CC BY
12
Lazarev Vitaliy Aleksandovich, mpf-tula(a)„rambler, ru, Russia, Korolev, Tactical Missiles Corporation,
Korotkov Viktor Anatolievich, candidate of technical sciences, mpf-tula(q),rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Platonov Valeriy Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula(a),rambler, ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983:539.974
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ОТБОРТОВКЕ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ
С.Н. Ларин, A.A. Пасынков, Г.А. Нуждин
Представлено продолжение исследований изотермической отбортовки в режиме кратковременной ползучести заготовок из высокопрочных материалов, основанных на верхнеграничной теореме пластичности. Получены зависимости влияния технологических параметров процесса на силовые режимы и предельные возможности формоизменения. Полученные результаты пригодятся при проектировании технологических процессов изотермической отбортовки в режиме кратковременной ползучести и конструировании инструментальной оснастки. Исследования выполнены на базе метода конечных элементов.
Ключевые слова: отбортовка, кратковременная ползучесть, сила, напряжения, формоизменение.
В данной работе представлены результаты исследования, основанного на базе метода конечных элементов процесса отбортовки листовых изделий из высокопрочных материалов в изотермических условиях. Схема рассматриваемой операции приведена на рис. 1.
Исследования выполнены в среде программного комплекса Qform 2D/3D для титанового ВТ6С (ог = 210МПа ; ое = 340МПа ; П = 150МПа) сплава. Расчеты выполнены при следующих геометрических характеристиках заготовки: s = 1, 2, 4 мм; различных коэффициентах трения // = 0,1, 0,4, 0,8 и скоростях деформирования V = 0,01... 1 мм / с.
На рис. 2 приведены ЗБ-модели заготовки и инструмента. Предполагалось, что деформирование проводится на гидравлическом прессе силой 50 МН при постоянной температуре деформирования 930 °С.
276
Рис. 1. Схема изотермической отбортовки
Рис. 2. ЗБ-модели инструмента и заготовки: 1 - матрица; 2 - пуансон; 3 - заготовка
На рис. 3 - 7 представлены схемы распределения критических напряжений в заготовке для различных значений трения, скорости, толщин заготовки и радиусов закруглений пуансона. По анализу данных схем можно сделать выводы о том, что напряжения не превышают своих критических величин. Наиболее подвержены разрушению наружные части заготовки в месте перехода цилиндрической части в дно и фланец.
а
б
в
Рис. 3. Схема к оценке разрушения заготовки при изотермической отбортовке (т = 0,1; V = 0,1 мм / с; Я = 5 мм): а - б = 1 мм; б - б = 2 мм;
в - б = 4 мм
а б
в
Рис.4. Схема к оценке разрушения заготовки при изотермической отбортовке (m = 0,1; V = 0,1 мм / с; R = 10 мм): а — s = 1 мм ; б — s = 2 мм ; в — s = 4 мм
278
На рис. 8 - 10 показаны зависимости изменения критических напряжений от толщины материала заготовки, трения между инструментом и заготовкой и скорости деформирования.
а
б
в
Рис. 5. Схема к оценке разрушения заготовки при изотермической отбортовке (б = 1 мм; V = 0,1 мм/ с; Я = 5 мм):
а - т = 0,15; б - т = 0,5 мм; в - т = 0,8 мм
в
Рис. 6. Схема к оценке разрушения заготовки при изотермической отбортовке (б = 2 мм; V = 0,1 мм/с; Я = 5 мм): а - т = 0,15; б - т = 0,5 мм; в - т = 0,8 мм
в
Рис. 7. Схема к оценке разрушения заготовки при изотермической отбортовке (5 = 2 мм; т = 0,1; Я = 5 мм):
а — V = 0,01 мм/с; б — V = 0,1 мм/с; в — V = 1 мм/с
СТ,
МПа
0,65 -0,6 -■
0,55 -■
0,5 -
0,45 -■
0,4 -■
0,35 -■
0,3 41
Рис. 8. Зависимость изменения критического напряжения от толщины материала заготовки
(т = 0,1; V = 0,1 мм/ с; Я = 5 мм)
о,
МП а
0,45 0.4 0,35 0,3 0,25 0,2
015 0,25 0,35 0,45 0,55 065 0,75 М
Рис. 9. Зависимость изменения критического напряжения от коэффициента трения (б = 2 мм; V = 0,1 мм/с; Я = 5 мм)
а,
МП а
0,43 0,46 0,44 0,42 0,4 0,3 а 0,36 0,34 0,32 0,3
0 0,2 0,4 0,6 о,а V, мм/с
Рис. 10. Зависимость изменения критического напряжения от скорости деформирования (б = 2 мм; т = 0,1; Я = 5 мм)
Из анализа приведенных выше зависимостей можно сделать следующие выводы: с увеличением трения и скорости деформирования критическое напряжение возрастает.
На рис. 11 - 14 представлены графические зависимости изменения силы процесса от трения, скорости деформирования, толщины заготовки и радиуса закругления матрицы, основанные на широком круге исследований, проведенных в программном комплексе QFORM 3Б.
281
Рис. 11. Зависимость силы отбортовки от трения
(5 = 2 мм; V = 0,1мм/с; Я = 5 мм)
Рис. 12. Зависимость силы отбортовки от скорости перемещения инструмента (5 = 2 мм; т = 0,1; Я = 5 мм)
Рис. 13. Зависимость силы отбортовки от толщины заготовки
( V = 0,1 мм/с; т = 0,1; Я = 5 мм) 282
Рис. 14. Зависимость силы отбортовки от радиуса закругления матрицы ( V = 0,1 мм/с; т = 0,1; ^ = 2 мм)
Установлено, что с увеличением коэффициента трения, скорости перемещения пуансона, толщины заготовки и уменьшением радиуса закругления матрицы сила деформирования растет.
Полученные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными и данными, полученными на основе верхнеграничной теоремы пластичности. Их можно использовать при проектировании технологических процессов изотермической отбортовки.
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ 14-08-00066 а и гранта правительства Тульской области ДС/128.
Список литературы
1. Изотермическое формоизменение анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести / С. С. Яковлев, С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, В.И. Трегубов, А.В. Черняев. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
2. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
3. Романов К.И. Механика горячего формоизменения. М.: Машиностроение. 1993. 240 с.
4. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: УПИ, 2001. 836 с.
5. 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.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, проф., тр—и1а@,гатЪ1ег.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нуждин Георгий Анатолиевич, mpf-tiilaarambler.ru, Россия, Москва, Орган по сертификации систем качества «Консерсиум»
STUDY OF POWER MODE AND LIMITING PARAMETERS IN ISOTHERMAL FLANGING MODE SHORT-TERM CREEP
S.N. Larin, A.A. Pasynkov, G.A. Nuzhdin
Continuation of researches of an isothermal otbortovka in the mode of short-term creep of procurements from the high-strength materials based on the verkhnegranichny theorem of plasticity is provided. Dependences of influence of technological process parameters on the power modes and limiting opportunities of forming are received. The received results will be useful when designing engineering procedures of an isothermal otbortovka in the mode of short-term creep and designing of the tool equipment. Researches are executed based on a finite-element method.
Key words: flange, short-term creep strength, voltage, forming.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nuzhdin Georgiy Anatolievich, mpf-tnla aramhler. ru, Russia, Moscow, Organ by Quality System Certification "Konsersium "
