CC BY
1
Гасанов Аббас Иса оглы, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наун., доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
COMPUTER SIMULATION OF THE EXTRUSION PROCESS A.I. Gasanov
The article examines in detail the effect of changing the height of the working tool belt on various parameters of the stamping process of an aluminum semi-finished product when using the reverse extrusion operation. Computer simulations were carried out, which were carried out with different tool configurations, differing in the height of the working edge of the punch. The results showed that increasing the height of the belt requires the use of greater technological force. This highlights the importance of selecting the correct tool configuration for an optimal stamping process. In addition, the study revealed that as the height of the girdle increases, the tensile stresses in the material increase. There is also a change in the intensity of deformations and the nature of stresses in the material. The general conclusion of the article is that changing the height of the flange has a significant impact on the parameters of the metal stamping process. Understanding these relationships is key to effectively optimizing the process and ensuring high quality parts produced. Further research in this direction may contribute to the development of more accurate and reliable methods for stamping these products.
Key words: computer modeling, metal forming, reverse extrusion, plastic forming, technological force.
Gasanov Abbas Isa ogly, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University.
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University.
УДК 621.73.01
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-296-297
АНАЛИЗ СЛОЖНОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ПУТЕМ КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ
Ю.С. Галкин
В данной статье рассматривается роль компьютерного моделирования в процессе штамповки листовых металлов, акцентируя внимание на важность учета коэффициента трения между заготовкой и инструментами. Автор подчеркивает, что выбор коэффициента трения позволяет минимизировать износ оборудования, увеличить срок его службы и сократить производственные расходы, а также улучшить свойства готовой детали. С использованием программного обеспечения для моделирования, такого как QForm проведены компьютерные моделирования процесса комбинированной вытяжки-отбортовки, показывающие, как различные коэффициенты трения влияют на результат пластического формоизменения металла. В работе представлены результаты четырех моделирований с разным коэффициентом трения, определены средние напряжения и интенсивности деформаций. Сделаны выводы о влиянии коэффициента трения на исследуемые параметры и приведены их распределения. Показано, что, хотя коэффициент трения практически не влияет на характер изменения средних напряжений, этот параметр процесса значительно влияет на интенсивность деформаций.
Ключевые слова: напряженное состояние, компьютерное моделирование, средние напряжения, обработка металлов давлением, интенсивность деформаций, вытяжка-отбортовка.
Компьютерное моделирование играет важную роль в современном мире проектирования и производства, позволяя значительно сократить время и затраты на разработку новой продукции, отладку технологических процессов и пр. Одним из примеров применения компьютерного моделирования является процесс штамповки листовых металлов [1]. Этот процесс подразумевает деформацию листа из цветных или черных металлов для придания ему необходимой формы, при этом необходим учет коэффициента трения между заготовкой и инструментами, поскольку он влияет как на качество конечного продукта, так и на износ оборудования, и на другие параметры процессов. Коэффициент трения напрямую влияет не только на качество поверхности, но и на возникающие в процессе штамповки напряжения и деформации, а также на усилия формообразования, повреждаемость и пр. Подбор оптимального параметра трения позволяет минимизировать износ оборудования, увеличить срок его службы и, как следствие, сократить производственные расходы, однако помимо этого и улучшить свойства детали [2-3].
Стоит отметить, что чем больше площадь контакта заготовки со штамповой оснасткой, тем выше влияние коэффициента трения на весь технологический процесс. Особенно важно его исследовать при реализации сложных методов формоизменения, включая комбинацию вытяжки и отбортовки. Так как этот процесс является сложным по характеру изменения формы и течения материала, то в данном случае необходимо проведение компьютерных моделирований.
Такие моделирования позволяют точно предсказать результат пластического формоизменения металла с учетом различных коэффициентов трения. С помощью программного обеспечения для моделирования, такого как
Технологии и машины обработки давлением
ANSYS [4], ABAQUS [5], Comsol [6], QForm [7], DeForm [8] и других, имеется возможность создавать комплексные модели и изучать различные факторы и параметры процессов. Это дает возможность оптимизировать параметры процесса, подобрать наиболее подходящие материалы для инструментов и штампуемого изделия, а также точно рассчитать необходимые усилия и предвидеть возможные дефекты [9].
В данной работе проводится оценка средних напряжений, деформаций при получении изделия, представленного на рисунке 1.
