CC BY
8
Zhernosek Vladimir Nikolaevich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРИ РАЗНЫХ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ
В.Э. Подтягин
Проводится исследование температурных градиентов в заготовке и штамповой оснастке с целью определения влияния режимов штамповки и деформаций на изменение температуры. Также проведена оценка сопротивление деформированию. Исследования проведены в программно-аналитических комплексах.
Ключевые слова: температура, температурный градиент, обработка металлов давлением, втулка, штамповка, горячая штамповка.
Температура в процессах обработки металлов давлением играет важную роль. Так значительная часть объемной штамповки реализуется при повышенных температурах для снижения технологической силы. Но часть деталей изготавливается при реализации холодной штамповки. Поэтому исследование влияние температуры штамповки на температурный градиент и характеристики обрабатываемого материала является важной и актуальной задачей [1-4]. Что и будет исследовано в данной работе с помощью современных программных продуктов на примере комбинированного прессования в открытом упрощенном штампе, т.е. в моделировании используется не весь штамповый блок, а только матрица и пуансон. Такое допущение необходимо для снижения сложности моделирования, и никак не влияет на получаемые результаты.
Моделирование было проведено с использованием программ САПР и QForm. Прессовалась цилиндрическая заготовка для получения втулки с переменным наружным диаметром и внутренней полостью при нескольких температурах, а именно 20, 800 и 1150 градусов Цельсия. Для этого были разработаны твердотельные модели оснастки с заготовкой в САПР с последующей интеграцией моделей в программу QForm.
Было проведено моделирование с целью определения температурных градиентов в заготовке (рис. 1), инструменте (рис. 2) и сопротивления деформированию (рис. 3).
а б в
Рис. 1. Температура заготовки при реализации: а - холодной; б - полугорячей;
в - горячей штамповки
Наибольшая температура в полуфабрикате наблюдается на поверхности внутреннего глухого отверстия, что связано с действием деформаций. Стоит отметить, что в ходе холодной штамповки температура изделия значительно повышается, с 20 до 411 градусов в пике.
Технологии и машины обработки давлением
При этом при реализации горячего и полугорячего деформирования рост температуры относительно начальной составляет не более 10°. Так максимальная температура составила 890° и 1192° соответственно для полугорячей и горячей штамповки. Также при холодной штамповке не вся заготовка нагревается в ходе воздействия инструмента, центральная часть нижней части втулки почти не изменяется по температуре.
а б в
20-368 798-876 1138-1180
Рис. 2. Температура в инструменте при реализации: а - холодной; б - полугорячей;
в - горячей штамповки
Нагрев инструмента в результате воздействия трения и теплообмен с деформированным материалом заготовки осуществляется в одних и тех же зонах, в основном на внешней поверхности пуансона. В целом ситуация с инструментом повторяет ситуацию с заготовкой.
а бв
Рис. 2. Сопротивление деформированию при реализации: а - холодной; б - полугорячей;
в - горячей штамповки
Известным фактом является то, что сопротивление деформированию падает с увеличением температуры [6]. Однако в данной работе интересуют не качественные, а количественные характеристики этого параметра и его распределение по телу полуфабриката. При реализации горячей и полугорячей обработки наибольшее сопротивление деформированию в середине высоты полуфабриката, а при холодной штамповке - на поверхности внутренней полости втулки. В итоге сопротивление деформированию составляет 722, 156, 79 МПа соответственно.
Таким образом, температура штамповки влияет на сопротивление деформированию и развивающуюся температуру в заготовке и инструменте в результате деформирования. Установлены конкретные зависимости для реализуемого комбинированного выдавливания, что необходимо учитывать при проектировании технологии изготовлении детали типа втулка из металлических, а именно стальных материалов. Стоит отметить, что при деформировании без предварительного нагрева в результате проведения операции заготовка и инструмент нагревается почти в 20 раз относительно исходной холодной температуры.
Список литературы
1. Подтягин В.Э. Напряженное и деформированное состояние при штамповке втулки с глухим отверстием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 143-145.
2. Богданов С.Б. Комплексная оценка процесса получения детали методом комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 8. С. 36-38.
3. Яковлев С.С., Чижов И.А., Павлушин В.О. Напряженно-деформированное состояние при изготовлении трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 172-177.
4. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.
5. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Яковлев С.С. Оценка напряженно-деформированного состояния заготовки при вытяжке через сложнопрофильную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 466-470.
6. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов. 4-е изд. М.: «Машиностроение», 1977. 317 с.
7. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Машиностроение.1979. 520 с.
Подтягин Валентин Эдуардович, магистрант, mpf-tula@,rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF VOLUME EXTRUSION PARAMETERS AT DIFFERENT TEMPERATURE REGIMES
V.E. Podtyagin
The study of temperature gradients in the workpiece and die tooling is carried out in order to determine the influence of the forging and deformation modes on the temperature change. The resistance to deformation was also evaluated. The research was carried out in software-analytical complexes.
Key words: temperature, temperature gradient, metal forming, bushing, stamping, hot
stamping
Podtyagin Valentin Eduardovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК. 531.4, 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-450-459
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СБОРКИ ТРУБ
А.Н. Пасько
Проведено исследование процесса сборки осесимметричных трубчатых образцов энергией импульсного магнитного поля. Получены зависимости натяга в сборочном узле от параметров системы "установка-индуктор-заготовка".
Ключевые слова: метод конечных элементов, контактное взаимодействие, сборка
труб.
Разработанный в работе [1] программный комплекс (ПК) при задании всех механических, геометрических и др. параметров заготовок и нагрузки позволяет смоделировать процесс запрессовки труб и получить значение натяга в сборочном соединении. Однако, результаты расчетов, с помощью которых ПК можно считать машинным экспериментом, не позволяют получить в явном виде зависимость натяга в сборочном соединении от входных факторов, что является важным для разработки технологического процесса сборки, выбора параметров установки, проектирования инструмента. Поэтому представляется возможным использование ПК для построения математической модели процесса магнитно-импульсной сборки на основе методов математической теории эксперимента.
