скорости деформирования при постоянной степени деформации (неизменном размере пуансона) приводит к росту сжимающих напряжений (синий цвет на схемах). Растягивающие напряжения при росте скорости либо не изменяются, либо снижаются. Здесь стоит отметить, что наибольшие растягивающие напряжения наблюдаются в верхних частях стенки, и их рост очевидно связан с улучшением формирования краевых частей стенок.

Увеличение поперечных размеров пуансона приводит более чем трехкратному росту и сжимающих и растягивающих напряжений. Но здесь можно сказать, что благодаря температурным режимам не наблюдается превышения их допустимых значений.

Таким образом при производстве коробчатых изделий из трубных заготовок стоит уделять внимание скоростным режимам деформирования.

Работа выполнена под руководством к.т.н., доц. Пасынкова А. А.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.

Список литературы

1. Ларин С.Н., Пасынкова Н.С., Пасынков А. А. Анализ силовых параметров процесса выдавливания прутковой заготовки в матрицу квадратного сечения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. C. 468-473.

2. Verena Krusel, Peter Birnbaum, Andreas Kunke, Rafael Wertheim Metastable material conditions for forming of sheet metal parts combined with thermomechanical treatment // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2016. Volume 65. Issue 1. P. 301-304.

3. Aksenov S.A., Chumachenko E.N., Kolesnikov A.V., Osipov S.A. Determination of optimal gas forming conditions from free bulging tests at constant pressure // Journal of Materials Processing Technology. 2015. Volume 217. P. 158-164.

4. Пасынков А.А., Гурова О.Ю. Анализ напряженно-деформированного состояния при изотермическом обратном выдавливании прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. C. 382-387.

5. Пасынков А.А., Недошивин С.В., Абрамов С.С. Анализ напряженного состояния при изотермическом обратном выдавливании прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. C. 473-480.

Гололобова Любовь Евгеньевна, магистрант, mpf-tulaarambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE PROCESS OF REVERSE EXTRUSION OF A PIPE BILLET INTO A SQUARE SECTION MATRIX

L.E. Gololobova 465

The paper discusses the isothermal backward extrusion of a tube blank into the matrix of square section. This process is analyzed in terms of evaluating the geometry of the resulting products, stresses in the body of the product that occur during the stamping process. Key words: reverse extrusion, tube blanks, square cross-section matrix.

Gololobova Lyubov Evgenievna, undergraduate, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.983; 539.374

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕЛИЧИН НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В ДЕТАЛИ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

С. С. Абрамов

Исследован процесс комбинированного выдавливания стальных прутковых заготовок в части анализа напряжений и деформаций в зависимости от степени деформации. Результаты представлены в виде графических зависимостей.

Ключевые слова: обработка давлением, комбинированное выдавливание, напряжение, сила.

В работе на основании моделирования процесса комбинированного выдавливания стальных прутковых заготовок выполнена оценка изменения показателей напряженного и деформированного состояния заготовки в зависимости от величины редукции. На рис. 1 представлена схема процесса. Моделирование выполнено с помощью комплекса для расчетов процессов обработки давлением DEFORM.

Рис. 1. Схема исследуемого процесса выдавливания

Процесс исследовался для инструмента с размерами: Д = 80 мм, Вп1 = 48...70 мм, Дп2 = 40...48 мм, Дм = 60 мм. В качестве заготовки принимался пруток из стали 45 диаметром 80 мм и высотой 25 мм.

466