CC BY
12
Список литературы
1. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. в 2 ч. Ч. 2. 3-е изд. перераб. и доп. Механические испытания. Конструкционная прочность. М.: Машиностроение, 1974. 368 с.
2. ГОСТ 10510-80. Метод испытания на выдавливание листов и лент по Эриксену. М.: Изд-во стандартов, 1993. 6 с.
Вилимок Ярослав Александрович, магистрант., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGA TION OF BIAXIAL STRESS STA TE BY ERIKSENMETHOD
Y.A. Vilimok
Studies drawing of a spherical dome under scheme of the stress state that is close to biaxial stretching.
Key words: spherical dome, drawing, sheet metal, finite element method, height
limit.
Vilimok Yaroslav Aleksandrovich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.771
АНАЛИЗ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ В МАТРИЦУ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО
СЕЧЕНИЯ
А.А. Пасынков, Н.С. Пасынкова, Е.Н. Пальчун
Установлены закономерности изменения значений силы деформирования в очаге деформации при обратном выдавливании прутковой заготовки из труднодефор-мируемых цветных сплавов в режиме кратковременной ползучести. Приводится теоретическое обоснование использование режима изотермической штамповки исследуемых цветных сплавов. Исследование выполнено на мазе метода конечных элементов.
Ключевые слова: обратное выдавливание, прутковые заготовки, напряжение, очаг деформации, обработка давлением.
При обратном выдавливании прутковых заготовок возникают значительные напряжения и силы деформирования, которые влияют на формирование качества изделия и ограничивают используемое оборудование. В связи с этим в работе исследованы силовые параметры обратного выдавливания прутковых заготовок [1-5]. На рис. 1 представлены расчётные
404
схемы исследуемого процесса. Анализ будет выполнен на основе результатов моделировования выдавливания прутковой заготовки в программном комплексе DEFORM. Предполагалось, что материалом заготовки являлись сплавы ВТ6 и АМг4. Процесс проходит при температурах: 450 и 900 °С. Изделие имеет следующие соотношения размеров: r = Dl/ D0 = 66/70 = 0,95; r = Dl/ D0 = 60/70 = 0,85; r = Dl/ D0 = 54/70 = 0,75; r = Dx/ D0 = 44/70 = 0,62
П
Рис. 1. Схемы обратного выдавливания
Выполнено исследование силы выдавливания при разных параметрах трения, скорости деформирования и величинах степени деформации. На рис. 2 дана зависимость силы выдавливания от относительной величины хода инструмента, которая принималась как отношение величины текущего хода инструмента к конечному. Данная зависимость справедлива для алюминиевого сплава при редукции г = 0,85 и разных начальных температурах заготовки.
ЛкН
70ОТ 6000 5000 4000 3000 2000 1000 О
Т=20°С
Т=450°С
\ .
0,2 0,4 0,6 О,!
Рис. 2. Зависимость силы выдавливания от относительной величины
хода инструмента (АМг4, г = 0,85)
Из данной зависимости видно, что увеличение температуры заготовки положительно сказывается на величине силы. Обеспечение температуры алюминиевого сплава, при которой реализуется вязкопластическое
405
течение позволяет снизить силу в 5...7 раз. Меняется и поведение графика силы в процессе деформирования. Кривая силы становится равномерной, без резких скачков в конце хода.
На рис. 2 показана зависимость силы выдавливания от величины редукции для исследуемых металлов.
Р,кН
4000
2000
ВТ6
ц АМг4
0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9
Рис. 3. Зависимость силы выдавливания от величины редукции
Из анализа рис. 3 следует, что с ростом редукции до 0,75 сила выдавливания растет не более чем на 3.5 %. При величинах редукции 0,75 и выше начинается резки рост силы, значение которой становится больше в 3 раза.
На рис. 4 показана зависимость силы выдавливания от скорости деформирования для исследуемых металлов при разных значениях редукции.
ЛкН
ВТ6
АМг4
Р.кН
АМг4
%
чвт 5
8 9 V, мм/с
7 3 9 V, мм/с
а
Р, кН
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 О
б
В1(1
\АМг4
1 2 3 4 5 Б 7 8 Э V, мм/с
в
Рис. 4. Зависимость силы выдавливания от скорости деформирования:
а - г = 0,75; б - г = 0,85; в - г = 0,95 406
Результаты анализ данных графических зависимостей позволяют сказать, что увеличение скорости с 1 мм/с до 10 мм/с приводит: к росту силы при величине редукции 0,75 на 6 % для сплава АМг4, на 20 % для сплава ВТ6; к росту силы при редукции 0,85 на 8% для сплава АМг4, на 50 % для сплава ВТ6; к росту силы при величине редукции 0,95 на 60 % для сплава АМг4, на 73 % для сплава ВТ6. В целом можно сказать, что влияние скорости деформирования становится заметнее с увеличением значения редукции. Для титанового сплава изменение скорости перемещения пуансона оказывает большее влияние на изменение силы выдавливания.
