Напряженно-деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана пуансоном с продольными пазами

ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК. 621.7, 539.3

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕРИАЛА ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО

СТАКАНА ПУАНСОНОМ С ПРОДОЛЬНЫМИ ПАЗАМИ

О.Н. Митин, В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева

В статье приведен анализ напряженно-деформированного состояния материала в стенки цилиндрической заготовки при ее редуцировании пуансоном с продольными пазами через гладкую коническую матрицу. Приведены результаты, характеризующие изменение гидростатического напряжения, интенсивности напряжений, компонент деформаций и температур, возникающих изменение в стенке стакана в процессе его редуцирования.

Ключевые слова: математическое моделирование, продольные пазы, пуансон, матрица, редуцирование, рифт.

Проанализируем основные характеристики напряженно-деформированного состояния материала в процессе редуцирования (рис.1) цилиндрического стакана пуансоном с продольными пазами.

Процесс нагружения заготовки разбивался на четыре этапа (рис.2). Математическое моделирование процесса формирования продольных прямоугольных выпуклых рифтов на внутренней поверхности стакана проводилось с помощью программного комплекса (£Рогт 20/30 [1].

Рис. 1. Схема процесса редуцирования: 1 - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица

первый этап

второй этап

третий этап

четвертый этап

Рис. 2. Геометрия заготовки на четырех этапах формоизменения

В процессе нагружения материал заготовки нагревается. Анализ показал, что температура в области образования прямоугольного выпуклого рифта на внутренней поверхности цилиндрического стакана распределена не равномерно по объему материала (рис.3).

первый этап

второй этап

третий этап четвертый этап

Рис. 3. Картина, характеризующая изменение температуры, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

374

По мере образования продольного рифта в процессе нагружения по высоте заготовке температура повышается. Наибольшее ее значение достигается на каждом этапе в максимальной точке области образования рифта.

На всех этапах формирования рифта металл претерпевает растяжения в области стенки, об этом свидетельствуют положительные значения гидростатического напряжения (рис.4), что сговорит о возможности разрушения материала в этой области.

переый этап второй этап

третий этап четвертый этап

Рис. 4. Картина, характеризующая изменение среднего напряжения &ср, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

На каждом последующем этапе значение гидростатического напряжения возрастает. При этом, наибольшее значение растягивающего среднего напряжения реализуется на каждом этапе в области касания заготовки и матрицу (рис.1).

Анализ картины распределения интенсивности напряжения (рис.5) показал, что ее значения в процессе формирования рифта изменяется не значительно и степень неоднородности значений в области образования рифта по высоте заготовке также сравнительно небольшая.

третий этап четвертый этап

Рис.5. Картина, характеризующая изменение интенсивности напряжения аг, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

При формировании рифта в металле заготовки реализуется пластические деформации (рис.6), которые могут достигать на первом этапе значения 60% .

первый этап второй этап

третий этап четвертый этап

Рис. 6. Картина, характеризующая изменение накопленной деформации £г, в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

По мере образования рифта по высоте заготовке максимальное значение остается постоянным и реализуется в той же области.

Работа выполнена по государственному заданию Министерства образования и науки Российской Федерации на 2012-2014 годы и грантам РФФИ.

Список литературы

1. Биба Н.В., Стебунов С.А. <^Богт 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением». 2008.

Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, mpf-

tula@rambler.ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,

Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-

tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

STRESS-STRAIN STATE OF MATERIAL IN REDUCTION CYLINDRICAL CUP PUNCHES

WITH LONGITUDINAL GROOVES

O.N. Mitin, V.D. Kukhar, A.E. Kireeva

The article is an analysis of the stress-strain state of the material in the wall of the cylindrical workpiece by reducing its punch with longitudinal slots through a smooth conical matrix. Results characterizing the change in hydrostatic pressure, stress intensity component strain and temperature change arising in a wall of a glass in the process of reduction.

Key words: mathematical modeling, longitudinal grooves, punches, dies, reducing,

rift.

Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, JSC «NPO «Splav»,

Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 539.374; 621.983

ВЛИЯНИЕ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОПЕРАЦИИ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ ТОЛСТОСТЕННЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ

ЗАГОТОВОК

В.Ю. Травин

Выявлены закономерности влияния анизотропии механических свойств на напряженное состояние, силовые режимы и предельные возможности деформирования при вытяжке с утонением толстостенных осесимметричных заготовок.

Ключевые слова: вытяжка с утонением, анизотропный материал, заготовка, пуансон, матрица, деформация, напряжение, сила, разрушение, механические свойства.

В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли толстостенные цилиндрические детали, изготавливаемые вытяжкой и вытяжкой с утонением стенки. К ним предъявляются повышенные требования к механическим характеристикам и показателям качества. Вытяж-