ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ БЕЗ УТОНЕНИЯ КРУГЛОЙ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.77; 621.7.043

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-42-45

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ БЕЗ УТОНЕНИЯ КРУГЛОЙ

ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ

Н.А. Самсонов, И.С. Хрычев

В статье выполнено моделирование процесса вытяжки без утонения круглой листовой заготовки в матрицу со сложной геометрией заходной части, что позволит обеспечить неравномерное течение металла относительно ее вертикальной поверхности. Это даст преимущество при штамповке анизотропных заготовок.

Ключевые слова: вытяжка, фестонообразование, геометрические характеристики, штамповка.

Операция вытяжки листовых металлических заготовок практически всегда сопровождается образованием неравномерностей на их торцевой поверхности, что объясняется анизотропией механических свойств материала [1-4]. В статье рассмотрена возможность интенсификации данного процесса, это предполагается обеспечить неравномерностью движения краевых зон заготовки с большими значениями коэффициента анизотропии относительно зон с меньшими значениями коэффициента анизотропии. Неравномерность перемещения краевых зон листовой заготовки будет реализована посредством использования матриц с профильной заходной частью [1-4].

На рис. 1 представлена схема операции вытяжки. Заготовка (1) укладывается на рабочую поверхность матрицы (2) с профильной рабочей частью (рис. 2). В процессе деформирования обеспечивается прижим заготовки (4). Заготовка укладывается на матрицу следующим образом - зоны заготовки с наименьшими коэффициентами анизотропии размещаются на выступающих частях профильной поверхности. Предполагается, что при перемещении пуансона (3), зоны заготовки с большими коэффициентами анизотропии будут перемещаться по участку матрицы с впадинами, при этом заготовка не будет иметь зон контактного трения. Соответственно скорость перемещения данных зон заготовки должна быть больше чем для зон с меньшей анизотропией.

Моделирование выполнялось в программе DEFORM. Заготовкой являлся круг диаметром Dq = 50 мм, толщиной 2 мм. Материал - сталь10. Диаметр отверстия в матрице Ом =

36,6 мм. Принимались размеры Dвст = , B = 62 мм. R = 25 мм. Радиус скругления кромок

матрицы 3 мм. Толщина профильной надставки 8 мм.

Рис. 1. Схема вытяжки

Ввиду того, что программа DEFORM не позволяет оценить влияние анизотропии механических свойств, эскиз заготовки, полученный в ходе моделирования не имеет фестонов. На рис. 2 представлены эскизы деталей, которые получены в матрице с гладкой рабочей поверхностью (без профильного захода).

Технологии и машины обработки давлением

Рис. 2. Эскиз матрицы

г- е-

Рис. 3. Эскиз изделия На рис. 4 представлен эскиз изделия, полученного с применением в матрицы с профильным заходом.

Рис. 4. Эскиз изделия

Как видно из эскиза, изделие имеет выраженную неравномерность геометрии торцовой части. Высота фестонов, из выполненных замеров, составляет мм к = 15,1846 —13,9412 = 1,25 мм. Как видно обеспечение вытяжки анизотропной заготовки без утонения стенки в матрице с профильным заходом может обеспечить получение деталей без фестонов.

На рис. 5 представлены схемы, иллюстрирующие изменение максимальных значений нормальных напряжений, интенсивностей деформаций и критерия повреждаемости. Данные схемы были получены для оценки возможности применения матрицы с профильным заходом исходя из предельных возможностей формоизменения.

51га1п - ЕЯесймв (гптЛтоп) 100 ■

0.875 0.750 О 625 0.500 0 375 0.250 0.125

I

I

I

0.000 1 0 00602 М*>

1 да ■

0675 1

0.750 ■

0.625 ■

0 500

0375

0.250 ■

0 125

0 000 0 00022Э ■

Рис. 5. Схемы деформирования

Данные эскизы, позволяют сделать выводы о применимости данной технологии с точки зрения отсутствия возможности разрушения материала заготовки. Судя по представленным материалам, величина критерия разрушения в заготовке не превышает критических значений, и составляет 0,453 (при вытяжке в гладких матрицах 0,4). Величина интенсивностей деформаций

не превышает 0,8 (при вытяжке в гладких матрицах 0,7). Значения максимальных растягивающих напряжений не превышают величины 425 МПа (при вытяжке в гладких матрицах 380 МПа).

Вывод. Применение матриц с профилированным заходом позволяет обеспечить получение изделий (при вытяжке заготовок с выраженной анизотропией) с более равной геометрией в торцовой части без значительных отличий в величинах критерия разрушения и растягивающих напряжений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-38-90021.

Список литературы

1. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давле-нием анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.

2. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машино-строение, 1968. 283 с.

3. Ларин С.Н., Самсонов Н.А., Платонов В.И. Анализ формирования геометрии изделий при вытяжке квадратных заготовок на профильной матрице // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. №3. (117). С. 3-7.

4. Чан Д.Х., Пасынков А.А., Лай Д.З., Нгуен К.М., Нгуен Т.Ч., Дао МАТ., Фан Д. Исследование утонения толщины дна полуфабриката при первой комбинированной вытяжке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 6. С. 390397.

Самсонов Никита Алексеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский Государственный Университет,

Хрычев Иван Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

INTENSIFICATION OF THE DRAWING PROCESS WITHOUT THINNING

OF A ROUND SHEETS

N.A. Samsonov, I.S. Khrychev

The article simulates the drawing process without thinning a round sheet blank into a matrix with a complex geometry of the lead-in, which will ensure an uneven flow of metal relative to its vertical surface. This will give an advantage when stamping anisotropic workpieces.

Key words: drawing, scalloping, geometric characteristics, stamping.

Nikita Alekseevich Samsonov, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Khrychev Ivan Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University