CC BY
6
Проскуряков Николай Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, vippne@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Черников Дмитрий Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, orange071@me.com, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева
THE EXPANSION PROCESS MODELING OF SPECIAL-PURPOSE TUBE PARTS I.V. Zverev, N.E. Proskuriakov, D.G. Chernikov
Calculations of the parameters of the expansion process of tube parts by the method of magnetic pulse stamping are carried out, aspects of mathematical modeling of this process are presented. When modeling the distribution process, we used the LS-DYNA complex and a software package of our own development.
Key words: magnetic pulse stamping, expansion process, magnetic pulse equipment, inductor, workpiece, part, mathematical modeling, software package.
Zverev Ivan Vyacheslavovich, master, ouivz@mail.ru, Russia, Tula, PJSC «Imperial Tula Arms Factory»,
Proskuriakov Nikolay Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, vippne@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chernikov Dmitry Gennadievich, candidate of technical sciences, docent, orange071@me.com, Russia, Samara, Samara National Research University named after Academician S.P. Korolev
УДК 621.983
ГОРЯЧАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА СЛОЖНОПРОФИЛЬНОЙ ДЕТАЛИ
А.В. Алексеев
В работе анализируется возможность и целесообразность применения различных типов заготовок при горячей объемной штамповке сложнопрофильного изделия. Приводятся результаты моделирования: технологическая сила, получаемые заготовки, температура в заготовке.
Ключевые слова: технологическая сила, горячая штамповка, сложнопрофиль-ная заготовка, деталь, штамповка, объемная штамповка.
Сложнопрофильные детали и полуфабрикаты встречаются повсеместно в машиностроении, промышленности и других отраслях. Однако их получение довольно затруднительно, необходимо применение комбинаций сложных технологических операций таких как обработка резанием, обработка давлением, литье [1-6]. Однако обработка резанием и литье не всегда целесообразно по причине высокого отхода материала у первого и недостаточной точности изделия второго метода. В таких случаях используются методы ОМД.
Рассмотрим изготовление сложнопрофильной заготовки толщиной 20 мм, профиль которой представлен на рис. 1. Данную деталь целесообразно изготавливать горячей объемной штамповкой, моделирование которой и будет рассмотрено далее.
В QForm было проведено моделирование формоизменения двух заготовок, одна представляет собой цилиндр, а вторая - пятигранную призму. Формообразованию подверглись заготовки из стали 15, нагретые до температуры 1100 градусов, инструменты также нагреты до этой температуры. В результате получены стадии формоизменения заготовок, представленные на рис. 2.
г д е
Рис. 2. Стадии формоизменения: а — в — цилиндрической заготовки; г — е — призмы
На первой стадии для обеих заготовок характерна осадка, которая предполагает увеличение диаметра и снижение высоты, на следующей стадии происходит непосредственное заполнение металла нижнего инструмента с формированием окончательной и требуемой геометрии. Далее представлены на рис. 3 и 4 соответственно графики технологической силы заготовки и температуры.
По графику силы видно, что пятигранная призма деформируется с применением меньшей технологической силы, нежели цилиндрическая заготовка, в среднем разница в силе составляет примерно 10%. Стоит отметить, что на графике силы по оси
абсцисс лежит время, которое начинается не с отметки 0, что связано с необходимостью в подводе инструмента к заготовке. А так как подвод на графике силы представляет собой прямую горизонтальную линию и равна 0, то данным отрезком пренебрегают.
Время, с
Цилинрическая Пятигранная призма
Рис. 3. Технологическая сила
Рис. 4. Температура в заготовке при деформировании: а — цилиндрической заготовки; г — призмы
Как показало исследование температур, в процессе деформирования цилиндрической заготовки температура поднимается до отметки в 1127 градусов, а при деформировании призмы - до отметки 1119 градусов. Связано это с разной скоростью и направлением течения материала при формоизменении. Стоит учитывать, что моделирование проводилось при использовании графитно-водной смазки, предназначенной для горячей штамповки.
Таким образом применение в качестве заготовки отрезанной на мерные заготовки сортового проката в виде пятигранной призмы позволяет снизить технологическую силу процесса, а также избежать большего нагрева заготовки в результате деформаций, относительно стандартной цилиндрической заготовки того же объема.
Список литературы
1. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572576.
2. Яковлев С.С. Комплексное сравнение различных режимов прямого выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 538-541.
3. Юрков И.В. Анализ процесса комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 564568.
4. Чижов И.А. Напряженно-деформированное состояние в заготовке при прямом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 524-526.
5. Подтягин В.Э. Прямое выдавливание полуфабриката с фланцем при различных температурных условиях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 547-549.
6. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.
Алексеев Александр Владимирович, студент, mpf-tula@,.rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
HOT DIMENSIONAL STAMPING A.V. Alekseev
The paper analyzes the possibility and feasibility of using various types of blanks for hot forging of a complex-shaped product. The results of modeling are given: technological force, obtained blanks, tool wear.
Key words: technological force, hot stamping, complex-shaped workpiece, part, stamping, die forging.
Alekseev Aleksandr Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
