CC BY
4
УДК 621.77; 621.7.043
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРУТКОВЫХ ЗАГОТОВОК ПУАНСОНОМ СО СКОШЕННЫМИ КРОМКАМИ
Д.И. Котов, НС. Пасынкова
В статье представлены результаты анализа изменения величин напряжений в полуфабрикате, возникающих в процессе выдавливания. Исследования выполнены применительно к схемам выдавливания с пуансонами с различной геометрией рабочих кромок.
Ключевые слова: выдавливание, матрица, пуансон, напряжения, моделирование.
В работе [1] представлены результаты моделирования процесса выдавливания прутковой цилиндрической заготовки в матрицу квадратного профиля, установлено влияние различных параметров на формирование краевой части детали. В данной статье представлены результаты дальнейших исследований, включающих в себя анализ напряженного состояния полуфабрикатов в процессе деформирования для разных вариантов геометрии. Схема процесса приведена на рис. 1. Для реализации процессе в качестве заготовки принимался пруток диаметром 60 мм и высотой 70 мм. Материал заготовки - сплав АМг4. Матрица имеет квадратный профиль шириной 60 мм. Пуансон аналогично матрице имел профиль в виде квадрата шириной 52 мм.
Рис. 1. Схема процесса
В работе [1] исследовалось влияние профиля перехода вертикальных стенок пуансона в горизонтальные на формирование геометрии изделий. На рис. 2 представлены эскизы пуансонов с корректированной геометрией. А именно показан деформирующий инструмент с изменяющимся скруглением от максимального в углах до минимального на гранях (рис. 2, а) и с вырезанной угловой частью для сокращения поверхности трения и деформирующий инструмент со срезанными под разными углами элементами сопряжений граней (рис. 2, в, г).
На рис. 3 представлены схемы формоизменения, разрешающие выявить течение металла в сечении от одного угла изделия до другого для варианта представленного на рис 2, а.
Как видно из рис. 3 при перемещении пуансона геометрия вертикальной стенки заготовки начинает искажаться. Сначала идет расширение верхнего элемента заготовки. В начальный момент деформирования идет заполнение зазора между инструментами в местах где заготовка касается матрицы. В детали возникает неравномерность верхней части геометрии.
а б в г
Рис. 2. Эскизы пуансона с измененной геометрией
Рис. 3. Схемы течения металла
На рис. 4 представлены схемы формоизменения, разрешающие выявить течение металла в сечении от одного угла изделия до другого для варианта представленного на рис 2, б.
Рис. 4. Схемы течения металла
Схема течения металла в начальный момент времени на рис. 4 соответствует представленной на рис. 3 схеме. При перемещении пуансона геометрия вертикальной стенки заготовки начинает искажаться. В начальный момент деформирования идет расширение верхнего элемента заготовки и его затекание в зазор. Однако в дальнейшем ввиду отсутствия трения в углах течение металла здесь происходит несколько быстрее. Поэтому в конце хода геометрия концевой части выравнивается.
На рис. 5 представлены схемы формоизменения, разрешающие выявить течение металла в сечении от одного угла изделия до другого для варианта представленного на рис 2, в.
I 1 * гщ т
Рис. 5. Схемы течения металла
На рис. 6 представлены схемы формоизменения, разрешающие выявить течение металла в сечении от одного угла изделия до другого для варианта представленного на рис 2, г.
I
Рис. 6. Схемы течения металла
Из рис. 5 и 6 видно, что ввиду геометрии угловых элементов геометрия верхней части изделий формируется более равномерная. В конце хода наилучшие геометрические характеристики изделия наблюдаются для схемы, представленной на рис. 2, в.
На рис. 7 представлены схемы к оценке средних нормальных напряжений в теле изделия для схемы, представленной на рис. 2, в.
Рис. 7. Схемы к оценке средних нормальных напряжений
Из рис. 7 видно, что растягивающие напряжения в изделии не превышают критических значений. Сравнивая со значениями напряжений при стандартной геометрии пуансона можно сказать, что при изменённой геометрии кромок растягивающие напряжения на 10 % меньше.
Таким образом коррекция геометрии кромок пуансона позволяет добиться не только улучшение геометрических характеристик изделия, но и улучшение напряженного состояния детали.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Пасынков А. А., Пасынкова Н.С., Абрамов С.С. Анализ формирования геометрии краевой части изделия при выдавливании прутка в квадратную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 313-317.
2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427 с.
3. Голенков В.А., Яковлев С.П., Головин С.А., Яковлев С.С., Кухарь В.Д. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов / под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
4. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Верхнеграничные оценки давления при плоском нестационарном деформировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 3. С. 56-63.
417
Котов Дмитрий Игоревич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF THE PROCESS OF BACK EXPRESSION OF BARS WITH A PUNCH WITH
BEVELED EDGES
D.I. Kotov, N.S. Pasynkova
The article presents the results of the analysis of changes in the values of stresses in a semi-finished product that arise during the extrusion process. The studies were carried out in relation to extrusion schemes with punches with different geometries of working edges. Key words: extrusion, matrix, punch, stress, modeling.
Kotov Dmitry Igorevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ, ФИЗИЧЕСКОЙ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ЗАГОТОВКИ НА ПАРАМЕТРЫ ВЫТЯЖКИ
В.А. Демин, А.А. Рыжкова
Проведено моделирование процесса вытяжки, с целью определения влияния механической, физической и геометрической неоднородности заготовки на процесс вытяжки. Построена регрессионная модель процесса вытяжки, с учетом влияния колебания свойств заготовки на параметры вытяжки.
Ключевые слова: обработка металла давлением, листовая штамповка, вытяжка, моделирование.
В настоящее время при проектировании технологии штамповки деталей, полученных вытяжкой, пользуются справочной информацией по предельным коэффициентам вытяжки [1]. Данные коэффициенты, приведенные в справочниках, указаны с запасом, дабы гарантировать отсутствие дефектов, таких как трещины или локальные утонения [2]. Следовательно, деталь, которую можно было бы получить за один переход, изготавливают за два и более. А возрастание количества операций, в свою очередь, существенно увеличивает стоимость изготовления продукции. Помимо того, что при проектировании нужно учитывать размеры детали и характеристики материала, существенное влияние на процесс могут оказывать даже незначительные колебания данных характеристик [3]. К примеру, согласно исследованиям [4] разброс значений механических характеристик проволоки, для изготовления высоконагруженных пружин сжатия, не должен превышать 50Н/мм2. При таких условиях мы получим бездефектное производство: на 1 млн. пружин брак будет стремится к нулю. Однако, для отечественных сталей разброс временного сопротивления составляет около 70 Н/мм2, что приводит к отклонениям геометрических размеров пружины и нестабильности ее силовых параметров.
