АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ

3. Ларин С.Н. Исследование характера течения материала и сил совмещенного процесса изотермического обжима с набором утолщений на торцах трубных заготовок // Проблемы машиноведения. Материалы V Международной научно-технической конференции. Омск, 2021. С. 258-263.

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.

8. Ларин С.Н., Трегубов В.И., Исаева А.Н. Математическая модель комбинированного выдавливания прутковой заготовки в цилиндрическую матрицу пуансоном с плоской рабочей поверхностью // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. Т. 18. № 7. С. 309312.

9. Ларин С.Н., Платонов В.И., Нуждин Г.А. Влияние угла конусности матрицы на силу обжима стальной трубной заготовки с утонением стенки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. С. 482-486.

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

STRESS AND DEFORMED STATE FOR PUNCHING OF AXISYMMETRIC PRODUCTS AT

DIFFERENT TEMPERATURES

V.N. Zhernosek

The intensity of deformations and stresses, the average stresses in the semifinished product during combined extrusion under the conditions of cold and hot stamping, were evaluated in order to identify the possibility of replacing hot stamping with cold stamping to form an axisymmetric product.

Key words: stresses, deformations, plastic flow, material, steel, processing, pressure.

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

УДК 621.7.043

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ

Л.В. Каркач

Проведено компьютерное моделирование для комплексной оценки процесса выдавливания ступенчатой детали из стали. Проводится исследование влияния формы пуансона на силу, форму получаемого ступенчатого полуфабриката, напряжения в инструменте.

Ключевые слова: сталь, ступенчатая деталь, выдавливание, процесс, сплав, обработка давлением.

Для изготовления ступенчатых деталей как правило применяют операции обработки металлов давлением. Однако подобные изделия возможно изготавливать другими технологиями (обработка резанием, литье), но именно операциями ОМД возможно получение наиболее качественных полуфабрикатов при наивысшем коэффициенте использования материала. В настоящей работе рассмотрим получение детали со ступенчатой наружной поверхностью и

внутренней полостью с помощью холодного комбинированного выдавливания заготовки из стали 15. Данный процесс можно проводить разным инструментом, от которого зависят многие параметры протекающих процессов, например сила формоизменения, напряжения и деформации в инструменте, получаемая форма полуфабриката [1,2]. В связи с этим будет проведено исследование влияния пуансона на перечисленные выше параметры.

Исследование проводилось с использованием передовых способов математического и компьютерного моделирования, а именно программного комплекса QForm, в котором реализован метод конечных элементов [3-5]. Данный метод наиболее подходит для оценки объемных деформаций в процессах ОМД [6-8]. Для исследования моделировалось формоизменение под воздействием пуансона на заготовку, предварительно расположенную в матрице. Рассматривались 2 варианта пуансона, которые отличались давящей поверхностью, первый вид пуансона имел плоскую давящую поверхность, а второй вид - эллиптического параболоида, что, по предварительной оценке, позволит снизить силу деформирования, а также уменьшить нагрузку на давящий инструмент. Для проверки гипотезы и было проведено компьютерное моделирование, результатом которого, является, в частности, график технологической силы (рис. 1).

В моделировании использовались следующие условия: температура окружающей среды, инструмента и заготовки составляла 1100 градусов Цельсия; сетка конечным элементов выбиралась стандартной, без внесения повышающих или понижающих множителей адаптации, свойства материала брались из встроенной библиотеки материалов.

Рис. 1. График силы

Согласно графикам (рис. 1) технологическая сила при использовании не плоского пуансона оказалась ниже, примерно на 10%. Кривые технологической силы имеют перепады, что связано с характером перераспределения стали в матрице под действием пуансона.

Также были оценены средние напряжения (рис. 2) и упругие деформации (рис. 3) в инструменте в конечный момент рабочего хода.

Рис. 2. Средние напряжения в инструменте

Анализ средних напряжений показал практически полную идентичность характера их распределения и их величин по матрицам, вне зависимости от формы пуансона. При этом растягивающие напряжения наблюдаются в основном в углах матрицы. В пуансоне наблюдаются только сжимающие напряжения, при этом их величина в случае использования пуансона с давящей плоскостью в виде эллиптического параболоида выше примерно на 15%.

