CC BY
9
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071 -6168-2021 -3 -3 7-42
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ УТОЛЩЕНИЯ ПРИ ОБЖИМЕ С ВЫСАДКОЙ
А.А. Пасынков, С.В. Недошивин, Н.С. Мальцева
Рассмотрена операция обжима трубной заготовки с одновременной высадкой нижнего торца заготовки. Установлено влияние скорости деформирования степени деформации, на характер формирования геометрии высаживаемого элемента заготовки.
Ключевые слова: совмещенный процесс, обжим, высадка, набор утолщений, горячее деформирование.
В статьях рассмотрен процесс высадки нижнего торца трубной заготовки, реализуемой одновременно с обжимом другого ее торца [1-4]. Установлены силовые режимы и напряженно-деформированное состояние заготовки. В данной статье рассмотрен данный процесс в части установления влияния коэффициента обжима и скорости деформирования на характер формирования утолщения при одновременной высадке. При перемещении деформирующей матрицы вниз посредством давления, оказываемого ей на заготовку нагретый нижний торец посредством осадки набирает толщину. Материалом заготовки является титан ВТ6. Заготовкой является труба с наружным диаметром £>0 = 80 мм и толщиной стенки t = 5 мм. Диаметр оправки D2 принимался равным 38...54 мм, что определялось коэффициентом обжима. Высота высаживаемой части принималась равной h = 12t. Ее толщина D° -1 - — = 4 мм. Исследование выпол-
2 2
нялось посредством моделирования в программе DEFORM. Предполагалось, что процесс реализуется в горячих условиях с постоянной температурой 930°С в локальных участках заготовки. Высота заготовки 150 мм. Угол конусности матрицы принимался равным 15° . Скорость формоизменения варьировалась в диапазоне 1.10 мм/мин. На рис. 1 представлена схема исследуемого процесса.
Считалось, что заготовка нагревалась не полностью, но в локальных зонах. В частности, в объемах, подвергающихся деформации. Приблизительная схема распределения температур по высоте заготовки представлена на рис. 2.
Рис. 1. Схема рассматриваемой операции: 1 — матрица; 2 — корпус; 3 — кольцо; 4 — заготовка; 5 — оправка
37
930
816 1
703 ■
569
475
н 361
248
'ЛИРЯЩ. 134
20 0
Рис. 2. Схема распределения температур по высоте заготовки
Далее в статье представлены результаты моделирования исследуемого процесса для определения характера формирования утолщений при высадке.
На рис. 3-5 представлены схемы формирования утолщения при разных коэффициентах обжима при разных значениях коэффициента обжима и разных скоростях деформирования.
рз 1
к = 0,6
к = 0,8
Рис. 3. Схемы к оценке формирования утолщения (V = 1 мм / мин)
На представленных выше рисунках представлены эскизы процесса, соответствующие разным этапам деформирования этапы деформирования при относительной величине хода инструмента И = 0,4 ; И = 0,7 ; И = 1. На рис. 6 дана схемы, иллюстрирующая положения инструмента при данных значениях относительного хода.
38
к = 0,8
Рис. 4. Схемы к оценке формирования утолщения (V = 5 мм / мин)
Тй
к = 0,6
к = 0,7
к = 0,8
Рис. 5. Схемы к оценке формирования утолщения (V = 10 мм / мин)
И = 0,4 И = 0,7 И = 1
Рис. 6. Схемы заготовки на разных этапах деформирования
Анализ полученных результатов позволяет сказать, что для получения достаточного объема утолщения на нижнем торце заготовки требуется определенная комбинация скоростей деформирования и степени деформирования. При больших степенях деформации набор достаточного объема утолщения возможен даже при самых низких из рассматриваемого диапазона скоростей перемещения инструмента. С увеличением скорости деформирования растет интенсивность истечения металла в полость матрицы. При небольших степенях деформирования требуется значительное увеличение скоростей перемещения инструмента. В частности при V = 10 мм / мин и коэффициенте обжима к = 0,8 полость для набора утолщения не заполнилась полностью.
