Исследование безоправочного волочения тонкостенных труб с осевым подпором Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 621.774.37

Е. Е. Чурбанеева, Б. В. Каргин

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара

ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗОПРАВОЧНОГО ВОЛОЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ

С ОСЕВЫМ ПОДПОРОМ

Рассмотрено напряженно-деформированное состояние при безоправочном волочении тонкостенных труб с осевым подпором с помощью математической модели, основанной на методе конечных элементов.

При безоправочном волочении тонкостенных труб с осевым подпором помимо тянущей силы Pв, прикладываемой к переднему концу заготовки в направлении, совпадающем с направлением волочения, прилагается еще дополнительная сила Q со стороны входа в волоку, направление которой совпадает с направлением волочения. Этот процесс применяется на трубоволочильных станах новейшей конструкции [1].

Разработана математическая модель, моделирующая этот процесс, при следующих допущениях: деформация тонкостенной трубы принимается как осе-симметричная; напряженное состояние плоское; заготовка считается трансверсально изотропной; механические свойства в поперечном сечении одинаковы, но отличны от свойств в продольном направлении; упрочнение материала трубы изотропное и определяется в виде квадратичного полинома; на поверхностях контакта трубной заготовки с волокой действуют касательные напряжения, определяемые по закону Кулона; канал волоки состоит из конического и калибрующего участков, плавно соединенных между собой радиусным участком.

Результаты расчета параметров напряженно-деформированного состояния на ЭВМ при волочении медных труб диаметром 32 мм и толщиной стенки 1 мм из сплава М3 с различным подпором показывают, что по мере продвижения металла трубной заготовки вдоль волочильного канала меридиональное напряжение возрастает, достигая своего максимального значения на выходе из канала волоки. Меридиональ-

ное напряжение больше при волочении тонкостенной трубы без подпора. Чем больше подпор, тем меньше меридиональное напряжение. При осевом подпоре 70 МПа напряжение волочения близко к нулю. По этой схеме реализуется процесс осадки тонкостенной трубы вдавливанием в волоку.

Окружное сжимающее напряжение се и контактное давление Р распределены по длине канала волоки по нелинейному закону, возрастая по абсолютной величине к выходу из канала волоки. Осевой подпор со стороны входа заготовки в канал волоки вызывает заметное увеличение се и Р. Чем больше величина подпора, тем выше рост.

Величина окружной деформации не зависит от величины подпора. Подпор существенно влияет на величину меридиональных и радиальных деформаций. Чем больше подпор, тем больше утолщается стенка трубы, а длина полученной трубы меньше, чем при традиционном волочении без осевого подпора.

Использование предлагаемой математической модели позволяет моделировать реальные процессы без-оправочного волочения тонкостенных труб на непрерывных станах и может быть полезным при создании САПР технологических процессов для выбора оптимальных режимов волочения.

Библиографическая ссылка

1. Перлин И. Л. Теория волочения. 2-е изд., пере-раб. и допол. М. : Металлургия, 1971.

E. E. Churbaneeva, B. V. Kargin

Samara State Aerospace University named after Academician Korolev (National Research University), Russia, Samara

STUDY OF THE SINK DRAWING OF THE THIN-WALL AXIAL BACKUP PIPES

The stress-strain state at sink drawing of thin-wall axial backup pipes with the help of the mathematical model based on the finite element method is examined.

© ^yp6aHeeBa E. E., KapraH E. B., 2010