CC BY
10
4. Яковлев С.С., Чижов И.А., Павлушин В.О. Напряженно-деформированное состояние при изготовлении трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 172-177.
5. Пасынков А. А., Гололобова Л.Е. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 370-375.
Подтягин Валентин Эдуардович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
STRESS AND DEFORMED STA TE AT AXISYMMETRIC VOL UME FORMING
V.E. Podtyagin
Using the software package, the stressed and deformed state is analyzed during ax-isymmetric volumetric hot stamping of a part under various conditions offriction between the tools and the workpiece. The results of studying the fracture parameter in the workpiece are also presented.
Key words: stresses, die forging, axial symmetry, hot forging, volumetric deformation.
Podtyagin Valentin Eduardovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
И В. Юрков
Приводятся результаты компьютерного моделирования процесса комбинированного выдавливания. Были получены сведения об износе инструмента и графики силы процесса.
Ключевые слова: износ инструмента, повреждаемость, параметры, давление, температура.
При обработке металлов давлением штамповый инструмент подвергается интенсивному износу, что приводит к необходимости его восстановления. Такая необходимость снижает производительность и повышает штучную стоимость детали [1,2,3]. Поэтому экономически выгодно оптимизировать форму инструмента, менять режимы обработки и прибегать к иным методам для повышения стойкости инструмента.
Поэтому рассматривается (методами компьютерного моделирования процессов в ПО QForm) процесс получения втулки (рис. 1) методом комбинированного выдавливания при отличающихся температурах. Так были выбраны следующие температуры штамповки заготовки из стали 22К: 20, 600 и 1100 градусов Цельсия.
Реализуемый методами компьютерного моделирования процесс происходит по схеме (рис. 2). Где 2 - заготовка, являющаяся жесткопластической, а 1 и 3 - штамповая оснастка. Заготовка представляет собой твердое тело, цилиндрической формы высотой 15 мм и диаметром 40 мм.
Рис. 1. Трехмерная модель заготовки, разрезанная секущей плоскостью
Рис. 2. Трехмерная модель: 1 — пуансон; 2 — заготовка; 3 — матрица
Расчет износа проводился для матрицы и пуансона для комбинированного выдавливания, так как именно эти инструменты подвержены более значительному износу из-за высоких удельных давлений и непосредственного контакта с заготовкой. Именно по давлению и будет анализироваться износ инструмента, а точнее по критерию ргеБ-БигеКипОШ;, который отражает величину контактного давления. [4,5,6].
Рассматриваемый критерий в графическом виде с привязкой к конкретным инструментам при различных температурных режимах штамповки представлены на рис. 3 и 4.
а
б
Рис. 3. Износ пуансона, проводимого при температуре процесса: а - 20°С, б - 600°С, в - 1100°С
565
в
в
Рис. 4. Графики технологической силы при температуре процесса: а - 20°С; б - 600°С; в - 1100°С
Наибольшему износу подвержены скругленные грани пуансона, контактирующие с заготовкой, а также зона перехода плоской грани в углубление матрицы. Для данных зон был составлен график (рис. 5).
0,012
О 0,01 з
£ 0,008
0 0,006 а
Й 0,004
г
1 0,002
Износ пуансона Износ матрицы
0 200 400 600 800 1000 1200
Температура процесса, градусы Цельсия
Рис. 5. График величины износа
График свидетельствует о том, что с увеличением температуры штамповки существенно снижается износ как матрицы, так и пуансона. При этом с увеличением температуры с 20°С до 600°С параметр ргеввигеЯипОШ; снижается более чем на 70% для обоих инструментов, а с увеличением с 20°С до 1100°С - происходит снижение износа на 90%.
Помимо износа, еще одним экономически важным параметром является технологическая сила необходимая для проведения операции штамповки, так по этому критерию выбирается оборудование, и чем нагрузка выше, тем дороже пресс. Для каждой из выбранных температур при проведении моделирования были получены графики технологических сил, представленных на рис. 5.
566
0
а б
в
Рис. 6. Графики технологической силы процесса, проводимого при температуре: а - 20°С; б - 600°С; в - 1100°С
Судя по графикам, максимальная технологическая сила присуща процессу без нагрева заготовки, а минимальная сила наблюдается в случае нагрева заготовки до 1100°С, что связано с изменением механических характеристик.
Таким образом, данное исследование показывает, что с увеличением температуры комбинированного выдавливания, характеристика износа инструмента существенно снижается, в данном случае до 90%.
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. 355-359.
2. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Исследование распределения температур в процессе горячей объемной штамповки трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 191-193.
3. Чижов И. А. Силовые параметры и износ инструмента при боковом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 5. С. 481-483.
4. Никишкин А.Е. Влияние смазки на силовые параметры и опасность разрушения заготовки при высадке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 326-328.
5. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет, 2001. 836 с.
567
6. Яковлев С.С., Платонов В.И., Черняев А.В. Математическое моделирование операции изотермического обратного выдавливания анизотропных трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 75-84.
Юрков Иван Владимирович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE COMBINED EXTRUSION PROCESS
I.V. Yurkov
The results of computer simulation of the combined extrusion process are presented. Information was obtained on tool wear and component damage.
Key words: tool wear, damageability, parameters, pressure, temperature.
Yurkov Ivan Vladimirivich, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77.01; 621.7.011
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ДЕТАЛИ «ГОРЛОВИНА»
А.В. Шивцова, Р.С. Благочиннов
В работе рассматриваются вопросы проектирования технологического процесса изготовления детали «горловина» с использованием заготовок различной конфигурации. Приведены расчеты силовых режимов, напряженного и деформированного состояния заготовок. Показаны преимущества и недостатки каждого из рассматриваемых способов формообразования.
Ключевые слова: сила, отбортовка, формовка, инструмент, заготовка, технологический процесс.
В различных областях машиностроения широкое применение находят цилиндрические изделия с переменным диаметром. Такие изделия могут являться элементами топливных баков, различных емкостей, переходников, кожухов и т.д. К ним могут предъявляться особые требования по разнотолщинности при работе в условиях высоких давлений, по удельной прочности и жесткости при эксплуатации изделий с высокими статическими и динамическими нагрузками. В зависимости от предъявляемых требований к готовому изделию, проектируется технологический процесс его изготовления [1-4].
Рассмотрим различные варианты технологических процессов изготовления детали «горловина», показанной на рис. 1.
Моделирование технологии получения детали проводилось на базе программного пакета QFORM 3D по двум вариантам. В качестве заготовок использовались:
по первому варианту круг диаметром 121 мм;
по второму варианту круг диаметром 121 мм с отверстием в центре диаметром
40 мм.
