CC BY
5
Schenyatsky Alexey Valerevich, doctor of technical sciences, professor, bkkupol@istu.ru, Russia, Izhevsk, Kalashnikov Izhevsk State Technical University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-464-467
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО И ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ОТБОРТОВКЕ С УТОНЕНИЕМ
Г.А. Вобликов
В работе рассматривается технологический процесс, представляющий собой совокупность отбортовки и утонения отбортуемого материала, в результате которого реализуется комбинированная отбортовка. Оценивается возможность получения деталей таким методом при различной степени утонения металла. Исследуются интенсивности напряжений и степени деформаций и их величины, а также затрагивается величина повреждаемости металла при его формоизменении. Анализ проводится при различных степенях утонения и одинаковых остальных начальных условиях: температура, трение, геометрия и конфигурация инструмента и заготовки, а также при стандартных настройках компьютерного расчета. Приводятся результаты компьютерного моделирования, которое было проведено в рамках данного исследования. Моделирование проводилось в программно-аналитическом комплексе QFORM, основанном на методе конечных элементов, в котором и были получены необходимые данные и изображения. Приводятся схемы напряженно-деформированного состояния и табличные данные о максимальных их величинах. Делаются выводы о влиянии степени утонения на степень деформации, интенсивность напряжений и повреждаемость материала по критерию разрушения Кокрофт-Латам при отбортовке.
Ключевые слова: отбортовка, утонение, повреждаемость, напряжения, деформации, деформирование, обработка, давление.
Обработка металлов давлением является частью заготовительного производства и ей выполняют большое число деталей или заготовок под последующую обработку [1, 2]. Большое разнообразие получаемых изделий делают процессы ОМД практически незаменимыми [3-4]. Так, например, получение деталей с вертикальной стенкой и широким фланцем из тонколистового материала возможно с помощью операции отбортовки, при этом остальными методами получение такой детали затруднено.
Отбортовка может проводиться еще и при утонении отбортумого материала, что усложняет схему напряженного и деформированного состояния и механику формоизменения. Поэтому изучение протекания данного процесса является сложной задачей, особенно важное значение имеет исследование операции при различной степени утонения материала. Поэтому в данной работе будет проведено исследование напряжений, деформаций при отбортовке с утонением. Исследование будет проводиться в компьютерной программе QForm [5-10] с помощью задействованной компьютерной модели. Деформироваться будет стальная плоская листовая заготовка с центральным сквозным отверстием. Пуансон и матрица сконфигурированы таким образом, чтобы проходила и отбортовка и утонение материала. Заготовка имела изотропию механических свойств, деформация проходила без предварительного нагрева заготовки или инструмента. Для более просто моделирования использавались 3 объекта расчета: матрица, пуансон и заготовка. Причем для последней оценивались интенсивности напряжений и деформаций, схемы которых приведены на рис. 1 и 2 соответственно. Также представлены на рис. 3 схема повреждаемости.
Рис. 1. Распределение интенсивности напряжений в полуфабрикате
Рис. 2. Распределение деформаций в полуфабрикате
Рис. 3. Распределение повреждаемости
Также важной задачей является определение максимальных величин деформаций, напряжений и повреждаемости в полуфабрикате. Эти данные были получены и занесены в таблице.
Максимальные характеристики процесса
Параметры Утонение 0,55 Утонение 0,5 Утонение 0,475
Деформации 1,55 1,47 1,35
Напряжения, МПа 653 635 632
Повреждаемость 0,43 0,39 0,37
Картины (рис. 1-3) были приведены только для утонения 0,5, так как все остальные практически идентичны. Наибольшие деформации наблюдаются в отбортованном материала, причем деформации распределены практически равномерно по всему металлу. Аналогичная картина наблюдается и при оценке повреждаемости. При исследовании напряжений было установлено, что напряжения возрастают в торцевой части отбортуемого материала, а при формоизменении не на конечном участке происходит локальное повышение напряжений в зоне формоизменения.
Исследуя максимальные величины было установлено, что чем выше степень утонения, тем выше напряжения, деформации и повреждаемость. Так было установлено, что при изменении утонения с 0,475 до 0,55 происходит возрастание деформаций на 13%, напряжений на 3%, а повреждаемости на 12%. Однако исходя из величины повреждаемости, которая не превышает 0,7 можно утверждать о возможности проведения данного процесса для формирования конечной детали при любом утонении.
465
Список литературы
1. Ларин С.Н., Платонов В.И., Пасынков А.А., Нуждин Г.А. Влияние формы рабочего профиля матрицы на интенсивность пластической деформации при вытяжке с утонением // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. Т. 18. № 1. С. 2629.
