CC BY
1
5. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
5. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
6. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных спавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
7. Larin S.N., Pasynkov A.A. Analysis of forming properties during the isothermal upsetting of cylindrical work-pieces in the viscous-plasticity mode // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 441, Issue 1, 2 November 2018.
8. Alves L.M., Afonso R.M., Silva C.M.A., Martins P.A.F. Boss forming of annular flanges in thin-walled tubes. Journal of Materials Processing Technology. 2017, Volume 250. P. 182-189
9. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M.: Металлургия, 1976. 488 с.
Романов Павел Витальевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хрычев Иван Сергеевич, студент, Россия, Тула, Тульский государственный университет ANALYSIS OF THE FORMATION OF STEPPED RIBS ON A CONICAL HOLLOW BILLET
P.V. Romanov, I.S. Khrychev
The formation of relief surfaces on axisymmetric hollow parts makes it possible to increase their rigidity. The article considers the formation of transverse stepped stiffeners on the inner surface of the end part. The change in the values of maximum stresses in the zone of the deformation focus is analyzed. The damage values of the workpiece material have been determined. As a result of the analysis of the calculated data, the dependences of stress and damage changes on the geometric characteristics of the tool and deformation rates are obtained.
Key words: extrusion, modeling, shape changes, deformations, stresses.
Romanov Pavel Vitalievich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Khrychev Ivan Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-425-426
АНАЛИЗ СПОСОБА ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ КОМПЬЮТЕРНЫМ
МОДЕЛИРОВАНИЕМ
Д.Т. Бунтури
Данная статья посвящена исследованию влияния смазочных материалов на процесс штамповки металлов с использованием компьютерного моделирования. В данной работе рассматривается роль трения в штамповке и его влияние на качество изделий и эффективность производства. С помощью программного обеспечения QForm проводится моделирование операции отбортовки алюминиевого сплава АД0 с применением различных видов смазки. Результаты показывают, что использование смазки позволяет снизить пиковую силу штамповки на 10% по сравнению с процессом без смазки. Также анализируется вероятность образования дефектов на поверхности детали при использовании различных видов смазочных материалов. Делается вывод, что применение смазки снижает максимальную вероятность возникновения дефектов, хотя в обоих случаях эта вероятность остается очень низкой. Исследование демонстрирует эффективность компьютерного моделирования для оптимизации процессов штамповки и выбора подходящих смазочных материалов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, вероятность дефекта, энергоэффективность, отбор-товка листовой заготовки, обработка давлением.
Трение играет значимую роль в процессе штамповки металлов, влияя на качество получаемых изделий, а также на эффективность и стабильность производственного процесса [1-3]. Правильный выбор смазочных материалов может значительно снизить вероятность возникновения дефектов в штампуемых деталях и оптимизировать требуемую силу формоизменения, что, в свою очередь, ведет к повышению энергоэффективности и снижению издержек производства. Трение между деталями штампа и заготовкой в процессе деформирования приводит к различным последствиям. Так избыточное трение может способствовать нежелательному повышению силы штамповки, повышенному износу инструмента и появлению дефектов на поверхности деталей. Тщательный контроль и управление трением в процессе штамповки является важной частью повышения качества и эффективности производства [4-5]. Это не только улучшает качество изделий, но и способствует снижению производственных затрат за счет уменьшения износа оборудования и сокращения энергопотребления.
Несмотря на свою распространенность и эффективность, штамповка требует значительных затрат времени и ресурсов на подготовку производства и минимизацию брака. Именно здесь и приходит на помощь компьютерное моделирование, позволяя значительно повысить качество и эффективность процесса [6-8]. Применение такого подхода позволяет предсказывать потенциальные дефекты, то есть определить области, где возможно появление
425
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 5
разрывов, трещин, недоштамповки или других нежелательных эффектов. Помимо этого, моделирование способствует энергетической рационализации процесса формоизменения — моделирование дает возможность проанализировать параметры процесса (трение, температура, форма инструмента и заготовки, конструкция штампа и пр.) для снижения требуемого для формообразования усилия, что в конечном счете повысит энергоэффективность и позволит использовать прессовое оборудование более младших моделей. Также использование компьютерных технологий позволяет минимизировать испытания и ошибки, которые происходят при тестировании и отработке технологии.
Поэтому в данной работе используется метод компьютерного моделирования для определения уровня влияния смазочных жидкостей на силовые параметры процесса (рис. 1). Анализ проводился в программном продукте QForm [9-10], в котором моделировалась формоизменяющая операция листовой штамповки - отбортовка под углом. Материал заготовки - АД0 (алюминиевый сплав) толщиной 1 мм.
