CC BY
24
УДК 621.983; 539.374
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ВЫТЯЖКЕ КВАДРАТНЫХ КОРОБЧАТЫХ
ДЕТАЛЕЙ
Представлены теоретические результаты по вытяжке коробчатых деталей квадратного поперечного сечения.
Ключевые слова: вытяжка, квадратная коробчатая деталь, толщина, сила, напряжение, деформация.
Неотъемлемой частью в развитии современной промышленности является разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов обработки металлов давлением [1]. Создание устойчивой технологии обработки давлением возможно на основе широкого теоретического анализа этих процессов, моделирование которых можно осуществить с помощью программного комплекса (^Богт 2 Б/3 Б
Рассмотрим процесс вытяжки коробчатой детали со сторонами квадрата 45 мм из круглой заготовки диаметром 83 мм, толщиной 1,5 мм (рис. 1). Материал заготовки сталь 08кп, кривая упрочнения которого показана на рис. 2.
А.Н. Малышев
[2].
4
Т
7
Рис. 1. Расчетная схема процесса: 1 - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица; 4 - прижим
В качестве оборудования был выбран гидравлический пресс номинальной силы 50 МН, скорость ползуна 50 мм/с. Коэффициент трения (и=0.15. Зазор между матрицей и прижимом устанавливается минимально необходимым для данной толщины заготовки, который позволяет не защемлять заготовку, но препятствует образованию складок.
Рис. 2. Кривая упрочнения
Процесс деформирования заготовки является неоднородным, о чем свидетельствует разнотолщинность детали (рис. 3).
I)
Рис. 3. Этапы получения квадратной коробчатой детали
Проанализируем распределение напряжений и деформаций в угловой зоне (сечение 1) и в стенке (сечение 2) по толщине коробчатой детали (рис.4). Показаны точки наиболее вероятного разрушения заготовки в процессе деформирования.
Рис. 4. Расположение исследуемых сечений
На рис. 5 представлены графические зависимости среднего напряжения аср в процессе деформирования в угловой зоне перехода от дна к стенке. Кривым 1 соответствует значения исследуемых параметров в точке Р1 (сечение 1), кривым 2 - в точке Р2 (сечение 2) (рис. 5, 6, 7).
Рис. 5. Среднее напряжение
Изучив рис. 5, можно сделать вывод, что значения среднего напряжения больше в угловой зоне (сечение 1), чем в стенке (сечение 2). Положительные значения среднего напряжения позволяют судить о возрастании вероятности разрушения заготовки. Максимальное значение среднего напряжения в сечении 1 превышает на 48% максимальное значение среднего напряжения в сечении 2.
Далее на рис. 6 показаны зависимости изменения интенсивности напряжения в угловой зоне перехода от дна к стенке. Из графиков видно, что при достижении 56 % от общего хода пуансона для сечения 1 величина интенсивности напряжений увеличивается, затем уменьшается. Максимальное значение величины интенсивности напряжений в сечении 2 достигается в момент времени 1=0.22 с, и оно на 16 % меньше максимального значения величины интенсивности напряжений, чем в сечении 1.
Рис. 6. Интенсивность напряжений
Анализ графических зависимостей на рис. 7 показал, что в сечении 1 увеличение величины степени деформации при вытяжке квадратной коробчатой детали происходит интенсивнее, чем в сечении 2. Следует отметить, что в момент времени \= 0.4 с значение степени деформации в сечении 1 больше на 60 % значений степени деформации в сечении 2.
Выполнены теоретические исследования силового режима операции вытяжки квадратных коробчатых деталей. График изменения величины силы операции вытяжки в процессе деформирования для исследованного материала приведен на рис. 8.
Показано, что величина силы возрастает на начальном этапе деформирования, а далее уменьшается.
На рис. 9 представлена картина распределения значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама по толщине в квадратных коробчатых деталях.
Анализируя рис. 8 можно судить о том, что развитие разрушения возможно в угловой зоне (сечение 1), а именно в месте перехода от дна к стенке, где произошло утонение заготовки. Об этом свидетельствуют и
19
положительные значения напряжений, зависимости которых рассмотрены ранее. Однако разрушение не произошло, на что указывают величины показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама. В сечении 2 наблюдается благоприятная картина процесса деформирования.
Рис. 7. Степень деформации при вытяжке коробчатой детали
Рис. 8. Зависимость изменения силы Р в процессе деформирования
20
- 0.70
- 0.65
- 0.60
- 0.55
- 0.50
- 0.45
- 0.40
- 0.35
- 0.30
- 0.25
- 0.20
- 0.15
- 0.10 - 0.05
Сечение 1 Сечение 2
Рис. 9. Распределение значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама в коробчатых деталях
Проведенные исследования показали, что процесс вытяжки квадратной коробчатой детали с выбранными геометрическими параметрами протекает стабильно.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 16-38-00082 мол_а.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
2. Биба Н.В., Стебунов С. А. «QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением». 2008.
Малышев Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., amaly-shev@ru. gestamp. com, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана
INVESTIGA TION OF STRESS-STRAIN STA TE IN SQUARE HOODS BOX-PARTS
A.N. Malyshev
The theoretical results on the drawing box of parts of a square cross-section.
Key words: hood, square box-like item, thickness, strength, stress, strain.
Malyshev Aleksandr Nikolaevich, candidate of technical science, do cent, amalv-shev(cvru.zestamp. com, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman
УДК 621.983; 539.374
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО СВОБОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ ИЗ АНИЗОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА В КВАДРАТНУЮ МАТРИЦУ
В РЕЖИМЕ ПОЛЗУЧЕСТИ
С.Н. Ларин, В.И. Платонов, Ю.В. Бессмертная
Приведены результаты математического модешрования процесса изотермического свободного деформирования листовой заготовки из анизотропного материала в квадратную матрицу в режиме ползучести. Полученные соотношения в дальнейшем позволят произвести анализ влияния закона нагружения, геометрических размеров заготовки, анизотропии механических свойств исходного материала на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности исследуемого процесса изотермической пневмоформовки в режиме кратковременной ползучести, связанные с накоплением микроповреждений.
Кчючевые слова: пневмоформовка, матрица, листовая заготовка, свободное деформирование.
В статье рассмотрено деформирование заготовки из листового материала, имеющего толщину /?о в матрице квадратной формы со сторонами 2а при ползучести. На заготовку действует гидростатическое давление р, которое меняется от времени деформирования ? по закону: п
Р ~ Ро + ар1 Р > гДе ар и пр " параметры закона нагружения. Материал
исходной заготовки принимаем анизотропным. Предполагается, что заготовка вырезана таким образом, что ее сторона параллельна направлению оси у (перпендикулярно к направлению проката) [1-6]. Заготовка зафиксирована по внешнему контуру (рисунок).
