CC BY
7
УДК 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-107-109
АНАЛИЗ СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ РИФЛЕЙ НА ОБЕИХ СТОРОНАХ ПОЛОЙ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
С.С. Яковлев
В работе описывается новый метод нанесения сетки рифлей одновременно на внутренней и наружной поверхности заготовки. Приводятся схемы распределения интенсивности напряжений, деформаций, температура и параметр Кокрофт-Латэм, полученные в ходе компьютерного моделирования процесса.
Ключевые слова: рифление, сетка рифлей, деформации, температура, обработка металлов, оболочка, напряжения.
Существует большое количество способов нанесения рифлей на внутренней или наружной поверхности оболочки или стакана [1-6], однако технологий одновременного нанесения и наружной и внутренней стенки не так много и все они не связаны с обработкой металлов давлением. Применение процессов ОМД для нанесения рифлей на внутренней и наружной стороне оболочек позволит получить изделия с необходимыми геометрическими размерами, с требуемым качеством детали, с более высокой производительностью и меньшими энергозатратами.
Для решения поставленной задачи был разработан новый способ, который на данный момент находится на стадии патентования. Заключается он в проталкивании заготовки (пустотелой оболочки) между двумя инструментами: оправкой и матрицей. Особенностью данного способа является получение детали с сеткой рифлей за 2 последовательные операции, при которых происходит вращение самой заготовки вокруг своей оси под действием силы формообразования.
Далее будет рассмотрен новый способ более подробно. Для этого было проведено моделирование рифления на обеих сторонах заготовки в программе QForm. Использовалась заготовка из стали 10 толщиной 5 мм, на которой наносятся рифли глубиной 1,5 мм. Заготовка считается пластичной, анизотропия механических свойств не учитывается. Формообразование рифлей исследовалось при коэффициенте трения 0,1. Угол подъема рифлей составлял 20°. Для оценки процесса были рассмотрены разнообразные факторы, которые представлены ниже. Так сила нанесения рифлей составила по результатам моделирования около 700 кН.
На рис. 1 представлена схема интенсивности напряжений в заготовке в момент деформирования.
Рис. 1. Интенсивность напряжений
Минимальное значение интенсивности напряжений составляет 300 МПа, которые локализуются в зонах, в которых не происходит непосредственного рифления. Максимальное же значение на локальных участках при рифлении, составляет около 700 МПа. На рис. 2 представлена схема интенсивности деформаций в заготовке в момент деформирования.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 5
Рис. 2. Интенсивность деформаций
Интенсивность деформаций на локальных участках в зоне образования рифлей составляет примерно 4-5. При этом деформирование в других зонах не наблюдается. На рис. 3 представлена схема распределения Кокрофта-Латэма в заготовке в момент деформирования. Данный параметр важен для оценки возможности разрушения в заготовке при ее деформировании.
1.40
1.30
ш 1.10
и» МО МО
ото
(Ш)
а.» оло с.» иго 0.10 <м»
Рис. 3. Кокрофт-Латэм
В зоне нанесенной рифли параметр Корофт-Латэма составляет не более 0,4. В местах, где рифли не наносятся рассматриваемый параметр равен 0. В целом параметр распределен равно мерно по всей длине рифли. Также было получено распределение температур в заготовке, представленное на рис. 4. На рис. 4 представлена температура в заготовке в момент деформирования.
Рис. 4. Температура заготовки
Температура в процессе формоизменения при обработке металлов давление повышается. В данном случае температура в результате интенсивного трения и формоизменения достигает в очаге деформирования температуры, равной 440°.
Работа выполнена в рамках гранта Правительства Тульской области в сфере науки и техники № ДС/167.
Список литературы
1. Способ изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки и устройство для его осуществления : Патент РФ №2654410, кл. В21К 21/06 / Иванов Ю.А., Коротков В.А., Кухарь В.Д., Ларин С.Н., Митин О.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. // опубл. 17.05. 2018, бюл. №14.
2. Иванов Ю.А., Трегубов В.И. Экспериментальная отработка редуцирования заготовок рифленым пуансоном в коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 1. С. 178-182.
3. Яковлев С.С., Кухарь В.Д. Анализ силовых режимов при получении рифлей внутри цилиндрической оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. С. 32-35.
4. Яковлев С.С., Коротков В.А. Способ получения рифлей на внешней поверхности цилиндрических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. №7. С. 306-308.
5. Яковлев С.С., Коротков В.А. Определение степеней деформации и интенсивности напряжений при вытяжке с утонением заготовок с наружными рифлями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 2. 256-260.
6. Яковлев С.С. Деформационные и силовые параметры при неравномерном утонении стенки заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 511-519.
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE METHOD FOR PRODUCING RIEFLES ON BOTH SIDES OF A
HOLLOW CYLINDRICAL SHELL
S.S. Yakovlev
The paper describes a new method of applying a groove mesh simultaneously on the inner and outer surfaces of the workpiece. The schemes of stress and strain intensity distribution, temperature and Cockcroft-Latham parameter obtained in the course of computer simulation of the process are given.
Key words: corrugation, corrugation mesh, deformations, temperature, metal processing, shell, stresses.
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