Рис. 1. Трехмерная модель изделия
Для оценки напряжений и деформаций были проведены 4 компьютерных моделирования с разным коэффициентом трения (по Кулону: 0, 0,2, 0,3 и 0,5), но одинаковыми остальными параметрами (материал, температура, конфигурация и размеры инструмента и пр.), и были определены средние напряжения и интенсивности деформаций (рис. 2).
При анализе средних напряжений установлено, что на конечной стадии формоизменения имеются как сжимающие, так и растягивающие напряжения. Во внешней формируемой стенке в основном присутствуют сжимающие напряжения в очаге деформирования, в остальной же части детали наблюдаются растягивающие напряжения. При этом напряжения лежат в диапазоне от -90 до +100 МПа для всех рассматриваемых случаев трения Кулона.
ррррррррррррррррррр Ь ■ V и I. и цП 1л Л. О Ч N V Ф Л
р
S■t * N1 Г- и. и ^ -- V ■ 17. с у н № го
Рис. 2. Интенсивности деформаций
297
б
а
в
г
Установлено, что с увеличением трения возрастает максимальная величина деформаций, так при нулевом трении исследуемая характеристика составляет 0,8, а при коэффициенте трения 0,5 - 1,2, так выявлен рост в полтора раза. Однако характер распределения величины одинаков для всех исследуемых вариантов.
Таким образом с помощью компьютерного моделирования операции комбинированной вытяжки-отбортовки установлено, что на величину, на характер изменения и на диапазон средних напряжений коэффициент трения практически не оказывает влияния. При этом на величину интенсивности деформаций этот фактор оказывает следующее влияние, выявлено, что с увеличением трения повышается интенсивность деформаций.
Список литературы
1. Грибачев Я. В. Оценка качества изделия при комбинированном выдавливании латунной заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 10. С. 361-364. EDN WAGNLS.
2. Яковлев С. С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет : Е. И. Семенов (пред.) и др. Москва : Машиностроение, 2010. 732 с.
3. Семёнов Е. И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки / Е. И. Семёнов, В. Г. Кондратенко, Н. И. Ляпунов. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
4. Анализ напряженно-деформированного состояния штамповой оснастки при обжиме шаровых пробок / Н. Р. Туркина, А. А. Рак, Д. А. Кацуба, Г. О. Нагаев // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Серия 4: Промышленные технологии. 2023. № 2. С. 37-41. EDN CSJNRB.
5. Петров М. А., Матвеев А. Г., Петров П. А. Моделирование процесса штамповки с кручением в программе ABAQUS // Технология легких сплавов. 2022. № 1. С. 45-53. EDN CUGXXH.
6. Subramaniyam S., Muthusamy S., Bharatan S. K. Simulation of Molybdenum Disulfide based MOSFET Device using COMSOL Multiphysics software // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2312, No. 1. P. 012057. EDN NJLBOW.
7. Кухарь В. Д., Яковлев С. С. Изготовление оболочек с ребрами методом пластического формоизменения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 9. С. 637-639. EDN OYDPCI.
8. Wang Q., Gao J., Niu W. Simulation of deform behavior of WE43 magnesium alloy based on DEFORM-3D // Materials Science Forum. 2009. Vol. 618 619. P. 191-194. EDN NCAFYP.
9. Коротков В. А., Романов П. В., Платонов В. И. Определение режима изотермической штамовки на основе технологических испытаний образцов из труднодеформируемых материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 1. С. 202-209. EDN YVPRVD.
Галкин Юрий Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
ANALYSIS OF A COMPLEX COMBINED PROCESS USING COMPUTER SIMULATION
Y.S. Galkin
This article examines the role of computer simulation in the sheet metal forming process, emphasizing the importance of considering the coefficient offriction between the workpiece and the tools. The author emphasizes that choosing the friction coefficient allows you to minimize equipment wear, increase its service life and reduce production costs, as well as improve the properties of the finished part. Using simulation software such as QForm, computer simulations of the combined drawing-flanging process were carried out, showing how different friction coefficients affect the result ofplastic forming of metal. The paper presents the results offour simulations with different friction coefficients, and determines the average stresses and strain intensities. Conclusions are drawn about the influence of the friction coefficient on the parameters under study and their distributions are given. It is shown that although the friction coefficient has virtually no effect on the nature of the change in average stresses, this process parameter significantly affects the intensity of deformations.
Key words: stress state, computer modeling, medium stresses, metal forming, strain intensity, stretching-flanging.
Galkin Yuri Sergeevich, graduate student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
