CC BY
4
Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TO THE EVAL UATION OF THE LIMITING CAPABILITIES OF THE MULTI-OPERATION DRAWING
S.N. Larin, Y. V. Bessmertnaya, V.I. Platonov
Thin-walled cylindrical shells with a bottom part are obtained by drawing a sheet blank. In cases where these details represent a set ofsteps of different diameters, the hood is the only rational methodfor obtaining them. The use of tapes as initial blanks allows for a high level of productivity with wide automation possibilities. The drawing in the tape of a multi-stage part is considered. Using the DEFORM complex, a number of computer experiments were performed, during which the critical values of the height of the product were established, based on the magnitude of the deformations for each of the geometric combinations. The deformation modes are determined based on the maximum allowable heights of the parts obtained. Various technological options for obtaining the part are considered.
Key words: multi-operation drawing, deformations, geometry, deformation.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Bessmertnaya Yulia Vyacheslavovna, candidate of technical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State University,
Platonov Valery Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-333-336
АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУР ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОПЕРАЦИИ ОТБОРТОВКИ
Г.А. Вобликов
Отбортовка является операцией листовой штамповки, при которой отсутствует предварительный нагрев заготовки или инструмента, а сама операция проходит при комнатной температуре. Однако в процессе работы инструмента происходит постепенный нагрев как инструмента, так и заготовки, что связано с действием формоизменяющих сил и трения. При этом с увеличением температуры происходит изменение пластических свойств деформируемого материала, что приводит к уменьшению технологической силы, увеличению предельных возможностей формоизменения, снижению сопротивления деформированию. Поэтому изучение температур заготовки необходимо для правильного построения технологического процесса. Поэтому в данной работе анализируются температуры материала заготовки при его отбортовке при помощи компьютерного моделирования в QForm. Исследуются образцы, которые были отбортованы с утонением на разную величину изменения толщины стенки. Приводятся схемы распределения температур и графики, характеризующие эту величину. Делаются выводы о том, как влияют степени утонения при отбортовке на распределение и максимальные значения температур.
Ключевые слова: отбортовка, утонение, пластическая деформация, температура, коэффициент утонения.
Обработке металлов давлением характерно большое число методов, которыми возможно пластическое изменение формы. Различается листовая штамповка, ковка, объемная штамповка, при этом для каждой из них существует набор операций, которые можно применить в рамках этой технологии. Одной из таких операций является отбортовка. Операция отбортовки является процессом листовой штамповки [1], при котором отсутствует предварительный нагрев заготовки или инструмента, а сама операция проходит при комнатной температуре. Однако в процессе работы инструмента происходит постепенный нагрев как пуансона, матрицы, остальных деталей штампа, так и заготовки, что связано с действием формоизменяющих сил и трения. При этом с увеличением температуры происходит изменение пластических свойств деформируемого материала, что приводит к уменьшению технологической силы, увеличению предельных возможностей формоизменения, снижению сопротивления деформированию [2-5]. Поэтому изучение температур заготовки необходимо для правильного построения технологического процесса.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 9
Отбортовка может быть осуществлена как с утонением стенки, так и без нее. При утонении возникают большие деформации и возрастает температура в результате трения, при этом возрастание деформаций и, следовательно, температур происходит с увеличением степени утонения. Поэтому операция от-бортовки с утонением более интересна с точки зрения роста температур. В этой связи в работе проводится исследование влияния коэффициента утонения на температуры в детали на финальной стадии операции (рис. 1).
в
Рис. 1. Распределение температур при отбортовке с коэффициентом утонения:
а - 0,65, 2 - 0,55, 3 - 0,5
Для проведения исследования были выполнены компьютерные моделирования в программе QFoIm [6-10]. Был исследован процесс отбортовки с утонением плоской стальной заготовки. Нагрева заготовки или инструмента не осуществлялось. Механические характеристики материала при температуре 20°С брались из встроенной библиотеки. Моделирование проводилось при нескольких коэффициентах утонения: 0,5, 0,55, 0,65, что позволит провести оценку влияния утонения на изменение температуры. Изначально предполагалось, что температура материала увеличится с увеличением утонения, согласно полученным моделированием схемам (рис. 1) так и произошло. При этом температуры распределены на финальной стадии формоизменения практически одинаково в зависимости от коэффициента утонения. В нижней части отбортуемого материала температура выше, нежели чем в верхней части, при этом во фланце температура не меняется. Для анализа максимальных температур в зависимости от коэффициента утонения был составлен соответствующий график.
