CC BY
4
УДК 621.77
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-348-350
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ВЫСАДКИ ФЛАНЦЕВОЙ ЧАСТИ АЛЮМИНИЕВОЙ ЗАГОТОВКИ
И.В. Гребенщиков
Температурный режим пластического деформирования играет важную роль при формировании конечного изделия и может повлиять не только на силовые режимы, но и на качество изделия. Поэтому в этой работе проводится анализ того, как влияет температура штамповки при высадке фланцевой части цилиндрического изделия на силовые режимы и качество получаемого изделия с помощью компьютерного моделирования в программе QForm. Оценка качества проводится по критерию повреждаемости и полям вероятности образования дефектов. В данной работе, моделировалась высадка алюминиевого образца цилиндрической формы, который был установлен в матрице, давление на заготовку осуществлялось плоским торцом пуансона, с последующей оценкой полученных количественных и качественных данных. В статье представлены графики технологической силы, а также поля распределений повреждаемости и поля Гартфилда по наружной поверхности полуфабриката и по его объему. Делаются выводы о том, как влияет температура штамповки на исследуемые в работе характеристики, даются рекомендации по проектированию технологического процесса высадки.
Ключевые слова: алюминий, высадка, штамповка, повреждаемость, дефекты, качество.
Высадка является одной из операций обработки металлов давлением, при которой, в частности, возможно получение цилиндрических изделий с фланцевой частью [1-3]. Такая операция относится к объемной штамповке, поэтому важной частью исследования таких процессов является изучения технологической силы и качества получаемого изделия [4]. Высадка может сопровождаться разной температурой заготовки и инструмента, и может осуществляться как в холодном, так и в горячем режиме. Так как температурный режим формоизменения играет важную роль при формировании конечного изделия и может повлиять не только на силовые режимы, но и на качество изделия, то в этой работе проводится анализ того, как влияет температура штамповки при высадке фланцевой части цилиндрического изделия. Исследуется влияние температуры при высадке алюминиевого образца на технологическую силу и качество получаемого изделия. Качество анализируется по параметру повреждаемости и вероятности образования дефектов.
Исследование выполнено с использованием программно-аналитического комплекса QForm [510] так как этот метод является наиболее точным из существующих, помимо экспериментальных исследований. Так же иными методами сложно и трудоемко определять качество получаемого изделия, поэтому в работе и был использован компьютерно-ориентированный метод исследований. Моделировалась высадка алюминиевого образца цилиндрической формы, который был установлен в матрице, давление на заготовку осуществлялось плоским торцом пуансона. Были выбраны 2 температуры, каждая из которых соответствует холодной (20 градусов) и горячей (500 градусов) штамповке. Основным анализируемым параметром является технологическая сила, которая была определена и представлена на графике (рис. 1).
Время, с
-Хшюдн^я шым|шнкг1 -1 |;|"Л1 к: !К.|
Рис. 1. Технологическая сила
Было выявлено, что технологическая сила по ходу движения пуансона растет непрерывно и пиковые значения приходятся на конец штамповки. При этом в конце рабочего хода наблюдается наибольший рост силы, и в случае холодной штамповки максимальная сила составила 1370 кН, а при горячей -305 кН. В данном случае наблюдается большая разница между холодной и горячей штамповкой, которая составляет примерно 450%.
Технологии и машины обработки давлением
Далее были рассмотрены поля Гартфилда (рис. 2) и повреждаемость материала (рис. 3), которые свидетельствуют о будущем качестве изделия.
0JB ■ С.05 - 0.0J ОМ
Рис. 2. Поля Гартфилд
0.10 О.Х
Рис. 3. Повреждаемость
При данных режимах формоизменения не наблюдается разницы ни в числовых выражениях исследуемых параметров, ни в их качественном распределении. В обоих случаях картина полей Гартфилда идентична, а максимальное значение исследуемой характеристики не превышает 0,4 на краевом участке фланца, который в последствии подвергается механической обработке. Аналогичная картина и при оценке повреждаемости по критерию Кокрофт-Латам, которая показала идентичность распределения и величин повреждаемости по объему заготовки. В данном случае повреждаемость не превысила 0,35.
Анализ полей Гартфилда и повреждаемости напрямую говорит о качестве будущего изделия, и в данном случае исследуемые характеристики не выходят за рамки допустимых, что говорит о том, что получаемое изделие должно соответствовать требованиям. Оценка же силовых параметров выявила значительное преимущество в горячей штамповке.
Список литературы
1. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки М.: Машиностроение, 1989.
