CC BY
33
УДК 539.374
В.Ю. Легейда, асп., (4872)35-18-32, tm@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ГАЗОСТАТИЧЕСКАЯ ФОРМОВКА ДЕТАЛИ «КОРПУС»
Рассмотрен процесс формоизменения трубчатой заготовки типа «стакан» в матрицу с геометрией заданной формы. Показан процесс заполнения гравюры матрицы при различной величине приложенного давления на каждой операции формообразования.
Ключевые слова: формоизменение, газовая среда, деформация, заготовка.
Рассмотрим процесс деформирования трубчатой заготовки типа «стакан» под действием давления газа в жесткую матрицу произвольной формы. На рис. 1. показана форма матрицы, которая дает представление о форме полуфабриката, который требуется получить из заготовки типа «стакан».
№ ^
Э0
к
Рис. 1. Схема процесса формоизменения
Используя результаты, изложенные в работе [1], было проведено математическое моделирование процесса получения данного изделия при следующих исходных данных: Н=150 мм; ^=40 мм; Я2=20 мм; г3=50 мм; г4=10 мм; г5=10 мм; г6=35 мм; £0=0,5 мм; ^=10 мм; Н2=30 мм; Н3=70 мм. Материал заготовки - алюминиевый сплав АМцАМ, упрочнение которого описывается следующей зависимостью:
С = 90 + 400е (МПа). (1)
Максимальная степень деформации, которая может быть реализована в течение одной операции, ограничивается максимальным значением главных деформаций: окружной 81 £ 28 % и деформацией по толщине заготовке 83 £ 33 %.
После реализации каждой из операции принимаем, что материал подвергается термической обработке и его механические свойства полностью восстанавливаются.
Результаты расчета представлены на рис. 2 - 3.
На первой операции при относительно небольшом давлении (д = 4 МПа) в основном происходит заполнение гравюры матрицы за исключением угловых зон - стадия макроформовки (рис. 2). Анализ рис. 3 показывает, что ни одна из контролируемых деформаций не превысила критического значения.
Для восстановления пластических свойств материала необходимо вести промежуточную техническую операцию отжиг, что выражается в математической модели процесса и в идее начальных механических свойств материала.
На второй операции осуществляются заполнение углов и окончательное оформление детали (рис. 4). Для более качественного воспроизведения формы требуется существенно повысить давление.
Из рис. 4. видно, что при холодной деформации даже десятикратное увеличение давления не привело к полному заполнению угловых зон матрицы. В связи с этим было предложено изменить конструкцию получаемого изделия, окончательные размеры которого приведены на рис. 5.
Результаты математического моделирования были подтверждены экспериментально при отработке технологического процесса изготовления детали «Корпус».
На рис. 6 показан экспериментальный штамп для получения данного изделия, штамповка в котором осуществлялась за два перехода (с давлением 4 МПа на первом переходе и давлением 10 МПа на втором), между которыми полуфабрикат подвергался термообработке (отжигу) с целью установления пластических свойств материала.
125
Рис. 2. Последовательное заполнение матрицы материалом заготовки на первой операции. Формоизменение со свободным торцом, q = 4 МПа
8
0,2
0,15
0,1
0,05
0
-0,05
-0,1
-0,15
I ^0 Д.
- I : В IV "
! Ч ■’ьЛ'
1
;
- V .... .... ,,,, , , , , ,,,, ,,,
О 0,02 0.04 0,06 0.08 0.1 0.12 0.14 М
а
б
Рис. 3. Распределение вдоль образующей оболочки главных деформаций и накопленной деформации (а) и относительной толщины (б) после первой операции (формоизменение со свободным торцом, q = 4 МПа)
Рис. 4. Последовательное заполнение матрицы материалом заготовки на второй операции при различной величине приложенного давления
Рис. 5. Схема процесса формоизменения детали «Корпус»
к пневмосистеме
Рис. 6. Схема штампа для получения изделия «Корпус»:
1- ползун пресса; 2 - резиновый буфер; 3 - прижим; 4 - части разъемной матрицы; 5 - заготовка (деталь); 6 - фиксирующие петли; 7 - фиксирующий клин; 8 - штуцер к пневмосети; 9 - устройство подачи газа; 10 - резиновая оболочка; 11 - опорные петли разъемной матрицы; 12 - опора 128
На рис. 7 показаны заготовка и деталь, полученная в результате произведенного технологического процесса.
б
Рис. 7. Заготовка «Стакан» (а), изделие «Корпус» (б)
Статья выполнена в рамках целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» по проекту № 2.1.2/2843.
Список литературы
1. Кухарь В.Д. Легейда В.Ю. Пневмоформовка пространственных оболочек из трубчатых заготовок. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 87 с.
V. Legeyda
The process of forming a tubular workpiece such as "glass" in the matrix to the geometry of a given shape are considered. The process of filling engravings matrix at different values of applied pressure at every operation formation is shown.
Key words: forming, gas environment, deformation, the workpiece.
Получено 28.12.10 г.
