CC BY
5
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-130-134
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ СИЛ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ПРОШИВКЕ
ОТВЕРСТИЙ В ТРОЙНИКАХ
И.С. Хрычев, А.В. Харченко
Исследована операция прошивки трех отверстий полуфабрикатах, полученных изотермическим ортогональным выдавливанием в разъемных матрицах. Предполагается, что деформирование осуществляется тремя перемещающимися с одинаковой скоростью пуансонами. Выполнена оценка изменения силовых параметров данного процесса при разных режимах деформирования.
Ключевые слова: прошивка отверстий, горячее деформирование, силы.
В статье рассмотрен процесс формоизменения, заключающийся в формировании отверстий в полуфабрикатах, представляющих собой сплошные металлические тройники. При объемном деформировании прутковых заготовок из высокопрочных сплавов на основе стали и цветных материалов возникают значительные силы на деформирующих инструментах, что накладывает определенные ограничения на применяемое прессовое оборудование и величины степеней деформации. Предлагается обеспечить нагрев заготовок до температур рекристаллизации и производить прошивку в рекомендуемом интервале скоростей деформирования [1-4].
Проведем исследование, позволяющее установить влияние скоростей дефор-
мирования при горячем формоизменении для разных величин редукций ( ^ =
Щ - Dp D2
¿2 — Б—
и Г2 = —2-— ) на значения сил на каждом из деформирующих пуансонов.
¿2
Принималось, что прошивка отверстий производилась в тройниках из сплава ВТ6, температура нагрева 900°С. Предполагалось, что температура в процессе прошивки не изменяется. Размеры исходной заготовки: ¿1 = 40 мм; ¿2 = 30...40 мм. Размеры деформирующих пуансонов: Бд = 24...35 мм; Б— = 24...35 мм.
В процессе моделирования задавались одинаковые скорости перемещения пуансонов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Для обеспечения рекомендуемого диапазона скоростей деформаций, скорости деформирования принимались равными V = 3 мм/мин.
На рис. 1 показана расчетная схема процесса прошивки отверстий.
:
D,
D;
Рис. 1 Схема горячей прошивки отверстий
130
Было выполнено исследование изменения значений сил на деформирующих инструментах в течении процесса деформирования. На рис. 2 даны зависимости их изменения в течение прошивки для значений редукций 7 = 72 = 0,65 (а) и 7 = 72 = 0,36 (б) при Б1/ Б2 = 1.
Р,Н
Р,Н
180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 О
„ 2
/ /1 А
/
¿г
//
1
ч
1
0,2
а
0.8
0,4 0,6
б _
Рис. 2. Графики зависимости силы Р от относительной величины Н 1, 2 — горизонтальные пуансоны; 3 — вертикальный пуансон
Из рис. 2 видно, что при одинаковых степенях деформации, силы на всех деформирующих инструментах в целом одинаковы. Только для вертикального пуансона отличается характер изменения сил на начальном этапе. Максимальные значения сил практически идентичны.
На рис. 3 даны зависимости влияния значений редукций в горизонтальном и вертикальном направлениях на величины сил деформирования.
а б
Р,Н
160000 120000 80000 40000 0
0,25 0,35 0.45 0,55 Г[
в
Рис. 3. Графики зависимости Р от 7 : а— 7*2 = 0,25; б — 7*2 = 0,35; в - 7*2 = 0,5 ; 1 — горизонтальный пуансон;
2 - вертикальный пуансон
131
1 _ 2
Установлено, что при прошивке силы на вертикальных пуансонах на 5 % меньше чем на горизонтальных с уменьшением значений редукций г\. При увеличении
1 деформирующие силы на вертикальном пуансоне становятся больше по значению
чем на горизонтальных.
На рис. 4 и 5 даны графики изменения сил при прошивке в зависимости от относительного хода инструмента при разных величинах редукций при £ / £2 = 1 и
/ £2 = 1,3 соответственно.
РН
2000 00 150000 1000 00 50000 0
х 4
~ 3
,2
Х1
0,2
0,4
0,6
0,8
Рис. 4. Графики зависимости Р от И :1 - г = 12 = 0,65; 2 — Г1 = 12 = 0,51; 3 - 1 = г2 = 0,36 ; 4 - 1 = г2 = 0,25
Р,Н
100000 80000 60000 40000 20000 О
/2
г -----/__
0,2
0,4
0,6
0,8
Рис. 5. Графики зависимости Р от И :
1 - г = 0,65, г2 = 0,36 ; 2 - ц = 0,51, г2 = 0,15
Установлено, что силы деформирования резко растут до величины хода инструмента И = 0,2. Затем наступает стационарная стадия. И до конца хода силы практическим не меняются. Уменьшение величин редукций Г1 и Г2 с 0,65 до 0,25 приводит
к росту сил в 3,0 раза.
