CC BY
6
6. Пасынков А.А., Яковлев Б.С. Теоретические исследования процесса обжима цилиндрических заготовок в условиях вязкопластического течения материала // Заготовительные производства в машиностроении. 2022. Т. 20. № 5. С. 213-217.
7. Яковлев С.С., Чижов И.А., Архипцев А.С. Влияние числа клиновых спиральных выступов матрицы на неоднородность поля напряжений и деформаций при вытяжке с локальным утонением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. С. 256-259.
8. Яковлев С.С., Чижов И.А., Архипцев А.С. Влияние угла подъёма клиновых спиральных выступов матрицы на неоднородность поля напряжений и деформаций при вытяжке с локальным утонением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 12. С. 247-250.
9. Алексеев А.В. Штамповка фасонных изделий из разных по геометрии заготовок // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте // Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием / Под научной редакцией В.В. Салмина. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 7-9.
10. Грибачев Я.В. Влияние трения на деформированное состояние при штамповке // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте // Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием / Под научной редакцией В.В. Салмина. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 57-60.
Грибачев Ярослав Васильевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGATION OF THE STRESS-STRAIN STA TE IN THE COMBINED EXTR USION OF A BRASS BLANK
Y.V. Gribachev
Metals and alloys based on them are the materials that are most often found in various industries, including machine building, ship building, aircraft building, construction, and the food industry. Non-ferrous metal alloys, such as brass, are also used. Due to the fact that brass is a relatively expensive material, the question of its effective use is acute, therefore, pressure treatment is often used as a processing method for this material, which is characterized by low material waste, including this method is applicable because brass lends itself well to plastic shaping. Therefore, this article discusses the issue of manufacturing by pressure treatment, more precisely by extrusion, a pipe semi-finished product with a flanged part, that is, a sleeve-type product. The stressstrain state is considered and the strain intensities, stress intensities, average stresses in the semi-finished product at different temperatures of the tool and cold workpiece are analyzed. Conclusions are drawn about how the tool temperature affects the stress-strain state in the workpiece material.
Key words: billet, deformations, combined extrusion, state, temperature, tool, stresses.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-356-359
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
Л.В. Каркач
Обработка металлов давлением представлена широким набором операций и способов формоизменения, при этом каждой операции соответствует определенный набор ковочно-штамповочного оборудования. Каждая из машин для проведения операций обработки давлением имеет свои ключевые особенности и не всегда на одном и том же оборудовании можно применять разные операции. Поэтому в данной работе приводится классификация ковочно-штамповочного оборудования, описываются функциональные возможности. Описываются конструктивные особенности некоторых машин. При помощи компьютерного моделирования проводится исследование процесса обратного горячего выдавливания стальной заготовки с фланцем и вертикальной стенкой. Приведены формы получаемых изделий, полученные по результатам компьютерного моделирования в программе конечно-элементного анализа. В работе представлены графики технологического усилия штамповки полуфабриката, выполненного с применением разных по форме формоизменяющих инструментов. Делаются выводы о возможности применения такого метода и инструмента для штамповки требуемой детали.
Ключевые слова: объемная штамповка, оборудование, кузнечно-прессовое оборудование, операция, обработка.
Операции обработки металлов давлением осуществляют с использованием специализированного оборудования, которое необходимо для придания металлической заготовке требуемой формы [1-3]. Различают несколько видов кузнечно-прессового оборудования, отличающегося между собой техническими характеристиками, размерами и сферой применения. Существует 4 основных групп таких машин:
356
Технологии и машины обработки давлением
1. Молоты.
2. Прессы (винтовые, механические, гидравлические).
3. Импульсные машины.
4. Ротационные машины.
Каждую группу ковочно-штамповочных машин стоит рассмотреть подробнее.
Молоты — это ударное оборудование, которое отличается между собой массой обрабатываемых заготовок, размахом подвижной части, а также размером пространства под ковку. Нагретая заготовка деформируется благодаря энергии молота. Устройство данного оборудования достаточно простое. Различают молоты подъемного или двойного действия.
Есть еще одна классификация этого оборудования: винтовые и гидровинтовые молоты. Их отличие заключается в жесткости привода. Стояка у молота может быть 1 или их может быть 2. Подвижная часть может приводиться в движение с помощью пара или паровоздушной смеси. Кроме этого, есть пневматические молоты, работающие на основе давления сжатого воздуха.
Прессы различают по типу привода: гидравлические, винтовые, кривошипные. Различают несколько видов такого оборудования:
листоштамповочное;
обрезное;
для горячей штамповки;
чеканочное.
