CC BY
6
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.77; 621.7.043
АНАЛИЗ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОРТОГОНАЛЬНОГО ГОРЯЧЕГО
ВЫДАВЛИВАНИЯ
А. А. Пасынков, Н.С. Мальцева
В работе представлены результаты исследований операции ортогональное выдавливания прутковой заготовки в горячем состоянии. Установлено влияние степеней деформации, скоростей деформирования и контактного трения на силы, действующие на деформирующих элементах штампа.
Ключевые слова: горячее формоизменение, ортогональное выдавливание, силы, исследование.
Различного рода тройники используются в топливной аппаратуре как соединительные элементы [1-5]. Процессы горячего деформирования позволяют обеспечить изготовление полуфабрикатов данных изделий. При формоизменении таких деталей возникают значительные силы. Поэтому вопрос оценки сил при ортогональном формоизменении актуален. В статье исследовано влияние степеней деформации, скоростей деформирования на силы, действующие на деформирующих элементах штампа. На рис. 1 представлена схема исследуемой операции. Исследование базировалось на результатах моделирования в комплексе DEFORM. Диаметр прутковой заготовки равен Dq = 40
мм. Диаметры выходного отверстия матрицы Dj = 15...45 мм. Исследовалось влияние величин скоростей перемещения пуансонов V = 0,03...10 мм/с и трения m = 0,1...0,4.
Рис. 1. Схема ортогонального выдавливания
На рис. 2 представлен график зависимости сил, действующих на деформирующих элементах штампа от относительного диаметра выдавливаемого отростка.
520
Рис. 2. График зависимости Р, Н от Б / Б
Установлено, что увеличение относительного диаметра выходного отверстия матрицы с 0,4 до 1,1 приводит к снижению сил на деформирующих элементах в 3 раза.
На рис. 3-5 представлены зависимости влияния скоростей перемещения давящих пуансонов на значения сил на них.
Кр мм ¡с
Рис. 3. График зависимости Р, Н от V (Б\_/ Бо = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
Из рис. 3 видно, что при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы, равного 0,4 рост скорости перемещения инструментов с 0,03 до 10 мм/с приводит к росту сил в 3,8 раза .
Р, н
340000
240000
140000
Кр мм! с
Рис. 4. График зависимости Р, Н от V (Б]/ Б = 0,75): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
Из рис. 4 видно, что при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы, равного 0,75 рост скорости перемещения инструментов с 0,03 до 10 мм/с приводит к росту сил в 3,2 раза
Рис. 5. График зависимости P, Н от V (DDq = 1 ): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
Из рис. 5 видно, что при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы, равного 1,0 рост скорости перемещения инструментов с 0,03 до 10 мм/с приводит к росту сил в 2,3 раза.
Установлено влияние значения контактного трения на силы деформирования. На рис. 6-8 даны графики зависимости сил, действующих на деформирующих элементах штампа от значений контактного трения.
р,н
600000
550000
500000
Рис. 6. График зависимости s от m (Di/ Dq = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
р:н
320000
280000
240000
200000
Рис. 7. График зависимости s от m (Di/ Dq = 0,75): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
Из рис. 6-7 видно, что при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы, равного 0,4 рост контактного трения с 0,1 до 0,4 мм/с приводит к росту сил на 12 %, при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы,
522
равного 0,7 интенсивность роста сил составляет 20% и при величине относительного диаметра выходного отверстия матрицы, равного 1,0 интенсивность роста сил составляет 25%.
Р,Н]---
200000 180000 160000 140000
ОД 0,2 0,3
Рис. 8. График зависимости s от m (Di /Do = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения
Анализируя результаты можно сказать, что как степень деформации, так и скорость перемещения инструмента оказывают значительное влияние на силу деформирования. При больших степенях деформаций влияние скорости деформирования на силу возрастает. Так же выявлено, что при меньших степенях деформаций возрастает влияния коэффициента контактного трения на силу деформирования.
Работа выполнена в рамках гранта ректора ТулГУ.
Список литературы
1. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.
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. Чудин В.Н., Пасынков А. А. Верхнеграничные оценки давления при плоском нестационарном деформировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 3. С. 56-63.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мальцева Анталья Сергеевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF POWER REGIMES OF ORTHOGONAL HOT EXTRUSION
A.A. Pasynkov, N.S. Maltseva
The paper presents the research results of the operation of orthogonal extrusion of a bar stock in a hot state. The influence of the degrees of deformation, rates of deformation and contact friction on the forces acting on the deforming elements of the stamp is established.
Key words: hot forming, orthogonal extrusion, forces, research.
523
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Maltseva Antalya Sergeevna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В ЗАГОТОВКЕ ПРИ ПРЯМОМ ВЫДАВЛИВАНИИ
И. А. Чижов
Проводится компьютерное моделирование прямого выдавливания полуфабриката в программе QForm. Приводятся данные о напряженно-деформированном состоянии в заготовке в процессе ее формоизменения.
Ключевые слова: выдавливание, давление, горячее, штамповка, напряжения, деформации.
Проблема изучения напряженного и деформированного состояния стоит очень остро для большинства процессов ОМД, что связано с необходимостью изучения того, как тот или иной процесс, или геометрия инструмента влияет на качество детали [1,2,3].
В данной работе проводится исследования (схема процесса приведена на рис. 1) интенсивности деформаций (рис. 2), интенсивности напряжений (рис. 3) и средних напряжений (рис. 4) в полуфабрикате в различных температурных условиях при прямом выдавливании.
Рис. 1. Схема процесса
Деформирование заготовки, выполненной из стали 10 происходит с помощью виртуального компьютерного моделирования в QForm. Материал принимается изотропным, упрочняющимся [4, 5]. Коэффициент трения составляет 0,1. При этом рассматривается 3 температурных режима:
1 - температура заготовки 20°С, температура инструмента 20°С;
2 - температура заготовки 20°С, температура инструмента 600°С;
3 - температура заготовки 1100°С, температура инструмента 600°С.