На рис. 6 даны графики влияния величин редукций на выходе из матрицы на силы прошивки при £>1 / £>2 = 1.
Р,Н
160000 120000 80000 40000
о
0.25 0.35 0.45 0.55 Г]
Рис. 6. Графики зависимости Р от 1\:
1 - г2 = 0,25; 2 - г2 = 0,36; 3 -г2 = 0,51; 4 - г2 = 0,65
132
1 3 4
■7е-—
-
На рис. 7 даны графики влияния величин редукций на выходе из матрицы на силы прошивки при D / D2 = 1,3 .
Р,Н
160000 120000 80000 40000 0
0,25 0.35 0,45 0,55
Рис. 7. Графики зависимости P от 7: 1 - r2 = 0,15 ; 2 — Г2 = 0,35
Установлено, что для относительного диаметра вертикального отростка Di / D2 = 1 с ростом значения редукции 7 c 0,25 до 0,65 силы деформирования растут
для значения редукции в вертикальном направлении r? = 0,25 в 2,5 раза. Для значения
редукции в вертикальном направлении Г2 = 0,36 силы увеличиваются в 2,9 раза. Для
величин редукции в вертикальном направлении r2 = 0,51 силы растут в 3 раза.
Для относительного диаметра вертикального отростка D1 / D2 = 1,3 с ростом значения величины редукции r1 c 0,25 до 0,65 силы деформирования увеличиваются для значений редукции в вертикальном направлении Г2 = 0,15 в 2,8 раза, а при Г2 = 0,35 силы увеличатся в 2,4 раза.
Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8
Список литературы
1. 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.
2. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 440445.
3. 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.
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465
Хрычев Иван Сергеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Харченко Антон Витальевич, студент, mpf-tula@,rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
1
2
ANALYSIS OF CHANGES IN FORCES DURING ISOTHERMAL PUNCHING
OF HOLES IN TEE
I.S. Khrychev, A.V. Kharchenko
The operation of piercing three holes in semifinished products obtained by isothermal orthogonal extrusion in split dies has been investigated. It is assumed that the deformation is carried out by three punches moving at the same speed. The assessment of the change in the force parameters of this process under different modes of deformation is made
Key words: hole piercing, hot deformation, forces.
Khrychev Ivan Sergeevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University.
Kharchenko Anton Vitalievich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-134-137
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РИФЛЕЙ НА ВНУТРЕННЕЙ И НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТЯХ ОБОЛОЧКИ
С.С. Яковлев
В работе описывается новый метод нанесения сетки рифлей одновременно на внутренней и наружной поверхности заготовки. Проведено моделирование процесса в программе QForm, и приведены его результаты.
Ключевые слова: рифление, сетка рифлей, поверхность оболочки, обработка металлов, оболочка, метод.
Существуют несколько способов для получения оболочек на внешней поверхности которых нанесена сетка рифлей [1-3]. К ним относятся как методы обработки металлов давлением, резанием, так и различные электрохимические. Аналогичная картина наблюдается касательно способов нанесения сетки на внутренней поверхности цилиндра [4-6]. В данном случае применяются подобные же технологии.
Однако операций одновременного нанесения и внутренних, а наружных рифлей на данный момент не известно, что приводит к необходимости разработки новых способов и устройств. К новому способу можно отнести изготовление сетки рифлей на обеих сторонах цилиндрической заготовки за счет проталкивания заготовки в полость между рабочей оправкой и матрицей, на которых нанесены специальные клиновые спиральные выступы.
Новый способ заключается в выполнении двух операций. На первой (рис. 1) осуществляется проталкивание заготовки 5 в полость между рабочей оправкой 2 и матрицей 1. На матрице и оправке нанесены спиральные клиновые выступы 3 и 4 с углом подъёма а. При проталкивании происходит вращение заготовки вокруг своей оси во время формообразования рифлей локальным деформированием. В результате как на внешней, так и на внутренней поверхности оболочки образуются углубления, рифли. При этом выступы инструментов изготавливаются с требуемой формой и размерами. Далее, после проталкивания заготовки через зазор между инструментами производится съем полуфабриката.