На рис. 7 представлены зависимости изменения скоростей перемещения выбранных точек в горизонтальном направлении для разных значений коэффициента обжима и скоростей деформирования.
V, мм/с
0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 0,00015 0,0001 0,00005 О
3
1
Кмм/с
Ь
3
2 :
7
—
а б
Рис. 7. Зависимости изменения скоростей перемещения точек в заготовке от относительной величины хода инструмента: а - к = 0,6; б - к = 0,8 ;
1 - V = 1 мм / мин ; 2 - V = 5 мм / мин ; 3 - V = 10 мм / мин
Из полученных результатов видно, что при больших степенях деформации (рис. 7, а) и больших скоростях деформирования скорость перемещения контрольных точек в заготовке растет до определённого момента. Затем она начинает снижаться, что очевидно связано с заполнением объема полости под высадку. При меньших скоростях деформирования скорости перемещения контрольных точек постоянно растут. При меньших степенях деформации (рис. 7, б) для всех рассматриваемых значений скорости деформирования скорости перемещения контрольных точек постоянно растут.
Таким образом, на базе выполненного моделирования процесса обжима с высадкой установлен характер формирования утолщений при высадке. Установлена комбинация скоростей деформирования и степени деформирования, позволяющая добиться формирования нужного объема утолщения на нижнем торце заготовки. В частности
при коэффициенте обжима k = 0,6 необходимо обеспечение деформирования со скосротями V = 3...6мм/мин . При коэффициенте обжима k = 0,7 необходимо обеспечение деформирования со скосротями V = 5...10мм /мин . При коэффициенте обжима k = 0,8 необходимо обеспечение деформирования со скосротями
V > 10 мм / мин .
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-08-00541.
Список литературы
1. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
2. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 440445.
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. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Недошивин Сергей Владимирович, 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 THE INFL UENCE OF SHAPING MODES ON THE FORMA TION OF THICKENING DURING CRIMPING WITH DISEMBARKATION
A.A. Pasynkov, N.S. Maltseva
The article considers the operation of crimping a pipe billet with simultaneous landing of the lower end of the billet. The influence of the rate of deformation of the degree of deformation on the nature of the formation of the geometry of the planted element of the work-piece is established.
Key words: combined process, crimping, disembarkation, set of thickenings, hot deformation.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nedoshivin Sergey Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
41
Maltseva Antalya Sergeevna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.981 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-3-42-46
СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ПРИ РАДИАЛЬНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ОСАДКЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
ЗАГОТОВКИ
О.С. Железков, А.А. Лактюшин, Б.Б. Макаров
Выполнены исследования процесса радиальной локальной осадки цилиндрической заготовки. Моделирование процесса деформирования осуществлялось с использованием метода конечных элементов на базе программного комплекса «Deform-3D». Установлены закономерности изменения силы деформирования и основных размеров поперечного сечения осаживаемой заготовки в зависимости от перемещения инструмента.
Ключевые слова: цилиндрическая заготовка, радиальная локальная осадка, сила деформирования, перемещение инструмента, формоизменение, размеры бочкообразного сечения.
Металлические стержневые изделия, которые изготавливаются из цилиндрической исходной заготовки пластическим деформированием отдельного участка, находят широкое применение в различных отраслях промышленности. Например, таким образов изготавливаются детали рельсовых скреплений (пружинные клеммы, рычаги, тяги и т.п.) [1, 2].
Рассматривался процесс деформирования исходной цилиндрической заготовки диаметром d и длиной Lo плоским пуансоном, у которого длина рабочего участка l . Схема деформирования и основные размеры исходной и деформированной заготовки и представлены на рис. 1.
Рис. 1. Схема радиальной локальной осадки цилиндрической заготовки
42
