АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ АЛЮМИНИЕВОЙ ЗАГОТОВКИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.73.01

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ АЛЮМИНИЕВОЙ

ЗАГОТОВКИ

В.Э. Подтягин

Исследовано влияние геометрической формы заготовки на напряженно-деформированное состояние при горячей объемной штамповке деталей типа стакан. Приведены схемы и описаны условия штамповки.

Ключевые слова: горячая объемная штамповка, стакан, деталь, напряжения, деформации, алюминий.

Детали или полуфабрикаты, имеющие форму стакана, применяются в оружейном производстве и машиностроении и получаются в основном вытяжкой с утонением стенки или объемной штамповкой. Однако существует необходимость в изготовлении стаканообразных деталей не с прямой формой стенки и дна. В этом случае самым оптимальным подходом является использование технологии горячей объемной штамповки [1-5].

В данной работе будет проведено исследование ГОШ описанной выше детали, при этом она изготовлена из алюминиевого сплава АД0 (ГОСТ 4784-97). Было проведено исследование наиболее оптимальной формы заготовки для штамповки. Геометрия инструмента и заготовок представлена на рис.1. Исследование проведено с использованием ППП Deform. Использовались 2 заготовки:

1 - цилиндр, высотой 22 мм, диаметром 40 мм (рис. 1, а).

2 - цилиндр, высотой 40 мм, диаметром 30 мм (рис. 1, б).

И определялись интенсивности напряжений и деформаций на разных этапах формирования требуемой геометрии (рис. 2 и 3) у каждого вида заготовки.

Стоит упомянуть про температуру штамповки, которая составляла 400°C. Число конечных элементов составило 32000. Учитывалось также трение, которое по Зибелю равнялось 0,12. Инструмент считается жестким, а заготовка пластичной.

Анализируя картину течения материала, можно сказать, что наиболее благоприятным является течение заготовки, имеющей меньшую высоту и больший диаметр. Помимо этого, наблюдается повышенные значения интенсивности деформаций и большая зона их распределения при штамповке высокой заготовки. Так, при деформировании высокой заготовки интенсивность деформаций в зоне перехода дна в стенку составила 3,3, а для заготовки высотой 22 мм - 2,6. На краю стенки для меньшей по высоте заготовки этот же параметр составил 1,05, а для высокой заготовки - 2,7. Интенсивности напряжений имеют схожую картину распределения, и в зоне перехода дна в стенку и на краю стенки интенсивность напряжений имеет большее значение для более высокой заготовки, чем для более короткой.

а б

Рис. 1. Схема расположения заготовки и инструмента в начальной стадии моделирования

Рис. 2. Распределение интенсивности напряжений на различных стадиях горячей объемной штамповки

Рис. 3. Распределение интенсивности деформаций на различных стадиях горячей объемной штамповки

Для штамповки заготовки высотой 40 мм потребовалось усилие равное 0,15 МН, а для деформирования заготовки высотой 22 мм - 0,13 МН.

Таким образом, для горячей объемной штамповки для получения алюминиевой детали типа стакан с искаженной геометрией стенки и дна целесообразнее использовать заготовку с наименьшей высотой из числа исследуемых, что связано с наименьшей силой формоизменения, а также с более благоприятным напряженно-деформированным состоянием.

331

Список литературы

1. Сторожев М. В. Ковка и объемная штамповка стали. Справочник. М.: Машиностроение, 1967. Т. 1. 435 с.

2. Семенов Е.И. Ковка и штамповка. Справочник. М.: Машиностроение, 1985. Т. 1. 567 с.

3. Яловой Н.И., Тылкин М.А., Полухин П.И. Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением. М.: Высшая школа, 1973. 513 с.

4. Полухин П.И., Тюрин В.А., Давидков П.И., Витанов Д.Н. Обработка металлов давлением в машиностроении. М.: Машиностроени. 1983. 280 с.

5. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. Справочник. М.: Машиностроение, 1980. 157 с.

Подтягин Валентин Эдуардович, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE STRESSED-DEFORMED STATE AT THE HOT VOLUME STAMPING

OF ALUMINUM BILLET

V.E. Podtyagin

The influence of the geometric shape of the workpiece on the stress-strain state during hot volumetric stamping of glass-type parts is investigated. Schemes are given and stamping conditions are described.

Key words: hot forging, glass, part, stress, strain, aluminum.

Podtyagin Valentin Eduardovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University