2. Бессмертная Ю.В., Кухарь В.Д., Малышев А.Н. Определение силовых параметров вытяжки глубоких изделий коробчатой формы из цилиндрических полуфабрикатов // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 1. С. 25-30.
3. Ларин С.Н., Соболев Я.А., Платонов В.И., Яковлев С.С. Изотермическая пневмоформовка куполообразных деталей с регулированием утонения стенки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 7. Ч. 1. С. 149-155.
4. Вилимок Я.А. Деформация при вытяжке деталей сложной формы в ленте // XLVI Гагаринские чтения: Сборник трудов Международной молодежной научной конференции. Секция «Механика и моделирование материалов и технологий». М.: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, 2020. С. 24-25.
5. Larin S.N., Platonov V.I., Yakovlev S.S. Pnevmoformovka elements cellular multilayer sheet construction square cross-section of anisotropic materials at creep // Forging and Stamping Production. Processing of Materials by Pressure. 2015. No 10. P. 27-36.
6. Ларин С.Н. Платонов В.И., Нуждин Г.А. Силовые режимы обратного выдавливания стальной трубы // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 18-21.
7. Пасынков А.А. Высадка фланца на деталях трубопроводов при вязкопласти-ческом нестационарном деформировании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2021. № 3. С. 10-15.
8. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Сравнение пластического формоизменения разными рабочими оправками при нанесении рифлей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 12. С. 133-136.
9. Ларин С.Н. Исследование характера течения материала и сил совмещенного процесса изотермического обжима с набором утолщений на торцах трубных заготовок // Проблемы машиноведения: Материалы V Международной научно-технической конференции. Омск: Омский государственный технический университет, 2021. С. 258-263.
10. Кухарь В.Д., Киреева А.Е. Обоснование выбора исходных заготовок при штамповке облицовок кумулятивных зарядов малого калибра с постоянной толщиной стенки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 10. С. 39-42.
Вобликов Григорий Алексеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGATION OF THE STRESS AND STRAIN STATE DURING FLANGING WITH THINNING
G.A. Voblikov
The work mixes the technological process, which is a combination of flanging and thinning of the flanging of the material, as a result of which the combined flanging is realized. The possibility of obtaining parts by this method with a certain degree of thinning of the metal is evaluated. It is characterized by a high magnitude and degree of deformations and their magnitude. Analysis using various degrees of thinning and sets of other initial conditions:
466
temperature, friction, geometry and setting of the tool and workpiece, as well as using computer calculation. When performing the results of computer simulations carried out in the framework of this study. The simulation was carried out in the software-analytical complex QFORM, based on the finite element method, in which reliable data and images were obtained. Schemes of an acutely deformed state and tabular data on their maximum values are used. Sharp influences of the degree of thinning on the degree of deformation, increase in the degree and injury of the material are made according to the criterion of destruction of Cock-croft-Latham during flanging.
Key words: flanging, thinning, damage, stresses, deformations, deformation, processing, pressure.
Voblikov Grigorii Alekseevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-467-471
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
К.А. Березина
Проводились компьютерное моделирования процесса обработки металлов давлением в программе QForm, на основе которых были исследованы закономерности влияния коэффициента трения на некоторые параметры обратного выдавливания. Было оценено влияние коэффициента трения Кулона на средние напряжения, интенсивности напряжений и деформаций, которые образуются на последней стадии формирования изделия. Деформационные изменения проходят в экспериментальном упрощенном штампе, в котором сооснорасположены матрица для выдавливания и пуансон выдавливания. Приводятся схемы распределения напряжений, деформаций и средних напряжений в сечении полуфабриката. Оценивается напряженное и деформированное состояние для заготовки алюминиево-магниевого сплава, которая по форме является цилиндром. Делаются выводы о том, как влияет трение, а именно коэффициент трения, на напряженно-деформированное состояние при обратном выдавливании детали, у которой отсутствует симметрия, и имеются выступ и стенка. Приводятся варианты исследований для дальнейшей оценки получения асимметричных изделий обработкой металлов давлением с применением методов холодного обратного выдавливания в открытых штампах.
Ключевые слова: деформации, выдавливание, трение, коэффициент трения, напряжения, средние напряжения.
Некоторые процессы обработки металлов давлением характеризуются сложным напряженным и деформированным состояниям [1-3]. Большинство этих процессов связано с объемной штамповкой или комбинацией нескольких операций или способов формоизменений в одном. От напряженного и деформированного состояния зависит поведение материала, его разрушение, течение и т.п. Поэтому исследования напряжений и деформаций в процессе формоизменения является важной задачей, в том числе актуальна она и для операции обратного выдавливания.
