Оценка напряженного состояния при одновременной реализации осадки и обратного выдавливания

Выводы:

1. Анализ результатов расчетов и построенных графиков, показанных на рис. 3...5, свидетельствует, что с ростом исходной толщины стенки заготовки 8зГ происходит увеличение напряжений и интенсивности деформаций в очаге формоизменения. Варьирование угла наклона конусности матрицы приводит к выявлению оптимальных значений углов в пределах 15...20°, соответствующих наименьшей величине силы процесса обжима. Не учет силы трения при моделировании операций процессов ОМД приводит к занижению среднего значения силы на 15.20%.

2. Результаты виртуального исследования методом конечных элементов операции обжим трубного полуфабриката в конической матрице позволяют установить закономерности изменений силовых параметров операции обжим без утонения стенки от углов конусности рабочего участка матрицы, коэффициентов трения, коэффициента обжима, определить оптимальные значения углов конусности матрицы.

Список литературы

1. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

2. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 480 с.

3. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.

4. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.

5. QForm: ООО «КванторФорм». [Электронный ресурс] URL: http://www. qform3d.ru/ prod-ucts/qform (дата обращения: 17.11.2018).

Романов Павел Витальевич, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

STRESS-STRAIN STATE OF HOLLOW CYLINDRICAL SHELL DURING CRIMPING

P. V. Romanov

A study of the operation of crimping without thinning the wall of a hollow cylindrical shell made of Brass L63, using computer simulation of the process in the software package QFORM 2D-3D v7.

Key words: crimp, stress, strain, simulation, force, friction, taper, QForm.

Romanov Pavel Vitalyevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.98; 539.376

ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ОСАДКИ

И ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

Л.Е. Гололобова, И.В. Чупеткин, И. А. Чижов

В статье приводятся результаты оценки напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе одновременной реализации осадки и выдавливания прутковой заготовки из титанового и алюминиевого сплавов. Исследования выполнялись на базе конечно-элементного моделирования. Было выявлено влияние степени деформации, технологических параметров на напряжения и деформации исследуемого процесса.

Ключевые слова: осадка, выдавливание, совмещение операций, напряжения, деформации, теоретический анализ.

В работах [1, 2] представлены результаты математического и компьютерного моделирования совмещенного процесса осадки и обратного выдавливания цилиндрической заготовки из цветных специализированных сплавов. В ходе исследований, выполнявшихся в этих работах было выявлено влияние

138

технологических факторов на формирование геометрии и силу процесса. В данной статье будет выполнено исследование напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе одновременной реализации осадки и выдавливания прутковой заготовки для аналогичных металлов заготовок. Моделирование совмещенного процесса осадки и обратного выдавливания прутковых заготовок из алюминиевого сплава АМг6 и титанового сплава ВТ6С в программе QFORM. Схема процесса показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема процесса: 1 - матрица;

2 - заготовка; 3 - площадка под осадку

Для моделирования процесса осадки-выдавливания аналогично работе [2] предполагалось в качестве материала заготовки применялись сплавы АМг6 (температура обработки) и ВТ6С (температура обработки 900°С). Предполагалось использование заготовок со следующими размерами: d0 = 50 мм; Я = 1 мм; 5 мм ; Н = 30 мм; d1 = 30мм . Скорость перемещения инструмента ¥0 = 0,01...50 мм/с. В работе [2] было выявлено, что для минимальных значений диаметра заготовки при одном и том же диаметре выдавливаемого стержня фланцевая часть изделия формируется дефект в виде неравномерного бочкообра-зования. Поэтому основной упор в исследованиях делался на заготовках меньшим диаметром.

Для оценки напряженного состояния в заготовке выбирались четыре характерные точки. На рис. 2 представлена схема к выбору данных точек. Для этих точек оценивалось изменение напряжений в процессе деформирования. На представленной ниже схеме изображено начальное и конечное положение точек, в которых оценивалось изменение напряжений во времени деформирования.

До деформирования После деформирования

Рис. 2. Схема расположения контрольных точек

На рис. 3,4 представлены зависимости изменения напряжений в рассматриваемых точках для заготовок различных диаметров рассматриваемых сплавов.

Рис. 3. Зависимости изменения напряжений в рассматриваемых точках в процессе деформирования (do = 50 мм): а - сплав АМг6; б - сплав ВТ6С

Как видно из представленных ниже схем напряжения во времени деформирования заметно меняются от отрицательных до положительных значений. Причем их интенсивность изменения наибольшая для точек 2 и 4.

