CC BY
5
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-72-76
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОШИВКЕ ТРОЙНИКОВ
Н.С. Мальцева, С.Н. Михальченко
Рассмотрена операция прошивки тройника в ортогональных направлениях. Приводятся результаты исследований повреждаемости материала заготовок в зависимости от степени деформации при формировании отверстий в каждом из отростков и скоростей перемещения пуансонов.
Ключевые слова: прошивка отверстий, горячее деформирование, скорости интенсивность истечений.
Полуфабрикаты из титановых сплавов весьма трудоемки в отделочных операциях и требуют значительных ресурсов в обработке. Изготовление практически готовых изделий за минимальное количество переходов является актуальной задачей, обеспечивающей значительное повышение эффективности производства. В работе рассмотрена схема получения отверстий в сплошных изделиях сложной формы, представляющие собой тройники из титанового сплава ВТ6 [1-4]. Формирование в них отверстий предполагается тремя перемещающимися пуансонами, два из которых перемещаются навстречу друг другу, а третий ортогонально им.
В данной статье внимание уделено оценке влияния скоростей перемещения данных инструментов на величину повреждаемости заготовки. Рассмотрены различные комбинации скоростей перемещений пуансонов и трения на значения критерия разрушения. Установлены такие сочетания скоростей, обеспечивающие формирование качества изделий при разных величинах степеней деформаций, которые оценивались отно-
й фй ^0 Я
сительными значениями степеней деформаций Т\ =- и Г2 =- по горизонтали и
А Я2
вертикали соответственно. Исследование выполнялось для формообразования металла нагретого до 900°С. Деформирование осуществлялось при постоянной температуре. Комбинации размерных величин при расчётах: = 40 мм; ^2=30...40 мм; Б0 = 24...35 мм; Б3 =24...35 мм.
Считалось, что скорости перемещения пуансонов в горизонтальном и вертикальном направлениях одинаковы. Интервал варьирования скоростей составлял 0,05.. .1 мм/сек. На рис. 1 дана схема процесса прошивки. На рис. 2 даны схемы, на которых изображено изменение критерия разрушения материала в зависимости от степени деформации при скорости деформирования V = 3 мм / мин .
ш
ц
Рис. 1. Схема прошивки 72
■
[
■ейя.
ЯШ
_____
! > 1 I ■
I — — 1
тх = г2 = 0,8
Г = г2 = 0,88
Рис. 2. Влияние степени деформаций на разрушение материала заготовки
Из рис. 2 видно, что увеличение степени деформации позволяет снизить вероятности разрушения материала, что очевидно связано с формированием значительных гидростатических напряжений в поковке. Выявлены зоны с наибольшими значениями повреждаемости. Как следует из рисунка они располагаются в вертикальном отростке на границе контакта с кромкой пуансона. При увеличении степеней деформации данные зоны сокращаются по своей площади. Снижаются так же значения повреждаемости.
На рис. 3 даны схемы прошивки, на которых изображено изменение критерия разрушения материала при разных значениях степеней деформации в ортогональных направлениях при скорости V = 3 мм / мин .
Из рис. 3 видно, что при больших степенях формообразования на горизонтальных отростках зоны возможного разрушения выявлены в вертикальном отростке на границе контакта с кромкой пуансона. Аналогично установлено, что при больших степенях формообразования на вертикально отростке зоны возможного разрушения выявлены в горизонтальных отростках на контактной границе с матрицей в области перехода в вертикальный отросток.
гх = 0,6; г2 = 0,88
1 = 0,88; г2 = 0,6
Рис. 3. Влияние степени деформаций на разрушение материала заготовки
На рис. 4 даны схемы прошивки, на которых изображено изменение критерия разрушения материала при разных значениях степеней деформации в ортогональных направлениях при скорости V = 1 мм / мин .
1 = Г2 = 0,6
1 = ^2 = 0,7
1 1 |
ж лав
1 = г2 = 0,8
| _ .. I л.
= г2 = 0,88
Рис. 4. Влияние степени деформаций на разрушение материала заготовки
74
Выявлено, что рост скоростей деформирования не приводит к росту величин повреждаемости материала заготовки. Однако из-за изменения интенсивности истечения металла ввиду роста скоростей меняются размеры зоны с максимальными величинами критерия разрушения и их размеры. В частности с ростом скоростей данные области располагаются на контактных границах с матрицей в области перехода горизонтального отростка в вертикальный, и в зоне контакта заготовки с пуансоном на его рабочей поверхности. Установлено, что увеличение степени деформации позволяет снизить вероятности разрушения материала, что очевидно связано с формированием значительных гидростатических напряжений в поковке.
Установлено, что увеличение степеней деформации при горячей ортогональной прошивке позволят получать более стабильные значения повреждаемости материала. Так же установлено, что рост скоростей деформирования не приводит к заметному росту повреждаемости (по результатам исследований установлен рост не более 3 %). Однако при увеличении скоростей формоизменения изменяется локализация и объем зон в деталях с максимальными величинами повреждаемости. Следует выполнять коррекцию геометрии инструмента.
Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8
Список литературы
1. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
2. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 440445.
3. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465
Мальцева Анталья Сергеевна, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Михальченко Сергей Николаевич, магистрант, magistr_tsu@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCHED DAMAGE TO METAL WHEN WASHING TEE N.S. Maltseva, S.M. Mikhalchenko
The operation of piercing a tee in orthogonal directions is considered. The results of studies of the damageability of the material of the workpieces depending on the degree of deformation during the formation of holes in each of the processes and the speeds of movement of the punches are presented.
Key words: piercing of holes, hot deformation, velocity and intensity of outflows.
Maltseva Antalya Sergeevna, student, sulee@.mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mikhalchenko Sergey Nikolaevich, master, magistr_tsu@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-76-80
ВТОРИЧНАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЕМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРАЯ КРУГЛОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ ВЫТЯЖКЕ В МАТРИЦЕ С ПРОФИЛЬНЫМ ЗАХОДНЫМ УЧАСТКОМ
С.Н. Ларин, Н.А. Самсонов, В.И. Платонов
Приведены результаты компьютерного моделирования вытяжки в матрице с различной формой профиля заходной части с последующим применением метода планирования многофакторного эксперимента. Определены численные значения и количественные зависимости высоты фестонов от разности радиусов закругления AR=1...3, коэффициентов вытяжки m=0,44...0,59, величин зазора z=1...2 между пуансоном и матрицей.
Ключевые слова: вытяжка, фестоны, коэффициент вытяжки, моделирование.
Основным параметром, влияющим на управление перемещением края круглой заготовки является разность AR=Rmax - Rmin (рисунок) радиусов закругления по периметру заходной части матрицы. Чем больше разность радиусов закругления AR, тем больше путь перемещения края заготовки в направлении максимального радиуса закругления по сравнению с путём перемещения в направлении минимального радиуса закругления заходной части матрицы. Это обстоятельство приводит к тому, что края круглой заготовки достигают отверстия матрицы в разное время, в результате чего по краю цилиндрической оболочки образуются фестоны при вытяжке круглой изотропной заготовки. Высота фестонов также зависит от коэффициентов вытяжки и зазора между пуансоном и матрицей.
по периметру радиусом закругления Ямз заходной части
При вытяжке цилиндрических оболочек из квадратной заготовки, также основным параметром влияющим на управление перемещением края квадратной заготовки являются разность радиусов АЯ, влияющая на время перемещения краевых участков. В зависимости от коэффициента вытяжки (размеров сторон квадратной заготовки) и зазора между пуансоном и матрицей изменяется скорость радиального течения и
76