Перемещение инструмента, мм
Смазка: Фосфатно-мыльная
Смазка: Мыльный раствор Без смазки
Рис. 1. График усилия
оиттз алв А.оза -пли с.ми аио аою вдЯа а.ив пдм! ьпоо опт 6.12а
б
Рис. 2. Статистика распространения полей вероятности образования дефектов в деталях: а - полученной
при фосфатно-мыльной смазки; б - без смазки
426
График показывает зависимость силы штамповки от перемещения инструмента при использовании различных видов смазки и в условиях без смазки. Использование смазки (как фосфатно-мыльной, так и мыльного раствора) позволяет снизить пиковую силу штамповки в сравнении с использованием инструмента без смазки. Особенно это актуально при производстве больших серий продукции, где снижение износа инструмента и энергопотребления имеют большое значение. Так в рассматриваемом процессе отбортовки максимальная и минимальная сила отличается на 10%.
Продолжая анализ процесса, можно сделать ряд дополнительных наблюдений относительно процесса штамповки и влияния различных типов смазок на вероятность образования дефектов на внешней поверхности материала (рис. 2).
При оценке первого варианта установлено, что наибольший процент наблюдаемых значений сосредоточен в области около 0.000, а именно более 70% значений находятся в диапазоне от 0.000 до 0.005. Между 0.005 и 0.020 наблюдается постепенное снижение частоты появления значений, что составляет менее 10% для каждого из этих интервалов. За пределами значений 0.020 вероятности дефектов падают практически до нуля, массив данных по дефектам здесь практически отсутствует. Если сравнивать максимальные значения вероятности образования поверхностных дефектов, то можно сделать вывод о том, что при отсутствующей смазки максимальная вероятность составляет 0,05, при 0,025 при использовании фосфатно-мыльной смазки. Однако эти значения являются показателями того, что вероятность дефекта практически отсутствует в обоих случаях.
Список литературы
1. Иванов К.М., Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П. Разработка технологических процессов изготовления деталей общего и специального машиностроения. М.: Лань, 2018. 696 с.
2. Яковлев С. С. Влияние фактора трения на технологическую силу при открытой штамповке // Инициативы молодых - науке и производству // Сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции для молодых ученых и студентов. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2021. С. 212-213. EDN UYJMDS.
3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 4-е изд., пере-раб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
4. Романов П.В., Герасимова О.М. Анализ силовых режимов при формировании внутренних выступов на конической оболочке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 238-240. EDN IOFBSM.
5. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. Москва: Машиностроение, 2010. Т. 4. 732 с.
6. Corrugation by Local Plastic Deformation / V.D. Kukhar, V.A. Korotkov, S.S. Yakovlev [et al.] // Russian Engineering Research. 2024. Vol. 44, No. 3. P. 343-345.
7. Галкин Ю.С., Грибачев Я.В. Анализ температур при проведении сложной комбинированной операции листовой штамповки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 220-222. EDN IQCTUQ.
8. Инженерные методы расчета технологических процессов обработки металлов давлением. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной и судостроительной литературы, 1993. 214 c.
9. Цепляев И.К. Анализ характеристик изделия и процесса штамповки при высадке цилиндрической заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 250-251. EDN LCCSNT.
10. Элингхаузен Т., Стебунов С. А. QForm 7 - новое слово в моделировании процессов обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 2. С. 31-34. EDN SNXTSN.
Бунтури Давид Тариелович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE METHOD OF SHAPING A SHEET PIECE BY COMPUTER SIMULATION
D.T. Bunturi
This article is devoted to the study of the effect of lubricants on the metal stamping process using computer modeling. This paper examines the role of friction in stamping and its effect on product quality and production efficiency. Using the QForm software, the operation of flanging aluminum alloy AD0 is simulated using various types of lubricants. The results show that the use of lubrication reduces the peak punching force by 10% compared to the process without lubrication. The probability of defects forming on the surface of the part when using various types of lubricants is also analyzed. It is concluded that the use of lubricant reduces the maximum probability of defects, although in both cases this probability remains very low. The study demonstrates the effectiveness of computer modeling to optimize stamping processes and select suitable lubricants.
Key words: computer modeling, probability of defect, energy efficiency, flanging of sheet metal, pressure treatment.
Bunturi David Tarielovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
