CC BY
3
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Boris Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Tregubov Victor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, NPO «SPLAV»
УДК 621.7.043
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУФАБРИКАТА И ИНСТРУМЕНТА ПРИ ВЫДАВЛИВАНИИ ВТУЛКИ
ИВ. Юрков
Проведено компьютерное моделирование процесса комбинированного выдавливания с целью определения температуры инструмента, исчерпания ресурса пластичности материала заготовки, а также полей, определяющих дефекты на внешней поверхности детали.
Ключевые слова: температура, трение, инструмент, повреждаемость, втулка, выдавливание, поля.
Любой процесс обработки металлов давлением сопровождается некоторыми сопутствующими явлениями, например, повышением температуры оснастки и заготовки, повышением значения повреждаемости в результате деформирования, также возможны образования дефектов, как внутри, так и снаружи изделия [1-3].
Поэтому очень важно до внедрения технологии в производство осуществить полное исследование операции и проходимых процессов для того, чтобы предугадать и избежать негативных последствий в виде разрушения инструмента или материала заготовки [4-6].
В связи с этим, в данной работе будет проведена оценка температур, ресурса пластичности материала заготовки и возможных поверхностных дефектов при холодном объемном деформировании с помощью программно-аналитического метода исследований в программе QForm. О результатах моделирования и пойдет дальнейшая речь. Формоизменялась цилиндрическая стальная заготовка (сталь 10), считающаяся изотропной и жесткопластической. Деформирование проводилось при различных факторах трения, для выявления закономерности влияния данной характеристики на протекающие процессы.
Для оценки поверхностных дефектов полуфабриката был проведен анализ полей Гартфилда, которые показывают возможность образования повреждений или брака снаружи изделия. Повышенное значение данного параметра наблюдается на свободной поверхности нижней части изделия. При этом с увеличением фактора трения растет и численные значения полей.
Так наблюдается рост на 20% (с 0,95 до 1,18). При этом остальных частях полуфабриката рассматриваемый параметр близок к нулю, что практически исключает образование дефектов в других зонах, кроме нижней. Однако, так как полученный полуфабрикат будет подвержен последующей механической обработке, и часть нижней зоны будет обрезана, то данный дефект не этапе штамповки не является дефектом в готовой детали.
440
Технологии и машины обработки давлением
Температура в инструменте и заготовке является важной характеристикой, особенно если происходит холодное объемное деформирование. Так как при операциях листовой штамповки повышение температуры материала заготовки и инструмента повышается не там существенно из-за невысокой продолжительности операции и относительно не больших перераспределениях материала. Поэтому при моделировании комбинированного выдавливания важным является температурная оценка процесса. Были определены температуры в заготовке и инструменте (таблица)
Температура инструмента и заготовки
Фактор трения 0 0,1 0,2
Пуансон 331 368 409
Матрица 190 200 260
Заготовка 397 411 426
(рис. 1).
Для большей наглядности данные из таблицы были переведены в графический вид
и
га о.
га
о. >
I-
го
.
ш с
Ш
450
250
350
и .о
5 150
о с
0
0,05 0,1
Фактор трения
0,15
0,2
—•—Пуансон —«—Матрица Рис. 1. График изменения температуры инструмента с ростом трения
С увеличением трения увеличивается и температура в:
- заготовке на 7%.
- матрице на 25%.
- пуансоне на 20%.
Более значительное увеличение температуры в инструменте связано с тем, что время контакта инструмента в определенных его зонах значительно выше. Таким образом трение существенно влияет на температуру инструмента и заготовки. К тому локально повышается пластичность материала с увеличением температуры.
Далее проведено исследование предельных возможностей формоизменения и исчерпания ресурсов пластичности (рис. 2).
а б в г
Рис. 2. Кокрофт-Латэм: при факторе трения равном 0 (а), 0,1 (б), 0,2 (в) и шкале (г)
В качестве основной в исследовании использовалась модель исчерпания ресурса пластичности Кокрофт-Латэм. Исследование данного параметра показало, что в области перехода от большего наружного диаметра к меньшему наблюдается высокое по значению данная характеристика. Это означает, что в данной области высокая вероятность разрушения материала, и дальнейшее деформирование приведет к разрыву в данной зоне.
Таким образом, было установлено, что:
1. Данный процесс сопровождается значительной повреждаемость заготовки, и дальнейшее формоизменение затруднено в связи с высоким риском потери устойчивости материала заготовки.
2. Фактор трения значительно влияет на температуру в заготовке и инструменте, и чем больше трение, тем выше температура.
3. С увеличением величины трения повышается вероятность образования поверхностных дефектов в донной части детали, которые могут сняться механической обработкой.
Список литературы
1. Богданов С.Б. Комплексная оценка процесса получения детали методом комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 8. С. 36-38.
2. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Износ инструмента и критерий разрушения материала при объемной штамповке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 141-143.
3. Жерносек В.Н. Анализ формы полуфабриката и технологической силы при обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 8. С. 3-6.
4. 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.
5. Юрков И.В. Анализ процесса комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 564-568.
6. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.
Юрков Иван Владимирович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF SEMI-FINISHED PRODUCT AND TOOL WHEN EXTRACTING THE SLEEVE
I.V. Yurkov
Computer simulation of the combined extrusion process was carried out in order to determine the temperature of the tool, the exhaustion of the plasticity resource of the workpiece material, as well as the fields that determine the defects on the outer surface of the part.
Key words: temperature, friction, tool, damageability, sleeve, extrusion, fields.
Yurkov Ivan Vladimirivich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
