АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ В ГЛАДКОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.983; 539.374

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ В ГЛАДКОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕ

Л.Е. Гололобова

Приводятся результаты напряженно-деформированного состояния заготовки при холодном комбинированном выдавливании прутковой стальной заготовки в гладкой цилиндрической матрице. Получены зависимости влияния геометрических характеристик инструмента на напряжения, деформации и силы.

Ключевые слова: комбинированное выдавливание, гладкая матрица, холодная штамповка, анализ.

Рассмотрен процесс выдавливания стальной прутковой заготовки диаметром 40 мм и высотой 25 мм в гладкую цилиндрическую матрицу. Диаметр матрицы принимался ровным Вм =40 мм. На рис. 1, а представлена схема процесса. Интерес представляет оценка напряжений, деформаций и сил выдавливания в зависимости от относительного диаметра пуансона, радиуса скругления инструмента. Считали, что деформирование осуществляется перемещением верхнего пуансона, нижний остается неподвижным. Диаметры пуансонов принимались равными £>и1 = Эп2 = 20,30,35 мм.

Рис. 1. Схема операции

Для исследования влияния геометрических параметров пуансонов на силу выдавливания был выполнен ряд опытов в среде программы DEFORM. По их результатам были построены зависимости влияния ре-

D 2 — (D 2 — D 2 ) дукции R = м к м2-^.

dm

На рис. 2 даны зависимости влияния редукции и коэффициента трения на значения растягивающих нормальных напряжений для разных значений величины скругления рабочих кромок пуансонов. На рис. 3 даны зависимости влияния редукции на значения сжимающих нормальных напряжений.

с. МПа

2Х

Ч1

, МПа

1х

ч2

а б

Рис. 2. Зависимость влияния редукции на растягивающие нормальные напряжения: а - Яп = 1 мм; б - Яп = 3 мм; 1 - т = 0,08 мм; 2 - т = 0,12

а. МП а

а. МП а

2\

М

1х

\2

а б

Рис. 3. Зависимость влияния редукции на сжимающие нормальные напряжения: а - Яп = 1 мм; б - Яп = 3 мм; 1 - т = 0,08 мм; 2 - т = 0,12

Анализ данных зависимостей показал, что рост редукции приводит к росту и сжимающих и растягивающих напряжений, но для сжимающих напряжений в отличие от растягивающих зависимость влияния редукции носит противоположный характер. Для растягивающих напряжений с ростом редукции до значения 0,55....0,6 происходит рост их величин на 15...20 %, затем интенсивность роста их величин заметно снижается. Для растягивающих напряжений до значения 0,55.0,6 напряжения практически не изменяются, а затем начинается рост их величин на 15.20 %. С увеличением радиуса скругления пуансона с 1 до 3 мм напряжения растут на 10 %. Рост величины трения приводит к росту напряжений на 10 %.

На рис. 4 даны зависимости влияния редукции и коэффициента трения на значения силы на деформирующем пуансоне для разных значений величин скругления рабочих кромок пуансонов.

479

РжН

Р.кН

2-—

2 >

— \1

а

б

Рис. 4. Зависимость влияния редукции на силу на деформирующем пуансоне: а - Яп = 1 мм; б - Яп = 3 мм; 1 - т = 0,08 мм; 2 - т = 0,12

Анализ данных зависимостей показал, что рост редукции с 0,2 до 0,4 приводит к снижению силы на пуансоне на 10 %, а затем со значения редукции 0,4 до 0,8 сила растет на 50 %. Увеличение радиуса скругления пуансона с 1 до 3 мм сила растет на 5%. Рост величины трения приводит к росту сил на 10 %.

Работа выполнена под руководством д.т.н., проф. Ларина С.Н.

Работа выполнена в рамках гранта администрации Тульской области ДС/ 155.

Список литературы

1. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Булычев В.А. Анализ течения металла при комбинированном выдавливании стальных заготовок с плоскоконусным инструментом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 355-360.

2. Ларин С.Н., Трегубов В.И., Исаева А.Н., Ларина М.В. Напряженно-деформированное состояние заготовки в процессе комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 375-381.

3. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Недошивин С.В., Исаева А.Н. Оценка напряженно-деформированного состояния изделия при комбинированном выдавливании прутковой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 3. С. 454-460.

4. Чудин В.Н., Пасынков А. А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.

5. 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.

Гололобова Любовь Евгеньевна, магистрант, тр(-Ш1а@,гатЫег.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE STRESSED-DEFORMED STATE AT COMBINED EXTRUSION IN THE SMOOTH CYLINDRICAL MATRIX

L.E. Gololobova

The results of the stress-strain state of the workpiece during cold combined extrusion of a steel bar stock in a smooth cylindrical matrix are presented. The dependences of the influence of the geometric characteristics of the tool on stress, strain and force are obtained. Key words: combined extrusion, smooth matrix, cold stamping, analysis.

Gololobova Lyubov Evgenievna, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.77.07

СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА ПРИ БОКОВОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

И.А. Чижов

Проводится исследование процесса бокового выдавливания, а именно соловые параметры и износ матрицы. Приводятся графики нагрузки и распределение параметра износа при горячем и холодном выдавливании.

Ключевые слова: износ инструмента, силовые параметры, боковое выдавливание, моделирование.

Одной из проблем ОМД являются износ инструмента, происходящий при выдавливании. Метод анализа износа любого инструмента, применяемого в процессах обработки металлов давлением представлен в программном комплексе QForm. Поэтому целью данной работы данной работы является рассмотрение износа матрицы выдавливания по параметру pressureRunout в программе QForm (рис. 1 и 2). В связи с тем, что выдавливание является одним из самых распространенных на практике методов ОМД, то вопрос об износе и долговечности инструмента стоит наиболее остро [1-3].

[>.<>»22 о.окао шнои

МЮ16

дот (.№»12 одоои О.«™ ».ода» о.ооам в.оите о.<шм

-0.ГЮСС0

охвЩ

И.(ШМ

Рис. 1. Износ матрицы при холодном выдавливании