304 с.
2. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./ Ред.совет: Е.И.Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка./ Под ред. Е.И.Семенова, 1986. 592 с.
3. Бабенко В.А., Бойцов В.П, Волик Ю.П. Объемная штамповка. Атлас схем и типовых конструкций штампов: Учеб, пособие для машиностроительных вузов. 2-е изд., перераб, и доп. М.: Машиностроение, 1982. 254 с.
4. Кобелев А.Г., Шаронов М.А., Антощенков Ю.М. Теория и технология процессов ковки и прессования: Составление чертежа поковки и разработка технологии ковки: Учеб.-метод, пособие. М.: Изд-во МИСиС, 2002. 311 с.
5. Koloskov S., Sidelnikov S., Voroshilov D. Modeling process of semi-continuous extrusion of hollow 6063 aluminum alloy profiles using qform extrusion // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 288-294.
6. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Оценка силовых режимов и полей дефектов при рифлении алюминиевых и стальных оболочек // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 9. С. 348-350.
7. Алексеев А.В., Хрычев И.С. Прямое холодное выдавливание кольцевой оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 14-18.
8. Леняшин В. Б., Паршиков А. С. Сравнительный анализ способов горячей объемной штамповки поковок с использованием QFORM // Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Машиностроение. 2010. № 31. С. 16-24.
9. Исследование и совершенствование технологии горячей штамповки поковок типа "клапан" моделированием в программе QForm / А.А. Мышечкин, И.Н. Кравченко, Е.В. Преображенская [и др.] // Технология металлов. 2022. № 3. С. 45-54.
10. Яковлев С.С., Коротков В.А. Инновационные методы повышения эксплуатационных характеристик цилиндрических оболочек // Стратегическое развитие инновационного потенциала отраслей, комплексов и организаций: Сборник статей IX Международной научно-практической конференции, Пенза, 22-23 октября 2021 года. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2021. С. 169171.
Гребенщиков Иван Владимирович, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель - Коротков Виктор Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF THE OPERATION OF HEADING THE FLANGED PART OF ALUMINUM BLANK
I.V. Grebenschickov
The temperature regime of plastic deformation plays an important role in the formation of the final product and can affect not only the force modes, but also the quality of the product. Therefore, in this work, an analysis is made of how the forging temperature during the upsetting of the flange part of a cylindrical product affects the power modes and the quality of the resulting product using computer simulation in the QForm program. Quality assessment is carried out according to the criterion of damageability and probability fields of defect formation. In this work, the landing of a cylindrical aluminum sample, which was installed in a matrix, was simulated, the pressure on the workpiece was carried out by the flat end of the punch, followed by an assessment of the obtained quantitative and qualitative data. The article presents graphs of the technological force, as well as the fields of damage distributions and the Hartfield field along the outer surface of the semi-finished product and along its volume. Conclusions are drawn about how the forging temperature affects the characteristics studied in the work, recommendations are given for the design of the upsetting process.
Key words: aluminum, upsetting, stamping, damageability, defects, quality.
Grebenschickov Ivan Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State
University,
Scientific supervisor - Korotkov Victor Anatolievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-350-355
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОПЕРАЦИЙ ОБЖИМА ТОЛСТОСТЕННЫХ
ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
Д.А. Левачева
С целью исследования силовых режимов операций обжима без утонения было проведено моделирование обжима трубной заготовки в конической матрице при различных значениях угла конусности, коэффициента трения и коэффициента обжима. Перед проведением исследований были созданы твердотельные модели деталей штамповой оснастки и заготовок. Далее они загружались в программный комплекс QFORM, в котором выполнялось моделирование операций обжима. Технологические параметры моделирования: материал детали - сталь 10, диаметр заготовки - 80 мм, толщина - 8 мм, высота детали - 110 мм. Далее расчетным методом были определены высота заготовки и перемещение пуансона для различных значений деформируемой части детали. В ходе проведения моделирования установлены зависимости относительной величины силы операции обжима от различных технологических параметров, определены рациональные углы конусности матрицы.
Ключевые слова: обжим без утонения, силовые режимы, конусность матрицы, коэффициент обжима, коэффициент трения, трубная заготовка, моделирование.
В объемной штамповке довольно эффективной операцией является обжим толстостенных трубных заготовок коническими матрицами [6].
Обжим представляет операцию, при которой происходит сужение поперечного сечения прутков и труб, а также концевой части полых или объемных изделий путем обжатия материала снаружи и уменьшения диаметра [7, 10].