Так же видно, что для большего значения диаметра заготовки напряжения в рассматриваемых точках имеют большие величины. Неравномерность распределения напряжений для больших диаметров заметно больше чем для меньших диаметров заготовки. Максимальных в абсолютных значениях напряжения достигают в конце хода пуансона. Максимальные значения напряжений характерны для точки 1 -очага деформации (места перехода фланцевой части в цилиндрическую).

ст,МПа

р 4 Ч

р 2 \

Ю 0, 10 0, го о. 10 0} ¡0^ 0, Ю 0, зс/0 70 0, !0 0, ю V

—

РЗ р /

а б

Рис. 4. Зависимости изменения напряжений в рассматриваемых точках в процессе деформирования (do = 70 мм): а - сплав АМг6; б - сплав ВТ6С

На рис. 5 представлена зависимость изменения напряжений в рассматриваемых точках для заготовки из алюминиевого сплава с диаметром 50 мм и технологическими параметрами, выбранными в качестве рациональных в работе [2], для которых фланцевая часть сформирована корректно, без интенсивного бочкообразования и с относительно ровной геометрией боковой поверхности.

о,МПа

0,00

с

-10.00 -20,00 -30.00 -40.00 -50,00 -60.00 -70.00 -80.00

Р4 ....

оо\ 0 10 0, >0 0, 10 0, Ю 0, РС с ¡0 0, 70 0, ¡0 0, !0

Л>2

/

РГ г •V"

Ь

Рис. 5. Зависимости изменения напряжений в рассматриваемых точках в процессе деформирования (do = 50 мм, АМг6, V) = 0,1 мм/с,

Млуанс = 0,8 ; Тпуанс = 20°С Япуанс = 5мм)

Из представленной выше зависимости видно, что неравномерность в напряжениях в течении времени деформирования для каждой из рассматриваемых точек несколько увеличилась. Однако напряженное состояние в поковке в целом значительно улучшилось, что выражается в практически синхронном изменении напряжений для каждой из рассматриваемых точек. Это свидетельствует о том, что установленные ранее [2] параметры для получения изделий с лучшей геометрией так же позволяют получить в детали лучшие показатели напряженного состояния. Полученные результаты можно использовать при назначении условий деформирования для изготовления данной операцией схожих по геометрии изделий.

Список литературы

1. Чудин В.Н., Пасынков А. А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Куз-нечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.

2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я. А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.

140

3. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В. А. Голенков, С. П. Яковлев, С. А. Головин, С.С. Яковлев, В. Д. Кухарь / Под ред. В. А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.

Гололобова Любовь Евгеньевна, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Чупеткин Иван Валерьевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Чижов Иван Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

STRESSED-DEFORMED STATE ATSIMULTANEOUSIMPLEMENTATION PRECIPITATION AND REVERSE EXTR USION

L.E. Gololobova, I.V. Chupetkin, I.A. Chizhov

The article presents the results of the evaluation of the stress-strain state of the billet in the process of simultaneous upsetting and extrusion of bar stock from titanium and aluminum alloys. Research was carried out on the basis of finite element modeling. The influence of the degree of deformation, technological parameters on the stress and strain of the process under study was revealed.

Key words: sediment, extrusion, combination of operations, stresses, deformations, theoretical analysis.

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

Chupetkin Ivan Valerievich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Chizhov Ivan Alekseevich, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.73.01

ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА И КРИТЕРИЙ РАЗРУШЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ

С.С. Яковлев, В.Э. Подтягин, А.Е. Никишкин

Получены схемы распределения параметра СоегоАЬаЛат, а также износа инструмента при объемной штамповке. Сделаны выводы о влиянии величины радиуса закругления рабочего инструмента на эти параметры

Ключевые слова: износ инструмента, объемная штамповка, критерий разрушения, QForm, Кокрофт - латам.

В предыдущей работе [1] было рассмотрено влияние температуры штампового инструмента и радиуса его закругления на технологическую силу процесса деформирования цилиндрической заготовки со сквозным отверстием с последующим получением трубной заготовки с фланцем [2,3]. Дальнейшее исследование посвящено изучению влияния радиуса закругления инструмента на его показатель износа и параметра Сосгой_ЬаШат, прогнозирующего разрушение.

Начальные условия повторяют первую работу [1]. Однако для исследования были использованы инструмент и заготовка без предварительного нагрева. С использование программы QForm были определены параметры, характеризующие повреждаемость, и как следствие, способные спрогнозировать разрушение материала в результате объемного пластического деформирования металла, помимо этого был определен износ инструмента, возникающий в местах наиболее интенсивного течения материала.