CC BY
5
EVALUATION OF THE DEFORMED STATE OF THE WORKPIECE DURING DRAWING WITH THINNING OF THE WALL
S.N. Larin, A.N. Isaeva, P. V. Romanov
The article deals with the calculation of the strain state of semi-finished in the hood with wall thinning billets of steel 10 theoretical method using software package and experimental method of separating meshes. The distribution of the accumulated deformation over the cross-section of the shaped billet is shown. The main advantages and disadvantages of the selected research methods are given.
Key words: thinning hood, stresses, deformations, dividing grid, modeling.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Isaeva Anna Nikolaevna, engineer, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, JSC «SPLAV SPA» namedaftee A.Ganichev»,
Romanov Pavel Vitalyevich, student, mpf-tulaa ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОБЖИМЕ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
И.С. Хрычев, А.В. Харченко
Приводятся результаты исследований влияния коэффициента обжима и величины зазора между матрицей и оправкой на напряженное состояние заготовки в очаге деформации и на выходе из него. Установлены зависимости влияния исследуемых величин на максимальные значения растягивающих и сжимающих напряжений.
Ключевые слова: обжим, изотермическое деформирование, напряженное состояние.
В статье рассмотрена операция обжима трубы из титана ВТ6 через матрицу конического сечения. При реализации обжима ввиду особенностей течения металла происходит рост толщины стенки на выходе из очага деформации. В статье рассмотрена схема деформирования, при которой величина зазора между деформирующим инструментом и оправкой варьировалась от значения равного толщине материала
гл гл 1 ^ ^ ^ , „ (^нар — Dвн)
z = Вматр — вопр = 1,0t и д° величины z = Б^^тр — ®опр = 1,4t, где t =---
толщина стенки заготовки. Процесс обжима осуществляется в условиях рекристаллизации. Температура в области деформирования была равна 900°С . Коэффициент обжима варьировался в диапазоне кобж = 0,6...0,8. Скорость перемещения деформирующего инструмента принималась равной 10 мм/мин. Коэффициент контактного трения считался равным 0,1. Исследование выполнено посредством моделирования в программе DEFORM.
На рис. 1 представлена схема процесса.
Цнар
Рис. 1. Схема обжима
Анализ изменения напряженного состояния при разных технологических параметрах оценивался для трех точек в сечении заготовки. На рис. 2 представлена схема с их расположением.
1 \
/ \
1 \
1а
РЗ
Рис. 2. Схема с расположением точек
На рис. 3 представлена схема изменения максимальных напряжений в изделии в ходе операции.
Данные схемы позволяют оценить формирование различных областей в заготовке с разным напряженным состоянием.
На рис. 4 представлены зависимости изменения максимальных напряжений в изделии в процессе реализации обжима для рассматриваемых точек при коэффициенте обжима кобж = 0,6 и разных величин зазора между деформирующим инструментом и оправкой.
Из рис. 4 видно, что изменение зазора между деформирующим инструментом и оправкой приводит к изменению характера напряжений в контрольных точках. Изменение напряжений в точке 1 с увеличением зазора с г = 1,0/ до г = 1,4/ становится более равномерным. Для точек 2 и 3 он не меняется с изменением зазора. В точке 1 сжимающие напряжения снижаются в 8 раз. Растягивающие не меняются. Для точки 2 сжимающие напряжения растут на 20 %, растягивающие растут на 15 % до величины г = 1,2/, затем снова уменьшаются. Для точки 3 сжимающие напряжения снижаются на 50%, растягивающие растут в 2 раза до величины зазора г = 1,2/, затем снова уменьшаются.
Рис. 3. Схема изменения максимальных напряжений в изделии
(к0бж = 0,6...0,8, z = 1,1/)
ст, МП а
1
0,5
0 0,5
1
-1,5 -2 ■2,5
Г /2 ,3
0 0. !5\ о /
7 ^
1/
а
а, МП а
i о ■ 1
1
s х/
■—- / 0 /о. !5\ N5 С—J
3
Рис. 4. График изменения о, МПа от И : а - z = 1,0/; б - z = 1,2/;
в - z = 1,4/
На рис. 5 представлены зависимости изменения максимальных напряжений в изделии в процессе реализации обжима для рассматриваемых точек при коэффициенте обжима кобж = 0,7 .
Из рис. 5 видно, что напряжения в точке 1 с увеличением зазора между деформирующим элементом и оправкой с z = 1,0/ до z = 1,4/ меняют характер изменения своих значений в процессе деформирования. Для точек 2 и 3 он практически иденти-
28
б
в
чен. Для точки 1 напряженное состояние с ростом зазор становится более равномерным. Сжимающие напряжения в ней снижаются в 10 раз. Растягивающие в 1,5 раза. Для точки 2 сжимающие напряжения растут на 15%, растягивающие практически не изменяются. Для точки 3 сжимающие напряжения снижаются в 10 раз, растягивающие практически не изменяются.
а
а, МП а
2 1
О
-1 -2 -3 -4
1 2 ,3
/ /
0 0, 25 \ 0 б /о;
б
в
Рис. 5. График изменения о, МПа от И : а - г = 1,0/; б - г = 1,2/; в - г = 1,4/
На рис. 6 представлены зависимости изменения максимальных напряжений в изделии в процессе реализации обжима для рассматриваемых точек при коэффициенте обжима кобж = 0,8 .
а б
Рис. 6. График изменения о, МПа от И : а - г = 1,0/; б - г = 1,2/
Из рис. 5 видно, что характер изменения напряжений в точке 1 с ростом зазора становится более неравномерным. В точках 2 и 3 характер изменения напряжений становится менее неравномерным. Увеличение зазора приводит к снижению сжимающих напряжений только в точке 3.
Установлено влияние коэффициента обжима на значения напряжений в данных точках. Для точки 1 с увеличением коэффициента обжима с 0,6 до 0,7 сжимающие напряжения растут в 2раза. С ростом коэффициента обжима с 0,7 до 0,8 сжимающие напряжения снижаются в 3 раза. Для точки 2 с увеличением коэффициента обжима с 0,6 до 0,7 сжимающие напряжения не меняются. С ростом коэффициента обжима с 0,7 до 0,8 сжимающие напряжения снижаются в 5 раз. Для точки 3 с увеличением коэффициента обжима с 0,6 до 0,7 сжимающие напряжения растут в 3 раза. С ростом коэффициента обжима с 0,7 до 0,8 сжимающие напряжения снижаются в 1,5 раза.
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. Вып. 10. С. 440445.
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
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.
Хрычев Иван Сергеевич, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Харченко Антон Витальевич, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESS ANALYSIS IN ISOTHERMAL CRIMPING OF PIPE WORKS I.S. Khrychev, A.V. Kharchenko
The results of studies of the effect of the compression ratio and the size of the gap between the matrix and the mandrel on the stressed state of the workpiece in the deformation zone and at the exit from it are presented. The dependences of the influence of the investigated quantities on the maximum values of tensile and compressive stresses are established.
Key words: crimping, isothermal deformation, stress state.
Khrychev Ivan Sergeevich, student, mpf-tiila a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kharchenko Anton Vitalievich, student, mpf-tiila aramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
