CC BY
3
3. Дмитриев А.М., Воронцов А.Л. Технология ковки и объемной штамповки. Объемная штамповка выдавливанием: учебник для вузов по специальности «Машины и технология обработки металлов давлением». Часть 1. М.: Высшая школа, 2002. 400 с.
Тутышкин Николай Дмитриевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESS ANALYSIS DURING SHAPING OF BODY AXIALLY SYMMETRIC ARTICLES WITH VARIABLE
WALL THICKNESS
N.D. Tutyshkin
Stress state is considered during cold volumetric stamping by extrusion of body axisymmetric articles with variable wall thickness. The analysis is based on the solution of a .system of basic equations describing the axisymmetric stress state of the plastic material. Recommendations for selection of tool steels for the studied cold die forming process are given.
Key words: plastic shaping, basic equations, stresses, process force, deforming tool.
Tutyshkin Nikolay Dmitrievich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.983
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-566-569
АНАЛИЗ ХОЛОДНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ АЛЮМИНИЕВОЙ ЗАГОТОВКИ ЧИСЛЕННЫМИ МЕТОДАМИ
А.В. Алексеев
Комбинированное выдавливание является популярной и часто встречаемой технологией в машиностроительном и ином производстве. Причем как правило объемное выдавливание в комбинированном режиме проходит в разъёмных матрицах, и зачастую температурный режим штамповки соответствует холодной обработке. Такой подход часто применяется при формоизменении пластичных материалов, таких как цветные металлы и сплавы. В данной работе проводится анализ комбинированного выдавливания алюминиевой заготовки при холодном режиме с помощью численного метода, а именно метода конечных элементов. Такой метод применим для компьютерного моделирования в программе QFORM. Исследование проводится с целью изучения объемного распределения температур, интенсивности напряжений и интенсивности деформаций в конечной стадии формоизменения. Приводится статистическое исследование полуфабриката по всему объему полуфабриката с распределением величин по размерным группам. Анализируются полученные компьютерным моделированием данные и делаются выводы об объемном распределении исследуемых в настоящей работе величин. Прогнозируются следующие цели по изучению объемного выдавливания сложной по конфигурации детали.
Ключевые слова: анализ, объемная штамповка, алюминиевая заготовка, комбинированное выдавливание, разъёмная матрица.
Для обработки металлов давлением характерно большое число различных операций, которые отличаются по скорости деформирования, характеру приложения нагрузки, форме заготовки и пр. [1-3]. Комбинированное выдавливание является популярной и часто встречаемой технологией в машиностроительном и ином производстве. Причем как правило объемное выдавливание в комбинированном режиме проходит в разъёмных матрицах, и зачастую температурный режим штамповки соответствует холодной обработке. Такой подход часто применяется при формоизменении пластичных материалов, таких как цветные металлы и сплавы.
Актуальным является изучение напряженного и деформированного состояния в заготовке и ее температурный градиент, что связано с необходимостью в комплексном анализе технологического процесса получения изделия [4-5]. Так в настоящей работе проводится изучение этих параметров при холодном комбинированном выдавливании сложного по форме изделия. Причем большой интерес представляет изучение именно исследование объемного распределения интенсивности деформаций, напряжений и температур. Поэтому было проведено компьютерное моделирование комбинированного выдавливания в программе QFORM [6-10]. И была определена статистика распределения температур, интенсивностей напряжений и деформаций по всему объему полуфабриката на последней итерации расчета модели (см. рис.). Деформировалась алюминиевая цилиндрическая заготовка из сплава АД0 при стандартных размерах и конфигурации сетки.
Технологии и машины обработки давлением
Я «» Л ГО И II IX I» 11 ПЗО
Тгт?рату|н Г"С
а
15 Ш <5 № Т5 90 105 1211 135 150 165 1Ю Интенсивность напряжении [МПа| б
ЕЯШЭ
» ЕЭ ..............—ЯШ.......................................................................
« ■..........
I...............................................................................................................
1?1.......................... ....................................................................................
ИИЬм, _I
3.5 -.0 1,5 га 2.5 5.0 15 1.5
Пластическая деформация П в
Распределение по объему детали величин температуры (а), интенсивности напряжений (б)
и деформаций (в)
В 55% объема полуфабриката температура не превышает 30°С, а в 5% материала температура более 80°С, таким образом установлено, что в заготовке температура материала повышается в результате деформационного изменения. В большинстве объема интенсивность напряжений не превышает 100 МПа, на некоторых участках напряжения возрастают на 80% до 180 МПа, которые являются граничными к инструменту, так же в этих областях наибольшие степени деформаций, которые в таких областях достигают 250-400%. В 70% объема материала интенсивность деформаций не превышает 50%.
Таким образом установлены основные характеристики напряженного и деформированного состояния, а также температуры по объему изделия, что позволяет предварительно оценить состояние материала после формоизменяющей операции.
Список литературы
1. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с.
2. Бабенко В.А., Бойцов В.П, Волик Ю.П. Объемная штамповка. Атлас схем и типовых конструкций штампов: Учеб, пособие для машиностроительных вузов. 2-е изд., перераб, и доп. М.: Машиностроение, 1982. 254 с.
3. Bogdanov S.B., Alekseev A.V., Gribachev Y.V. Comprehensive assessment of the production of a pipe billet with a flange by forging at various temperature conditions. 2021 J. Phys.: Conf. Ser. 2094 042060.
4. Кухарь В.Д., Коротков В.А., Яковлев С.С. Получение рифлей по способу их изготовления на внутренней поверхности цилиндрической оболочки // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 11(137). С. 3-7.
5. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 424 с.
6. Телегин И. В., Телегин В. В. Разработка процесса комбинированного выдавливания поковки в программе QFORM Современные материалы, техника и технологии. 2019. № 5(26). С. 222-226.
7. Гладков Ю.А., Резвых Р.В. Актуализация модели при расчете процессов холодной штамповки в QFORM 2D/3D // Инновационные технологии в автоматизированном машиностроении и арматуро-строении: Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию технологического факультета, Курган, 08-10 декабря 2010 года. Курган: Курганский государственный университет, 2010. С. 262-266.
8. Ларин С.Н., Ларина М.В., Трегубов В.И. Оценка влияния геометрических характеристик обратного выдавливания трубных заготовок на повреждаемость материала изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 350-354.
9. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Анализ напряженно-деформированного состояния при продольном наружном рифлении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10.С. 371-374.
10. Гасанов А.И. Комплексный анализ процесса штамповки головок крепежных изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 7. С. 364-366.
Алексеев Александр Владимирович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель - Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF COLD EXTR USION OF AL UMINUMBLANK BY NUMERICAL METHODS
A.V. Alekseev
Combined extrusion is a popular and common technology in engineering and other industries. Moreover, as a rule, volumetric extrusion in the combined mode takes place in split dies, and often the temperature regime of stamping corresponds to cold working. This approach is often used when forming ductile materials such as non-ferrous metals and alloys. In this paper, the analysis of the combined extrusion of an aluminum billet under cold conditions is carried out using a numerical method, namely the finite element method. This method is applicable for computer simulation in the QFORM program. The study is carried out in order to study the volume distribution of temperatures, stress intensity and strain intensity in the final stage of forming. A statistical study of the semi-finished product is given for the entire volume of the semi-finished product with the distribution of values by size groups. The data obtained by computer simulation are analyzed and conclusions are drawn about the volumetric distribution of the quantities studied in this work. The following goals are predicted for the study of volumetric extrusion of a part with a complex configuration.
Key words: analysis, forging, aluminum billet, combined extrusion, split die.
Alekseev Aleksandr Vladimirovich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor - Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