Рис. 3. Упругие деформации в инструменте

В инструменте при реализации данной технологии пластические деформации отсутствуют, наблюдаются только упругие. В матрице их величина и распределение одинаково для рассматриваемых случаев. Однако в плоском пуансоне величина упругих деформаций выше примерно в 2 раза. Что впоследствии может сказать на стойкости инструмента.

Таким образом, проведены математические моделирования процесса выдавливания в программе QForm, в результате которого, было установлено, что применение формы эллиптического параболоида в качестве давящей поверхности является более оптимальной, т.к. снижается технологическая сила на примерно 10%, уменьшаются упругие деформации в пуансоне по величине на 15%, а также увеличиваются сжимающие напряжения, что существенно сказывается на напряженно-деформированном состоянии давящего инструмента. Также было выявлено, что получаемая форма полуфабриката при деформировании практически идентична, за исключением внутренней полости, так как она повторяет форму пуансона. Однако форма конечного изделия формируется также при помощи последующей механической обработки, поэтому данное обстоятельство не играет значительной роли в данном случае.

Список литературы

1. Колмогоров, В. Л. Механика обработки металлов давлением / В. Л. Колмогоров. -Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. техн. ун-та - УПИ, 2001. 836 с.

2. Сторожев, М. В. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. / М. В. Сторожев, Е. А. Попов. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

3. Алексеев А.В. Прямое выдавливание изделия со сложным профилем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 6. С. 387-389.

4. Алексеев А.В. Изготовление детали при различных температурных параметрах процессов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 9. С. 465-467.

5. Богданов С.Б. Комплексная оценка процесса получения детали методом комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 8. С. 36-38.

6. Ларин С.Н., Платонов В.И., Нуждин Г.А. Влияние угла конусности матрицы на силу обжима стальной трубной заготовки с утонением стенки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. С. 482-486.

7. Яковлев С.С., Пасынков А.А., Ларина М.В. Оценка влияния технологических параметров процесса бокового выдавливания по плоской схеме деформаций на силовые режимы и качество получаемых изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 11-1. С. 3-9.

8. Ларин С.Н. Исследование характера течения материала и сил совмещенного процесса изотермического обжима с набором утолщений на торцах трубных заготовок // Проблемы машиноведения. Материалы V Международной научно-технической конференции. Омск, 2021. С. 258-263.

Каркач Леонид Витальевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE PROCESS OF OBTAINING THE STEPPED PART

L.V. Karkach

Computer modeling has been carried out for a comprehensive assessment of the process of extrusion of a stepped part from steel. A study of the influence of the punch shape on the force, the shape of the resulting stepped semi-finished product, and the voltage in the tool is carried out.

Key words: steel, stepped part, extrusion, process, alloy, pressure treatment.

Karkach Leonid Vitalevich, student, mpf-tula@,rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.7.043

К ВОПРОСУ ОБ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА И ПОВРЕЖДАЕМОСТИ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА СО СТУПЕНЧАТОЙ НАРУЖНОЙ

ПОВЕРХНОСТЬЮ

Я.В. Грибачев

В работе рассматривается повреждаемость в детали при ее изготовлении методом комбинированного выдавливания, также проведена оценка качества изделия и напряжений в инструменте. Исследование выполнено при помощи аналитического метода обработки компьютерных данных, полученных из программных комплексов.

Ключевые слова: повреждаемость, полуфабрикат, качество, инструмент, ступени, обработка давлением.

Изготовление ступенчатых деталей является сложной задачей, решение которой заключается в использовании современных методов обработки металлов давлением, например комбинированного выдавливания. Эта технология позволяет получить требуемое изделие без значительных трудозатрат [1-3]. Для повышения энергоэффективности и улучшения качества изделий может применяться различный по форме инструмент. В работе будет рассмотрено влияние формы заходной поверхности на возможность образования поверхностных дефектов, повреждаемость и износ инструмента на основе проведенного компьютерного моделирования в программе QForm [4-9]. Были подвержены сравнению два инструмента, пуансона, которые отличаются формой поверхности, которая осуществляет внедрение в металл (рис. 1).

б

Рис. 1. Схемы перед началом операций 141

а