ОЦЕНКА СИЛЫ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ И ОСАДКИ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ В УСЛОВИЯХ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

A study of the process of planting bar stocks is carried out. It is assumed that the process takes place in isothermal conditions, which is associated with the use of a hard-to-deform alloy as a workpiece material. This process has been simulated for various aspect ratios and technological parameters. The regularities of the influence of their changes on the landing force are established. The study was carried out on the basis of the finite element method.

Key words: bar upset, isothermal deformation, force, pressure treatment, aluminum

alloy.

Gurova Olga Yurievna, student, olya-gurova-2016@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Gololobova Lyubov Evgenievna, postgraduate, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.983; 539.374

ОЦЕНКА СИЛЫ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ И ОСАДКИ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ В УСЛОВИЯХ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

О.Ю. Гурова, Л.Е. Гололобова

На основе метода конечных элементов выполнено моделирование совмещенного процесса обратного выдавливания и осадки прутковой заготовки из высокопрочных титанового и алюминиевого сплавов. Предполагается, что формоизменение осуществляется в режиме изотермической штамповки. По результатам моделирования установлено влияние соотношения геометрических размеров получаемой детали, трения, скорости на силу штамповки.

Ключевые слова: совмещенный процесс, осадка, выдавливание, сила, штамповка, исследование, моделирование.

Изделия с широким фланцем на торцовой поверхности возможно получать различными видами обработки, но с точки зрения экономии материала и сокращения трудозатрат наилучшим является обработка давлением [1 - 3]. Для изготовления таких изделий из титановых и алюминиевых сплавов в основном применяется изотермическая штамповка. В статье рассмотрен процесс, заключающийся в одновременном обратном выдавливании стержня детали и осадки фланцевой части [4 - 7]. Схема процесса представлена на рис. 1. В качестве оборудования выбран гидравлический пресс силой 50МН. Условием окончания расчета является достижения необходимых габаритов изделий и полуфабрикатов. В качестве заготовки использовался пруток высотой 90 мм, и различными диаметрами, равными 50 и 70 мм. Коэффициент трения за счет изменения смазки от 0,1 до 0,5. Скорость перемещения инструмента от 0,01 до 10 мм/с.

511

Рис. 1. Схема процесса: 1 - матрица; 2 - пуансон; 3 - заготовка; а - до деформации б - после деформации

Моделирование процессов штамповки для получения перечисленных изделий и полуфабрикатов под них предполагается проводить в программном комплексе QFORM3Dv7. В качестве материала заготовки использовались сплавы АМг4 и ВТ6. Их диаграмма пластичности представлена на рис. 2 [3].

а б

Рис. 2. Диаграмма пластичности сплава АМг4 (а) и ВТ6 (б):

1 -Х = 0,01 1/с; 2 - Х = 1 1/с; 3 - Х = 10 1/с; 4 - Х = 100 1/с;

5 - Х = 200 1/с

На рис. 3 -4 представлены графические зависимости силы исследуемого процесса от скорости деформирования и коэффициента трения для различных значений диаметра заготовки.

Анализируя представленные графические зависимости, можно сделать выводы о том, что с ростом скорости деформирования наблюдается двукратный рост величины силы деформирования. Рост коэффициента трения с 0,3 до 0,8 ведет к росту силы на 33 %. Увеличение диаметра заготовки с 50 до 75 мм при постоянном диаметре выдавливаемого стержня ведет к росту силы в 4 раза.

Рис. 3. Зависимость силы исследуемого процесса от скорости деформирования и коэффициента трения: 1 - ¡т = 0,3; 2 - т = 0,8; а - сплав АМг4; б - сплав ВТ6

Р.кН

2Х

\

Р.кН

V.

мм/ с

2,

4 1

V. мм/с

а

б

Рис. 4. Зависимость силы исследуемого процесса от скорости деформирования и коэффициента трения: 1 - т = 0,3; 2 - т = 0,8; а - сплав АМг4; б - сплав ВТ6

На рис. 5 представлена графическая зависимость силы совмещенного процесса выдавливания и осадки от относительной величины хода пуансона для разных значений диаметров заготовки для сплава АМг6.

2\

Л

-А / —

'—

Рис. 5. Зависимость силы процесса от относительной величины хода пуансона ( т = 0,3; V = 0,1 мм/с): 1 - т = 0,3; 2 - т = 0,8

513

Из полученной зависимости видно, что в процессе деформирования сила показывает заметный рост до относительной величины хода 0,1. Затем значение силы продолжает линейный рост. Начиная с относительной величины хода ползуна пресса 0,75 наблюдается самый интенсивной рост величины силы совмещенного процесса.

На рис. 6 представлена графическая зависимость силы совмещенного процесса от относительной величины хода пуансона для разных значений диаметров заготовки для сплава ВТ6С.

2,

\

____-

\1

Рис. 6. Зависимость силы процесса от относительной величины хода

пуансона

Из представленных зависимостей видно, что сила растет по экспоненциальной зависимости ближе к концу хода. При дальнейшем движении инструмента сила будет расти до максимальных значений. При величинах рабочего перемещения инструмента, близких к конечным, сила отличается более чем в 7 раз.

Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8.

Список литературы

1. Чудин В.Н., Пасынков А. А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-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.

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.

4. Черняев А.В., Чудин В.Н., Тесаков Д.М. Последовательно-совмещенная вытяжка заготовки при вязкопластическом деформировании // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 1 (91). С. 3-7.

5. Кухарь В. Д., Малышев А.Н., Бессмертная Ю.В. Вытяжка низких прямоугольных коробок из профильных заготовок // Черные металлы. 2019. № 1. С. 39-42.

6. Chudin V.N. Hot stamping of conical housings with stepped internal structure // Russian Engineering Research. 2016. V. 36. № 10. P. 797-799.

7. Ларин С.Н., Платонов В.И., Коротков В.А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. №7. С. 83-87.

Гурова Ольга Юрьевна, студентка, olya-gurova-2016@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Гололобова Любовь Евгеньевна, аспирантка, mpf-tiilaaramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

EVALUATION OF THE STRENGTH OF THE COMBINED PROCESS OF EXTRACTION AND EXTRACTION OF BAR BAR IN THE CONDITIONS OF HOT STAMPING

Gurova O.Yu., L.E. Gololobova

Based on the finite element method, the combined process of reverse extrusion and precipitation of a bar stock from high-strength titanium and aluminum alloy is simulated. It is assumed that the forming is carried out in the isothermal stamping mode. Based on the simulation results, the influence of the ratio of the geometric dimensions of the obtained part, friction, speed on the stamping force was established.

Key words: combined process, sediment, extrusion, force, fittings, research, modeling.

Gurova Olga Yurievna, student, olya-gurova-2016@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Gololobova Lyubov Evgenievna, postgraduate, mpf-tiilaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.7.043

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПРЕДЕЛЬНОЙ ВЫСОТЫ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Я.А. Вилимок

Устанавливается корреляция между предельной высотой ступенчатой детали и предельной высотой сферического купола. Выявляются зависимости относительной предельной высоты ступенчатой детали от технологических параметров.

Ключевые слова: сферический купол, вытяжка, ступенчатая деталь, предельная высота, относительная предельная высота.

Одним из главных критериев при штамповке ступенчатых деталей в ленте (рис. 1) является предельная высота. Она зависит от выбранных технологических и конфигурационных параметров, а также от режима деформирования.