К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФЕКТОВ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

УДК 621.73.01

К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФЕКТОВ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

В.Н. Жерносек

Были оценены средние напряжения, интенсивности напряжений, поля дефектов в полуфабрикате при обратном выдавливании в условиях холодной, полугорячей и горячей штамповки, чтобы выявить оптимальные условия проведения операции.

Ключевые слова: дефекты, выдавливание, поля, выдавливание, режимы штамповки, обработка давлением.

Исследование напряжений и возможности образования брака на поверхности детали являются важными исследованиями, так как снижение напряжений и вероятности образования дефектов является необходимым фактором оптимизации технологического процесса и повышения качества изделия. Это можно достичь несколькими путями [1-7]:

- изменением температуры штамповки;

- изменением формы и размера инструмента/заготовки;

- применением лучших смазочных веществ;

- заменой одной операции на другую;

- послеоперационной термообработкой;

- внедрением многопереходной штамповки и т.д.

Эти меры могут улучшить качество изделия, снизить риск образования брака, уменьшить технологическую силу, но некоторые меры могут увеличить трудоемкость изготовления детали. Поэтому актуальным является определение оптимальных способов и условий получения изделия. В этой работе определяется влияние температуры на такие показатели как средние напряжения, интенсивности напряжений и возможности образования дефектов при помощи компьютерных моделирований в среде QForm, с помощью которой можно определить все перечисленные характеристики.

Процесс обратного закрытого выдавливания проводился в трех режимах (температурных), а именно горячий, холодный и полугорячий, что дает возможность определить влияние этого фактора на некоторые параметры. Заготовка - цилиндр из стали 10, который формоизме-няется в матрице под осевым действием пунсона. Заготовка и инструмент являются осесиммет-ричными. На рис. 1 приведены средние напряжения.

а б в

Рис. 1. Средние напряжения

Во всех полуфабрикатах, независимо от температуры, наблюдаются сжимающие напряжения. Самые большие отрицательные средние напряжения при холодной штамповке, уже меньшие при горячей. Также были оценены интенсивности напряжений (рис. 2).

Наименьшие напряжения наблюдаются в нижней части изделия, что обусловлено особенностями процесса. Интенсивность напряжений существенно падает с увеличением температур. Падение примерно по величине равно 75%. Также были рассмотрены возможности образования дефектов с помощью полей Гартфилда (рис. 3).

Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 11

а б в

Рис. 3. Поля Гартфилда на поверхности полуфабриката

Вероятность образования дефекта на поверхности изделия уменьшается с ростом температуры, о чем свидетельствуют поля Гартфилда. Так величина этого параметра при холодной штамповке составляет 1,55, а при горячей - 1,28 (примерно на 15% ниже).

Выводы:

1. С увеличением температуры снижается риск образования брака на внешней поверхности изделия более чем на 15%.

2. Интенсивности напряжений падают на 75% при горячей штамповке, относительно холодной.

3. В заготовках в конце рабочего хода во всех случаях наблюдаются только сжимающие напряжения.

4. Целесообразней для улучшения напряженного состояния в заготовке и снижения риска образования дефектов при штамповке втулки при данных условиях воспользоваться горячей деформацией.

Список литературы

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.

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. Яковлев С.С. Анализ силовых режимов при рифлении внутренней поверхности оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. С. 13-16.

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.

Жерносек Владимир Николаевич, магистрант, mpf-tula@„rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

TO THE QUESTION OF EVALUATION OF STRESSES AND DEFECTS WHEN IMPLEMENTING

REVERSE EXTRUSION

V.N. Zhernosek

The average stresses, stress intensities, and defect fields in the semifinished product were evaluated during reverse extrusion under conditions of cold, semi-hot and hot stamping in order to identify the optimal conditions for the operation.

Key words: defects, extrusion, fields, extrusion, stamping modes, pressure treatment.

Zhernosek Vladimir Nikolaevich, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.7.043

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-461-466

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТА ПРИ РИФЛЕНИИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБОЛОЧКИ

В.Д. Кухарь, С.С. Яковлев

Проводится компьютерное моделирование процесса рифления. Проводится исследование инструмента, а именно рабочей оправки, с целью определения влияния зазора на температуру инструмента, давление на рабочую оправку и силу трения на поверхности.

Ключевые слова: рифление, цилиндрическая заготовка, температура, сетка рифлей, давление, локальное деформирование, сила, трение.

В процессах локального деформирования формообразующий инструмент играет основополагающую роль. Для рифления внутренней поверхности заготовки применяется специальная рабочая оправка, на которой нанесены спиральные выступы [1-3]. Основная нагрузка в процессе рифления данным инструментом приходится в основном на выступы. Поэтому изучение рабочей оправки, применяемой для процесса нанесения рифлей, являются важными и актуальными исследованиями.

В настоящей работе рассмотрим процесс формирования рифлей рабочей оправкой типа III, так как рифление данной оправкой показало наилучшие результаты по данным компьютерного моделирования [3]. Поэтому для более детального рассмотрения процесса были проведены дополнительные компьютерные моделирования в программе QForm, аналогичные DeForm [3]. Данное решение принято в связи с тем, что в QForm возможно получение некоторых данных, которое невозможно или затруднено для получения в DeForm.