CC BY
5
Черняев Алексей Владимирович, д-р техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нгуен Ван Тинь, аспирант, tinhnguyenvanl003@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYTICAL SOLUTION BY THE SLIDING LINE METHOD OF THE PROBLEM OF INSURING A TAPERED TOOL INTO A HALF-SPACE UNDER THE CONDITIONS OF AXIAL SYMMETRY
G.V. Panfilov, A.V. Chernyaev, V.T. Nguyen
The problem of indentation of a smooth conical tool into a half-space with the formation of a rectilinear bead under the conditions of an axisymmetric plastic flow of a deformable material by the analytical method of slip lines is solved. The geometric and power parameters of the process under study have been established. A comparative analysis of the results obtained with the well-known Hill's solution is carried out.
Key words: axisymmetric plastic flow, analytical method of slip lines, indentation of a tapered
tool.
Panfilov Gennady Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chernyaev Aleksey Vladimirovich, doctor of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nguyen Van Tinh, postgraduate, tinhnguyenvanI003@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-457-461
АНАЛИЗ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБЖИМА ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК С ЛОКАЛЬНЫМ НАГРЕВОМ
А.А. Пасынков, Н.С. Мальцева
Рассмотрена операция обжима труб из титанового сплава с локальным нагревом зоны деформации и поддержанием ее постоянной температуры. В процессе обжима осуществляется также утонение стенки краевого элемента оболочки. Установлено влияние габаритов заготовки на силу операции.
Ключевые слова: обжим, локальный нагрев, сила, анализ, совмещенные процессы.
Деформирование титановых сплавов требует соблюдения режимов обработки, обеспечивающих снижение силовых нагрузок на инструмент и минимизирующих потерю устойчивости оболочек [1-4]. Вследствие этого выполнена оценка влияния режимов обработки и габаритов заготовок при обжиме титановых труб на силу и возможности протекания процессов.
Предполагается, что трубная заготовка нагревается локально непосредственно в инструменте до температуры 900°С. При деформировании осуществляется подогрев зоны деформации поддерживается постоянной, что обосновывается низкими скоростями деформирования.
На рис. 1 дан эскиз процесса обжима с локальным нагревом.
а б
Рис. 1. Схема процесса до (а) и после (б) операции
Диаметр заготовки по внешнему контуру принимался 150...250 мм. Толщина стенки 10...15 мм. Матрица имела конический рабочий профиль с углом 15° . Коэффициент обжима принимался равным 0,65.
На рис. 2 даны схемы оболочек, полученных в ходе деформирования, справедливые для заготовок различных диаметров и толщин.
I
V
П
1 2
3 4
Рис. 2. Схемы оболочек, полученных в ходе деформирования: 1 - О = 150 мм, я = 10 мм;
2 - О = 150 мм, я = 15 мм; 3 - О = 220 мм, я = 10 мм; 4 - О = 220 мм, я = 15 мм
(V = 5мм/ мин, к = 0,65, р, = 0,1)
Установлено, что при деформировании оболочек меньшей толщины увеличивается возможность образования складок на их боковой поверхности. Возможность возникновения складок на боковых поверхностях при одинаковой их толщине растет с увеличением диаметра оболочек.
На рис. 3 даны схемы распределения средних нормальных напряжений в оболочках различных диаметров и толщин на двух этапах при реализации рассматриваемого процесса.
Stress- Mean (MF'a) 110
| l
4
Рис. 3. Схемы распределения средних нормальных напряжений в оболочках: 1 - О = 150 мм, я = 10 мм; 2 - О = 150 мм, я = 15 мм; 3 - О = 220 мм, я = 10 мм; 4 - О = 220 мм, я = 15 мм (V = 5мм / мин, к = 0,65, р = 0,1)
1
2
3
Установлено, что обеспечение деформирования титановых оболочек с локальным нагревом и поддержанием температуры формоизменения постоянной позволяет обеспечить их благоприятное напряженное состояние. Растягивающие напряжения для всех исследуемых размеров изделий не превышают 11 МПа, сжимающие - 40 МПа. Изменение толщин и диаметров оболочек не оказывает влияния на их напряженное состояние.
На рис. 4 даны графики зависимостей силы обжима для различных диаметров и толщин заготовок.
Р,
150 167,5 1S5 202,5 ММ
Рис. 4. Графики зависимостей силы обжима от относительных габаритов изделий: 1 - s = 10 мм; 2 - s = 15 мм; 3 - s = 20 мм
Из рис. 4 установлено, что при увеличении диаметра титановых оболочек с 150 мм до 220 мм наблюдается рост сил обжима на 22 % для толщины s = 10 мм, на 25 % для толщины s = 15 мм и на 32 % для толщины s = 20 мм. Увеличение толщины оболочек с 10 до 20 мм приводит к росту сил в 12 раз. С ростом толщины интенсивность роста сил деформирования увеличивается.
На рис. 5 даны графики зависимостей силы обжима от скоростей деформирования оболочек.
Рост скоростей перемещения инструмента с 5 мм/мин до 50 мм/мин приводит к росту сил обжима в 6 раз для меньших значений диаметра оболочек и в 5 раз для оболочек большим диаметром.
2 ч
Чч
5 20 35 V, мм/мин
Рис. 5. Графики зависимостей силы обжима от скоростей деформирования оболочек
1 - D = 150 мм; 2 - D = 220
Выполнена оценка влияния режимов обработки и габаритов заготовок при обжиме титановых труб на силу операции. Установлено влияние скоростей деформирования на силу обжима. Определено напряженное состояние оболочек различных диаметров.
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.
460
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. 440-445.
3. Голенков В.А., Яковлев С.П., Головин С.А., Яковлев С.С., Кухарь В.Д. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов; 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
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мальцева Анталья Сергеевна, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF ISOTHERMAL COMPRESSION OF LOCAL HEATED PIPE BILLS
A.A. Pasynkov, N.S. Maltseva
The operation of crimping titanium alloy pipes with local heating of the deformation zone and maintaining its constant temperature is considered. In the process of crimping, the wall of the shell edge element is also thinned. The influence of the dimensions of the workpiece on the force of the operation is established.
Key words: crimping, local heating, force, analysis, combined processes.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Maltseva Antalya Sergeevna, student, sulee@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-461-464
ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПЛИТ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
О.Ю. Кузьмина, Н.С. Мальцева
Исследована операция изотермического формирования рельефной поверхности на плитах из титанового ВТ6 сплава. Проанализирован влияние скоростей формоизменения на характер деформирования.
Ключевые слова: выдавливание. ребристая поверхность, изотермическое деформирование.
Рельефные плоские панели из цветных сплавов могут быть применимы в различных летательных аппаратах в качестве элементов корпусов [1-4]. Их возможно получать различными методами металлообработки. Самими распространёнными являются электроэрозионная обработки и механическая обработка. В статье рассмотрена технология изготовления таких изделий, заключающаяся в горячем деформировании плит из титанового сплава жестким инструментом рельефной формы при низких скоростях деформирования. Данный способ позволит добиться значительного повышения экономии материала заготовки и достичь больших степеней деформации [1-4]. Моделирование данной технологии будет осуществлено в среде программы DEFORM. Предполагается, что деформированию подвергаются габаритные плиты из титанового сплава ВТ6. При моделировании рассмотрен участок плиты. Выполненное моделирование позволяет выявить напряженное состояние плит, силовые режимы и повреждаемость.