Рис. 2. График изменения температуры с увеличением коэффициента утонения при отбортовке
Согласно графику максимальная температура увеличивается с повышением утонения, так в данном случае при изменении коэффициента утонения с 0,65 до 0,5, увеличение температуры составило более 60%. В настоящей работе происходило утонение диска толщиной 2 мм до 1 мм, 1,1 мм и 1,3 мм, отсюда и соответствующие коэффициенты утонения.
С учетом того, что температура влияет на механические характеристики материала, то данное исследование актуально, так как изменение температуры может привести к изменению всего процесса, в том числе может измениться предельная возможность формоизменения, нагрузка и прочее. В данном конкретном случае повышение температуры при утонении в 0,65 не столь значительно и существенного изменения не принесет, а при утонении 0,5 рост температур показал десятикратный, что может привести к изменению пластических свойств.
Список литературы
1. Вобликов Г.А. Оценка влияния коэффициента трения на напряженное и деформированное состояние отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 310-313.
2. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Исследование температур полуфабриката и инструмента при рифлении наружной поверхности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 4. С. 454-457.
3. Яковлев С.С. Исследование температуры инструмента при рифлении // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте // Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием / под научной редакцией
B.В. Салмина. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 266-269.
4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022666249 Российская Федерация. Программа для определения силовых параметров при вытяжке с локальным утонением и интенсивной пластической деформацией: № 2022665610: заявл. 22.08.2022: опубл. 29.08.2022 / С.С. Яковлев, В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, С.Н. Ларин; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет».
5. Подтягин В.Э. Исследование распределения температур в заготовке и штамповой оснастке при обратном // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 11.
C. 475-477.
6. Алексеев А.В. Напряженное и деформированное состояние при получении деталей со сложной формой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 306-310.
7. Ларин С.Н., Платонов В.И., Матченко Н.М., Нуждин Г.А. Оценка напряженного состояния и повреждаемости стальных труб при обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 295-301.
8. Furre D., Goetz R., Shen G., Modeling and Simulation of Alloy 718 Microstructure and Mechanical Properties// 7th international Symposium on Superalloy 718 and Derivatives, TMS, 2010. P. 663-677.
9. QForm 2D/3D. Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX 8.2. Часть 4. Теоретические основы QForm. «КванторФорм», 2017. 179 с.
10. QForm 2D/3D Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX. Часть 2. Руководство пользователя. «КванторФорм», 2018. 431 с.
Вобликов Григорий Алексеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TEMPERATURE ANALYSIS DURING THE FLANGING OPERATION
G.A. Voblikov
The flanging operation is a sheet forming operation in which there is no preheating of the workpiece or tool, and the operation itself takes place at room temperature. However, during the operation of the tool, both the tool and the workpiece gradually heat up, which is associated with the action of forming forces and friction. At the same time, with an increase in temperature, a change in the plastic properties of the deformable material occurs, which leads to a decrease in the technological force, an increase in the limiting possibilities of forming, and a decrease in resistance to deformation. Therefore, the study of workpiece temperatures is necessary for the correct construction of the technological process. Therefore, in this work, the temperatures of the workpiece material during its flanging are analyzed using computer simulation in QForm. The samples that were beaded with thinning by different amounts of wall thickness change are examined. Temperature distribution schemes and graphs characterizing this value are given. Conclusions are drawn about how the degree of thinning during flanging affects the distribution and maximum temperatures.
Key words: flanging, thinning, plastic deformation, temperature, thinning coefficient.
Voblikov Grigorii Alekseevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
