CC BY
22
Аккуратнова Анастасия Сергеевна, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE POWER PARAMETERS OF THE COMBINED PROCESS
HOODS AND SHUTDOWN
M.V. Gryazev, S.N. Larin, A.S. Akkuratnova
In the article, the results of studies based on computer modeling in the qform complex of the process of forming cylindrical products with simultaneous implementation of the drawing and flanging operations. In the course of the study, the radius of the matrix, the coefficient of friction, the stretching coefficient and the presence / absence of the clamping changed. The influence of these parameters on the strength of the process is established.
Key words: flanging, drawing, deformation, stresses, combination of operations,
force.
Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, rector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Akkuratnova Anastasiya Sergeevna, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК ПРИ ШТАМПОВКЕ
ОБЛИЦОВОК КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ МАЛОГО КАЛИБРА С ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНКИ
В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева
Приведен анализ, по выбору исходных заготовок при штамповке облицовок малого калибра в зависимости от угла ее раствора с переменной толщиной стенки вдоль образующей конуса воронки. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния материала в течении всего процесса нагружения.
Ключевые слова: кумулятивная облицовка, прутковая заготовка, штамповка, матрица, пуансон, деформация, обработка металлов давлением.
Наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности получили облицовки малого калибра с переменной толщиной вдоль образующей конуса воронки.
Ниже будут приведены результаты исследования по штамповке [1, 2] медных кумулятивных облицовок малого калибра с углом раствора от 30 до 90 градусов с переменной толщиной, геометрические размеры которых представлены на рис. 1.
Исследования напряженно-деформированного состояния и предельных возможностей формоизменения материала, силовых режимов рассмотрим на примере получения облицовки с углом раствора 60 градусов (рис. 1, б) из заготовки массой
3
m = 0.017кг и объемом V = 1876мм .
а б в
Рис. 1. Размеры облицовок малого калибра с переменной толщиной
В качестве исходных были выбраны заготовки, геометрические размеры и формы которых были обоснованы в результате проведенных исследований по устойчивому их позиционированию в полости матрицы перед началом процесса формоизменения (рис. 2).
Рис. 2. Геометрические размеры исходных заготовок
При формоизменении заготовки диаметром 16мм (рис. 2, а) максимальные степени деформации (рис. 3) в материале заготовки реализуются в ее донной части на поверхности контакта с пуансоном и достигают 500% и в этой же области в зоне контакта с матрицей материал испытывает деформации порядка 150%.
Рис. 3. Распределение пластических деформаций в заготовке с исходным диаметром 16мм в процессе ее деформирования (начало)
д
в
г
Рис. 3. Распределение пластических деформаций в заготовке с исходным диаметром 16мм в процессе ее деформирования (окончание)
Наибольшие значения параметра повреждаемости материала реализуется в верхней кромке заготовки, непрерывно возрастая от 0 до значения 0.9 на заключительной стадии процесса, что говорит о нарушении сплошности материала в процессе формоизменения (рис. 4).
Рис.4. Значения параметра Соекго/1_Ьа1кат в процессе деформирования заготовки с исходным диаметром 16мм
Анализ формоизменения заготовки диаметром 20мм (рис. 2, б) показал, что наибольшие деформации материала (рис. 5) возникают и развиваются на поверхности контакта его с закругленной частью пуансона достигая значений порядка 400%.
Наибольшая повреждаемость материала заготовки (рис. 6) в начальный момент времени реализуется в этой же области, а затем область наибольшей повреждаемости материала начинает реализовываться на верхней кромке изделия, достигая на заключительной стадии процесса значений равных 0.75. Это позволяет утверждать, о возможности разрушения материала в процессе формоизменения.
Картина процесса деформирования заготовки с диаметром 24мм (рис. 2, в) идентична предыдущему случаю и отличается только тем, что деформации по объему заготовки распределены более равномерно. Наибольшая повреждаемость (рис.7) материала реализуется на верхней кромке заготовки, достигая значений несколько превышая значения 0.6 на заключительной стадии процесса.
Макс, О Мин, О
MÊ
mm
ч 4 JQ
Макс. 2.09
Рис. 5. Распределение пластических деформаций в заготовке с исходным диаметром 20мм в процессе ее деформирования
В отличие от предыдущего случая при деформировании заготовки с диаметром 28мм (рис. 2, г) наибольшая повреждаемость материала (рис. 8) возникает и развивается в нижней части заготовки, достигая максимального значения в конце процесса 0.55, а на верхней кромке заготовки 0.2. Пластические деформации (рис.9) в этом случае колеблятся от 150% до 230%, достигая наибольших в донной части заготовки. В результате можно сказать, что данная заготовка будет деформироваться без разрушения.
Макс. О Мин. О
Рис. 6. Значения параметра Соекго/(_Ьа(Нат в процессе деформирования заготовки с исходным диаметром 20мм
190
Рис. 7. Значения параметра Cockroft_Latkam в процессе деформирования заготовки с исходным диаметром 24мм
Рис. 8. Значения параметра Cockroft_Latkam в процессе деформирования заготовки с исходным диаметром 28мм
Рис. 9. Распределение пластических деформаций в заготовке с исходным диаметром 28мм в процессе ее деформирования
Деформирование заготовки диаметром 34,6 мм и толщиной 2мм (рис. 2, г) приводит к нарушению сплошности материала заготовки связанной с локальным утонением материала в ее донной части (рис. 10).
Рис. 10. Картина, характеризующая деформирование заготовки диаметром 34.6мм
191
Сила процесса деформирования для всех выше перечисленных заготовок имела одинаковое значение порядка 1,25 МН.
Проведенный анализ показал, что наиболее целесообразно для получения готового изделия с углом раствора 60 градусов использовать заготовку толщиной 3 мм ± 0.5мм.
Аналогичные исследования проведенные для воронок с углом раствора 90 градусов и 30 градусов. Установлено, что для получения готового изделия с углом раствора 90 градусов (рис.1, а) наиболее целесообразно использовать заготовку толщиной в диапазоне от 2мм до 3 мм, а получение готового изделия с углом раствора 30 градусов (рис. 1, в) за один переход не возможно, вне зависимости от геометрических размеров заготовки.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 16-48-710824 и гранта правительства Тульской области ДС/80 от 19.07.2018.
Список литературы
1. Вопросы моделирования и конструирования кумулятивных зарядов: Учеб. пособие / М.С. Воротилин, С.В. Дорофеев, Л.Н. Князева, А.Н. Чуков. Тула: ТулГУ, 2003. 168с.
2. Киреева А.Е., Кухарь В.Д., Митин О.Н. Штамповка кумулятивных облицовок малого калибра из мерных прутковых заготовок // Кузнечно-штамповочное производство, 2017. Вып.10. С. 44-48.
Кухарь Владимир Денисович, д-р. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, Vladimir.D.Kuchar@tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доцент, kirealena@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE RA TIONALE FOR THE SELECTION OF INITIAL BILLETS IN FORGING FACINGS OF CUMULATIVE CHARGES OF SMALL CALIBER WITH VARIABLE WALL THICKNESS
V.D. Kukhar, A.E. Kireeva
The article presents an analysis of the choice of initial blanks in the stamping of small caliber facing depending on the angle of its solution with a variable wall thickness along the cone of the funnel. The stress-strain state of the material during the entire loading process is estimated.
Key words: the cumulative cladding, bar processing, forging, matrix, punch, deformation processing of metals by pressure.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical science, professor, manager of ka-thedra, Vladimir.D.Kuchar@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical science, docent, kirea-lena30@gmail.com , Russia, Tula, Tula State University
