АНАЛИЗ ФОРМЫ ДЕТАЛИ И ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

An experimental study of the metal flow during drawing-flanging of the ring shell is carried out.

Key words: shell, hood, flanging, tooling, workpiece, dividing grid.

Vilimok Yaroslav Aleksandrovich, postgraduate, vilimokya@yahoo. com, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.983

АНАЛИЗ ФОРМЫ ДЕТАЛИ И ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

В Н. Жерносек

Проведено исследование удлинения стальной заготовки при комбинированном выдавливании при различных температурах. Рассмотрены также и силовые параметры осуществления процесса.

Ключевые слова: технологическая сила, комбинированное выдавливание, форма детали, штамповка, нагрузка, удлинение.

В машиностроении часто применяются детали типа втулки, служащие, в основном, как переходники, крепежи или соединительные элементы. Такие детали чаще всего изготавливают из различных марки сталей с применением операций обработки металлов давлением, в частности, выдавливание [1 - 6].

При этом получение втулки может происходить как в горячем, так и холодном состоянии с применением операции выдавливания. Поэтому рассмотрим получение детали типа втулка (рис. 1) при нескольких температурах заготовки с помощью QForm.

Получение полуфабриката будет происходить с помощью комбинированного выдавливания цилиндрической заготовки в упрощенном штампе (рис. 2).

При реализации данной схемы метал перераспределяется в штампе, течет в углубление в нижней части матрицы, а также в зазор между пуансоном и матрицей. Заготовка выполнена из качественной углеродистой стали 22К и обладает изотропией механических свойств. Получение полуфабриката моделируется в трех режимах:

1 - При температуре заготовки и инструмента 20°C;

2 - При температуре заготовки и инструмента 600°C;

3 - При температуре заготовки и инструмента 1100°C.

Рис. 2. Схема инструмента с заготовкой: 1 — пуансон; 2 — заготовка; 3 - матрица

Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. Вып. 12

Р

Г

У

Рис. 1. Втулка в сечении

Далее будет проведен анализ течения материала и силовые параметры процесса. При отсутствии нагрева заготовки и инструмента технологическая сила комбинированного выдавливания составляет 350 кН, во втором варианте сила упала и составила уже 120 кН, а при самой высокой рассматриваемой температуре сила снизилась до 55 кН.

В различных температурных режимах штамповки скорость и направление течения материала может отличаться. На рис. 3 показаны получающиеся детали после остановки движения пуансона для соответствующих температурных режимов.

б

Рис. 3. Полуфабрикат после штамповки

а

в

В случае комбинированного выдавливания, металл перераспределяется в двух направлениях, а именно вверх (в зазор между оснасткой) и вниз (в углубленную полость матрицы). При различных температурах интенсивность течения материала в этих двух направлениях разные (таблица).

Размеры получаемого полуфабриката

Параметры 20°С; 600°С; 1100°С;

Высота верхней части (А), уу 17,74 18,11 18,30

Высота нижней части (В), мм 16,30 15,81 15,61

Начальная высота цилиндрической заготовки была равна 15 мм, исходя из данного значения было определено относительное удлинение в каждую сторону (рис. 4).

20 140 260 380 500 620 740 860 980 1100

Температура процесса, градусы Цельсия Верхня часть заготовки Ш Нижняя часть заготовки

Рис. 4. Относительное удлинение

556

Из графика видно, что с увеличением температуры процесса течение металла вверх, т.е. в зазор между пуансоном и матрицей увеличивается, при этом с увеличением температуры уменьшается величина нижней части детали. Таким образом, данное исследование отражает влияние температуры металла на интенсивность течения материала в разных направлениях при комбинированном выдавливании и может стать справочной при проектировании подобного процесса.

Список литературы

1. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Износ инструмента и критерий разрушения материала при объемной штамповке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 141-143.

2. Гололобова Л.Е., Чупеткин И.В., Чижов И.А. Влияние технологических параметров на бочкообразование при совмещении осадки и обратного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 163-167.

3. Никишкин А.Е. Исследование силовых параметров и износа инструмента при операции высадки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 333-336.

4. Леванов А.Н., Колмогоров В.Л., Буркин С.П., Картак Б.Р., Ашпур Ю.В., Спасский Ю.И. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1976, 416 с.

5. Богатов А.А., Мижирицкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.

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.

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

ANALYSIS OF THE FORM OF THE PART AND THE TECHNOLOGICAL FORCE WITH

THE COMBINED EXTRUSION

V.N. Zhernosek

A study of the elongation of a steel billet at combined extrusion at various temperatures has been carried out. The power parameters of the process are also considered.

Key words: technological force, combined extrusion, part shape, stamping, load, elongation.

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