По конструкции различают вариант с 1 или 2 стойками. Исполнение может быть вертикальным или горизонтальным. В эту группу оборудования также входит эксцентриковые прессы.
Импульсные машины - это оборудование в котором формоизменение осуществляется посредством импульсной энергии, например, магнитным полем [4-5], взрывом, пороховыми газами и прочее. В настоящее время применение этих методов и оборудования ограничено в связи с высокой сложностью, трудоемкостью и опасностью.
Ротационные машины включают в себя широкую группу машин: ротационные станки для ковки, роликовые прессы, вальцы и так далее. Задачей всего этого оборудования является уменьшение толщины заготовки, которая может быть предварительно нагрета или предоставляться в холодном виде. Ротационные машины применяются для обработки заготовок, необходимых для производства профильных труб.
С использованием кузнечно-прессового оборудования осуществляют разные операции обработки металлов давлением. В частности, возможно горячее объемное выдавливание. При этом такой процесс является весьма сложным и требует предварительного компьютерного моделирования. В данной работе будет проведен анализ процесса в программе QForm [6-10]. Это позволит получить первоначальное представление об операции, особенно это важно если необходимо изучить влияние одного фактора на другой. В этом случае необходимо оценить влияние формы пуансона для обратного выдавливания на технологический процесс, формы полученной детали и нагрузку на инструмент. Для этого проведено моделирование выдавливания при температуре 1100 градусов, а пуансоны представлены двумя фигурами, первая - плоская давящая поверхность, а вторая - сферовидная. Полученные детали приведены на рис. 1.
Рис. 1. Детали
10 20 Ход инструмента, мм
Рис. 2. Технологическая сила - график
357
б
а
Как показало моделирование, форма конечного изделия при использовании обоих инструментах одинакова, за исключением внутренней полости, которая повторяет форму и размер инструмента-пуансона. При этом фланцевая часть и стенка по форме одинаковы между собой.
Согласно графику (рис. 2) обе кривые схожи по характеру изменения силы, в одних и тех же местах наблюдаются рост и выдержка силы. Однако наибольшая технологическая сила наблюдается при использовании плоского пуансона.
Таким образом установлено, что горячая объемная штамповка может быть проведена разным по форме инструментом, и могут быть получены одинаковые детали, в данном случае форма изделия несколько отличается, однако при механической обработке форма и размеры изделия будут выравнены.
Список литературы
1. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
3. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1972.
352 с.
4. Патент № 2691013 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2018142971: заявл. 05.12.2018: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, С.Н. Ларин [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
5. Патент № 2691020 C1 Российская Федерация, МПК B21D 26/14. Устройство для магнитно-импульсной штамповки: № 2019100720: заявл. 10.01.2019: опубл. 07.06.2019 / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, Е.Я. Кудинов [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ).
6. Пасынков А.А., Яковлев Б.С. Теоретические исследования процесса обжима цилиндрических заготовок в условиях вязкопластического течения материала // Заготовительные производства в машиностроении. 2022. Т. 20. № 5. С. 213-217.
7. Михальченко С.Н., Яковлев Б.С., Чекмазов Н.М. Оценка влияния величины конусности инструмента на силу прямого выдавливания титановой трубы // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 5. С. 313-318.
8. Ларин С.Н. Оценка влияния геометрических характеристик обратного выдавливания трубных заготовок на качество изделий // Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении: III Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием. Тула, 2022. С. 123125.
9. Ларин С.Н., Платонов В.И., Матченко Н.М. Напряженно-деформационное состояние стальных труб при обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 4. С. 424-428.
10. Богданов С.Б. Анализ дефектов при холодной объемной открытой штамповке // Инициативы молодых - науке и производству // Сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции для молодых ученых и студентов. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2021. С. 2728.
Каркач Леонид Витальевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDYING THEBACK-EXTRACTIONPROCESS L.V. Karkach
Processing of metals by pressure is represented by a wide range of operations and methods of shaping, with each operation corresponding to a specific set offorging and stamping equipment. Each of the machines for carrying out forming operations has its own key features and it is not always possible to use different operations on the same equipment. Therefore, this paper provides a classification of forging and stamping equipment, describes the functionality. The design features of some machines are described. With the help of computer simulation, the process of reverse hot extrusion of a steel billet with a flange and a vertical wall is studied. The forms of the obtained products obtained from the results of computer simulation in the finite element analysis program are given. The paper presents graphs of the technological effort of stamping a semi-finished product made using different shape-changing tools. Conclusions are drawn about the possibility of using such a method and a tool for stamping the required part.
Key words: forging, equipment, forging and pressing equipment, operation, processing.
Karkach Leonid Vitalevich, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
