CC BY
13
5. Kyung-Hun Leea, Byung-Min Kim Advanced feasible forming condition for reducing ring spreads in radial-axial ring rolling International Journal of Mechanical Sciences. 2013. Vol. 76. P. 21-32.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Гурова Ольга Юрьевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE INFLUENCE OF GEOMETRY OF A WORKING TOOL ON THE FORCE OF EXTRACTION OF A PIECE OF A ROUND SECTION IN A SQUARE
MATRIX
A.A. Pasynkov, O.Yu. Gurova
The process of extruding a bar stock of circular cross section in isothermal conditions is considered. The influence of the values of the radii of rounding of the working edges of the matrix and the punch on the behavior of the material at different values of the reduction is analyzed. The dependences of the influence of the radii of rounding of the working edges of the tool, the reduction and the speed of movement of the deforming tool on the force are obtained.
Key words: back extrusion, square tool, isothermal deformation.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Gurova Olga Yurievna, student, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИИ КРАЕВОЙ ЧАСТИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ ВЫДАВЛИВАНИИ ПРУТКА В КВАДРАТНУЮ
МАТРИЦУ
А.А. Пасынков, Н.С. Пасынкова, С.С. Абрамов
Исследовано формоизменение прутковой цилиндрической заготовки в матрицу квадратного профиля. Проанализировано влияние различных геометрических и технологических параметров на формирование краевой части детали.
Ключевые слова: обратное выдавливание, квадратная матрица, формоизменение, геометрия.
Процесс выдавливания прутковых заготовок круглого сечения в квадратную матрицу характеризуется неравномерностью течения материала на начальной стадии, вследствие которого происходит, прежде всего заполнение пространства между плоскими поверхностями рабочего
313
инструмента, а потом происходит формирование угловых частей изделия. Ввиду этого готовое изделие может получиться с неравномерной торцевой частью. Особенно это заметно при небольших величинах редукции. В статье рассмотрим формирование неравномерности геометрии концевой части изделия при различных режимах штамповки и разных параметрах геометрии рабочего инструмента.
Заготовкой служил пруток диаметром 60 мм и высотой 70 мм. Материал заготовки - сплав АМг4. Материал заготовки принимался изотропным. Ширина рабочего отверстия матрицы - 60 мм. Ширина пуансона - 52 мм. На рис. 1 представлена схема рассматриваемого процесса (а).
Рис. 1. Схема выдавливания
На рис. 2 представлены съемы, иллюстрирующие формирование геометрии изделия в процессе выдавливания.
9
Рис. 2. Формирование геометрии изделия в процессе выдавливания
Как видно из рис. 2 неравномерность на торцовой части изделия начинает формироваться на ранних этапах деформирования ввиду условий течения материала. К окончанию процесса формоизменения неравномерность геометрии концевой части изделия сильно не меняется. Рассмотрим разные варианты геометрических параметров инструмента на формирование геометрии изделия.
На рис. 3 представлены эскизы изделий в конечный момент деформирования для условия формоизменения при комнатной температуре и в нагретом состоянии.
ПП
а
б
в
Рис. 3. Эскизы готовых изделий:
а - Тзаг = 20°С, V = 50 мм/мин; б - Тзаг = 450°С, V = 50 мм/мин;
в - Тзаг = 450°С, V = 1 мм/мин
Как видно из рис. 2 изменение температурного режима штамповки не влияет на геометрию концевой части изделия. Но уменьшение скорости деформирования позволяет значительно выровнять торец изделия. На рис. 4 представлены эскизы изделий при разных сочетаниях величин скругле-ний рабочих кромок инструмента.
а
б
ППП
в
г д е
Рис. 4. Эскизы готовых изделий:
а - Яматр = 3 мм; Япанс = 3 мм'; б - Яматр = 3 мм'; Япанс = 6 мм';
в - Яматр = 3 мм; Кпанс =10 мм'; г - Кматр = 6 мм'; Япанс = 3 мм';
д - Кматр = 6 мм; Кпанс = 6 мм'; е - Кматр = 6 мм'; Кпанс = 10 мм
315
Из рис. 4 видно, что увеличение радиуса скругления донной части матрицы не приводит к выравниванию геометрии торцовой части изделия. Увеличение радиуса скругления пуансона приводи к заметному выравниванию торцовой части детали. Но в то же время полностью концевая часть изделия не выравнивается.
Для обеспечения реализации процесса выдавливания с минимизацией неравномерности торцовой части заготовки был скорректирован чертеж деформирующего инструмента. На рис 5 представлены его эскизы. Представлены эскизы пуансона, в котором реализовано скругление кромок с переменным радиусом от большего в углах до меньшего на боковой поверхности (рис. 5, а) и с вырезанной угловой частью для сокращения поверхности трения. Так же пуансоны со скошенными угловыми элементами (рис. 5, в, г), имеющие разные величины угла скоса.
а
б
Рис. 5 Эскизы пуансона с измененной геометрией
На рис. 6 представлены эскизы полученных изделий, первый из которых соответствует выдавливанию пуансону с кромками, скругленными неизменным радиусов, остальные соответствуют эскизами инструмента, приведенным на рис. 5.
пппг
а
б в г
Рис. 6. Эскизы готовых изделий
д
Из анализа полученных результатов видно, что наибольшего эффекта по выравниванию торцовой части детали позволяет добиться геометрия пуансона, приведенная на рис. 5, г, в которой глубина скошенного элемента значительно больше его высоты.
Установлено, что обеспечению формирования геометрии изделия способствует значительное снижение скоростных параметров процесса и обеспечение специальной геометрии рабочих кромок пуансона. Ввиду того что не всегда можно обеспечить низкие скорости деформирования созда-
316
в
г
ние специального профиля рабочих кромок пуансона, обеспечивающего получение хороших геометрических показателей детали, выглядит перспективным.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 332 с.
2. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.
3. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
4. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
5. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
6. Демин В.А., Черняев А.В., Платонов В.И., Коротков В.А. Методика экспериментального определения механических и пластических свойств материала при растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. №5. С. 66-73.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Абрамов Сергей Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE FORMA TION OF GEOMETRY OF THE EDGE PART OF THE PRODUCT WHEN EXTRUSING A BAR IN A SQUARE MATRIX
А.А. Pasynkov, N.S. Pasynkova, S.S. Abramov
The shape change of a cylindrical bar stock into a square profile matrix is investigated. The influence of various geometric and technological parameters on the formation of the edge part of the part is analyzed.
Key words: reverse extrusion, square matrix, shape changing, geometry.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Abramov Sergey Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
