НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

УДК 621.73.01

НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

А.Е. Никишкин

Проведён анализ интенсивности напряжений и интенсивности деформаций в заготовке при ее комбинированном выдавливании. Исследование проводилось при различных температурных режимах штамповки в программе QForm.

Ключевые слова: комбинированное выдавливание, интенсивность напряжений, интенсивности деформаций, состояние, обработка давлением.

Одними из основных параметров характеризующими процессы, происходящие при обработке металлов давлением, являются напряжения и деформации в заготовке. Как правило, изучение процессов связано с анализом интенсивностей напряжений, средних напряжений и интенсивности деформаций [1 - 6]. Такие характеристики можно получить только с помощью различных методов математического анализа, например, МКЭ, реализуемого в программе рБогш. Именно с помощью рБогш далее будет проводиться анализ процесса комбинированного выдавливания цилиндрической заготовки (рис. 1, а), которая выполнена из стали 22К и продеформирована в экспериментальном штампе (рис. 1, б).

Заготовкой является цилиндр, установленный в полость матрицы для выдавливания. На пуансоне и матрице имеются скругления граней с радиусом 3 мм. Диаметр полости матрицы совпадает с диаметром цилиндрической заготовки и составляет 40 мм.

а б

Рис. 1. Комбинированное выдавливание: а - деталь; б - инструмент с заготовкой

Были получены величины и характер распределения средних напряжений (рис. 2) и интенсивности напряжений (рис. 3).

а б в

Рис. 2. Средние напряжения в заготовке 558

Технологии и оборудование обработки металлов давлением

а б в

Рис. 3. Интенсивность напряжений в заготовке

Наибольшие зарегистрированные значения положительных средних напряжений и интенсивностей напряжений были занесены в сводный график, который продемонстрирован на рис. 4.

Среднее напряжение Ш Интенсивность напряжений

800

Температура Рис. 4. К оценке величины напряжений

Максимальная величина средних напряжений, а именно растягивающих значительно снижается с увеличением температуры комбинированного выдавливания более чем на 80%. В стенке полуфабриката преобладают растягивающие напряжения, а в области перехода от стенки в нижнюю часть - сжимающие.

Значение интенсивности напряжений также существенно снижается при формоизменении с нагревом. При этом область с наибольшими значениями данного параметра приходится на переходе от нижней части полуфабриката в стенку при штамповке с нагревом, если деформирование проходит при нормальных условиях, в таком случае область перемещается в стенку и в нижнюю часть.

Помимо напряженного состояния было получено распределение интенсивности деформация (рис. 5) для каждого из температурных режимов выдавливания.

а б в

Рис. 5. Интенсивность деформаций в заготовке

Характер изменения интенсивности деформаций имеет сопоставимый вид, как и их значения во всех рассматриваемых случаях, так как в данном случае изменение температуры заготовки не оказывает значительно влияния на данный параметр, несмотря на то, что изменяется, хоть и не существенно, направление течения материала.

В итоге, нагрев заготовки перед штамповкой оказывает значительное влияние на характер напряженного состояния, на величины интенсивности напряжений, и на средние напряжения, при этом значительного влияния на деформированное состояние данный параметр не оказывает.

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. 138141.

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. Кухарь В.Д., Пасько А.Н., Бегов П.Ю. Математическое моделирование процесса изготовления волноводных труб методом обратного выдавливания // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. No14, 2013.

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.

Никишкин Александр Евгеньевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

STRESS AND DEFORMED STATE AT COMBINED EXTRUSION

A.E. Nikishkin

The analysis of the intensity of stresses and the intensity of deformations in the work-piece during its combined extrusion is carried out. The study was carried out at various temperature conditions of stamping in the QForm program.

Key words: combined extrusion, stress intensity, strain intensity, condition, pressure treatment.

Nikishkin Alexandr Evgenevich, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University