АНАЛИЗ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБЖИМА С УТОНЕНИЕМ СТЕНКИ ЗАГОТОВКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.77; 621.7.043

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-2-508-511

АНАЛИЗ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБЖИМА С УТОНЕНИЕМ СТЕНКИ ЗАГОТОВКИ

НС. Пасынкова, О.Ю. Гурова

В статье рассмотрена операция обжима титановой трубной заготовки в условиях горячего деформирования. Особенностью рассмотренной операции является меньшая чет толщина заготовки величина зазора между оправкой и внутренней стенкой матрицы. Установлено влияние условий деформирования на характер формоизменения.

Ключевые слова: горячее деформирование, обжим, формоизменение, утонение

стенки.

При обжиме трубных заготовок происходит увеличение толщины стенки заготовки в ее части, подвергаемой деформации [1-5]. В статье рассмотрена операция изотермического обжима трубы. Проанализирован характер влияния зазора между деформирующим элементом штампа и оправкой на формирование геометрических характе-

ристик детали. Принималось, что толщина стенки заготовки t =

(^нар Dвн )

2

= 5 мм.

Величина зазора между матрицей и оправкой принималась не меньше чем толщина стенки исходной заготовки. Зазор принимался равным г = Оматр — Оопр = 1,0... 1,5/.

Оценивалось влияние коэффициента обжима, скорости деформирования, и зазора на геометрию изделий, получаемых обжимом, силы деформирования и напряжения, действующих в объеме заготовки.

На рис. 1 представлена схема процесса.

/

^опр

А

нар

а

вн

Рис. 1. Схема обжима

Принималось, что операция проходит в условиях горячего формоизменения. Температура в очаге деформаций считалась постоянной, и равной 900°С. Влияние скорости перемещения исполнительного инструмента оценивалось в интервале 4...6 мм/мин. Коэффициент трения принимался равным 0,25. Анализ влияния технологических параметров характер формоизменения выполнен на базе моделирования в программе DEFORM.

Выполнялся ряд компьютерных расчетов с разной толщиной стенки на выходе из рабочего отверстия в матрице. На рис. 2 даны схемы результатов компьютерного моделирования обжима заготовки при коэффициентах обжима 0,6...0,8, угле конусности матрицы 15° и разных значениях зазора 2 .

V

Г

г = 1

г = 1

г = 1,4 а

V \

г = 1,2 б

г = 1,6

г = 1,4

г = 1

г = 1,2

Рис. 2. Схемы процесса: а - кобж = 0,6; б — кобж = 0,7; в - кобж = 0,8

Установлено, что несмотря на то, что медленное горячее деформирование позволяет добиться больших степеней деформации приводит к тому, что течение металла на свободных участках происходит менее прогнозируемо. Так для больших степеней деформации увеличение зазора сказывается отрицательным образом на геометрии стенки изделий на свободном участке, то есть на выходе из рабочей поверхности матрицы. В то же время при величинах зазора, меньших чем г = 1,4 приводит к сильному

росту толщины детали в коническом участке. Для коэффициента обжима кобж = 0,7

при зазоре наблюдается искажение вертикальной стенки изделия при г > 1,1. При ко-

в

эффициенте обжима ко^ж = 0,8 при исследуемых зазорах искажение вертикальной

стенки изделия на выходе из матрицы не наблюдается. Выявлено, что при больших степенях деформации стенка обжимаемого участка заготовки интенсивнее утолщается.

Кроме того, установлено что коэффициента обжима кобж = 0,6 при рассматриваемых значениях зазора между матрицей и оправкой не происходит поперечного складкообразования под матрицей. Для коэффициентов обжима кобж = 0,7 при 2 = 1... 1,2 и кобж = 0,8 при г = 1 формируется поперечная складка на свободном участке заготовки.

Выполнено исследование влияние величины зазора на силу деформирования. На рис. 3 показана зависимость изменения силы формоизменения от относительной величины хода инструмента при ко^ж = 0,6 и разных значениях зазора.

Р, Н

20000

1

3 -

4 ~ ---- -

0,2

0,4 0,6

О,В

ь

Рис. 3. График зависимости Р, Н от И : 1 - г = 1; 2 - г = 1,2 ; 3 - г = 1,4 ; 4 - г = 1,6

Из рис. 3 видно, что исследуемый процесс условно можно разделить на два этапа. Первый этап - обжим. На данном этапе происходит монотонный рост силы деформирования. Второй этап - это совмещенный процесс обжима и калибровки стенки детали. На данном этапе наблюдается резкий рост сил.

На рис. 4 показана зависимость изменения силы формоизменения от коэффициента обжима ко^ж и разных значениях зазора.

Рис. 4. График зависимости Р, Н от ко^ж: 1 - г = 1; 2 - г = 1,2 ; 3 - г = 1,4

Установлено, что при увеличении степеней деформации (уменьшении коэффициента обжима) происходит рост сил в 2,5 раза для случая с относительной величиной зазора г = 1, в 3,5 раза для случая с относительной величиной зазора г = 1,2 . При величине зазора г = 1,4 с уменьшением ко^ж с 0,7 до 0,6 сила растет в 2 раза. Увеличение зазора с г = 1,0 до г = 1,4 приводит к снижению сил в 4 раза.

Таким образом результаты моделирования позволили выявит влияние степени деформации и зазора между матрицей и оправкой на характер формоизменения и силы деформирования.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-08-00541.

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. № 10. С. 440-445.

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.

5. Пасынков А. А., Недошивин С.В., Абрамов С. С. Анализ напряженного состояния при изотермическом обратном выдавливании прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. C. 473480.

Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Гурова Ольга Юрьевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF ISOTHERMAL CRIMPING WITH THINNING OF THE WORK WALL

N.S. Pasynkova, O.Yu. Gurov

The article deals with the operation of crimping a titanium pipe billet under conditions of hot deformation. A feature of the considered operation is the smaller even the thickness of the workpiece, the size of the gap between the mandrel and the inner wall of the matrix. The influence of deformation conditions on the character of deformation is established.

Key words: hot deformation, crimping, deformation, wall thinning.

Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Gurova Olga Yurievna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University