На рис. 5 показана зависимость силы выдавливания от от коэффициента трения.
ВТ6
\
_ —----
X АМг4
0,05 ОД 0,15 0,2 Ц
Рис. 5. Зависимость силы выдавливания от коэффициента трения
Из анализа рис. 5 можно сказать, что с ростом коэффициента трения сила выдавливания начинает расти на 40 % для сплава АМг4 и на 20 % для сплава ВТ6.
На рис. 6 представлена зависимость силы выдавливания от относительной величины хода инструмента для алюминиевого сплава при редукции r = 0,85 и разных условиях трения.
Р.кН
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 О
О ОД 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 ^
Рис. 6. Зависимость силы выдавливания от относительной величины хода инструмента (r = 0,85): 1 - пуансон со стандартной геометрией; 2 - пуансон с пояском (ц = 0,25); 3 - пуансон с пояском (ц = 0,05); 4 - пуансон с пояском и матрицей с выемками для сокращения поверхности трения; 5, 6 - схемы с активным трением
407
В представленной зависимости линия 4 справедлива для матрицы, выполненной с несплошной ребристой поверхностью в виде выемок для снижения длины контактного трения. Линии 5, 6, 7 соответствуют случаям с активным трением, обеспечиваемым перемещением матрицы в направлении противоположном движению пуансона. Данные линии справедливы для случаев со скоростями перемещения матрицы 0,5, 1, 2 мм/с. Скорость перемещения пуансона 10 мм/с. Анализ полученной зависимости показал, что пуансон с геометрией, обеспечивающей постоянный контакт с заготовкой (линия 1) по всей длине дает максимальную величину силы. Пуансон с рабочим пояском, обеспечивающей сокращенную поверхность трения (линия 2) в начале хода дает аналогичную линии 1 величину силы. Затем сила становится меньше на 80 %, чем в случае с простой геометрией пуансона. Использование матрицы с уменьшенной площадью контакта (линия 4) сильно картину не меняет. Использование активного трения (линии 5, 6) позволяет добиться снижения силы в начале хода инструмента. Начиная с относительной величины хода 0,5 кривая изменения силы выравнивается с линиями 2,4. Наибольшее снижение силы дает снижение ко-эффицента трения до 0,05 с использованием пуансона с рабочим пояском, обеспечивающим сокращение поверхности трения (линия 3).
Полученные результаты могут помочь в назначении технологических режимов процесса обратного выдавливания трубных заготовок в матрицу цилиндрического сечения в изотермическом режиме.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов [и др.]. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.
2. Zhengyang Cai, Min Wan, Zhigang Liu, Xiangdong Wu, Bolin Ma, Cheng Cheng Thermal-mechanical behaviors of dual-phase steel sheet under warm-forming conditions // International Journal of Mechanical Sciences. 2017, Volume 126. P. 79-94.
3. Verena Krusel, Peter Birnbaum, Andreas Kunke, Rafael Wertheim Metastable material conditions for forming of sheet metal parts combined with thermomechanical treatment // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2016. Volume 65 Issue 1. P. 301-304.
4. Aksenov S A, Chumachenko E N, Kolesnikov A V, Osipov S A Determination of optimal gas forming conditions from free bulging tests at constant pressure // Journal of Materials Processing Technology. 2015. Volume 217. P. 158-164.
5. Kyung-Hun Leea, Byung-Min Kim Advanced feasible forming condition for reducing ring spreads in radial-axial ring rolling International // Journal of Mechanical Sciences. 2013. Volume 76. P. 21-32.
408
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пальчун Екатерина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF POWER MODES OF REVERSE EXTRUSION OF A BAR BILLET INTO A CYLINDRICAL CROSS-SECTION MATRIX
A.A. Pasynkov, N.S. Pasynkova, E.N. Palchun
The laws of change in the values of the deformation force in the deformation zone during the reverse extrusion of the bar stock from hard-deformed non-ferrous alloys in the short-term creep mode are established. A theoretical rationale is given for the use of the isothermal stamping mode of the investigated non-ferrous alloys. The study was performed on the ointment of the finite element method.
Key words: reverse extrusion, bar stocks, stress, deformation zone, pressure treatment.
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Palchun Ekaterina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
