CC BY
23
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.983; 539.374
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ
ПОЛУФАБРИКАТА КУМУЛЯТИВНЫХ ОБЛИЦОВОК ИЗ МЕРНЫХ ПРУТКОВЫХ ЗАГОТОВОК
В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева, О.Н. Митин
Представлен анализ напряженно-деформированного состояния материала заготовки кумулятивной облицовки, его повреждаемости и распределения температур по ее объему в процессе выдавливания мерной прутковой заготовки.
Ключевые слова: кумулятивная облицовка, пластические деформации, средние напряжения, вытяжка, штамповка, деформирование, обработка металлов давлением.
Одним из вариантов технологии получения облицовок малого калибра является штамповка полуфабриката из прутковой заготовки с последующей механообраброткой.
Раннее в работе [2] обоснована целесообразность использования мерных прутковых заготовок с конической заходной частью при штамповке за один переход полуфабриката кумулятивной облицовки из меди М1 (рис.1).
На каждом этапе деформирования проводился анализ напряженно-деформированного состояния материала заготовки, его повреждаемости и распределения температур по ее объему (рис. 3 - 7) при исходной температуре заготовки и инструмента 20 °Си коэффициенте трения 0.2 с использование программного комплекса QForm 20/30 [1].
Анализ изменения распределения величины среднего напряжения аср по объему заготовки на различных этапах нагружения показал, что
только на первом этапе в донной части заготовки возникают положительное значение аср, которое при дальнейшем нагружении принимает отрицательные значения. Это позволяет предполагать возможность разрушения материала в этой области.
а
39,61
в
б
Рис. 1. Геометрические размеры мерной заготовки (а), полуфабриката (б), изделия после механической обработки (в)
В этом случае поэтапное формоизменение заготовки в процессе деформирования имеет вид, представленный на рис.2.
третий четвертый
Рис. 2. Промежуточные этапы формоизменения заготовки
Рис. 3. Изменение среднего напряжения аср в процессе деформировании заготовки
Рис.4. Распределение пластических деформаций £1 в заготовке в процессе ее деформирования
294
\J
Рис. 5. Картина изменения температуры в процессе деформирования
заготовки
370 360 350 340 330 320 310 300 290 280 270 260 250 240 230
Maie. 372 Мин. 226
V
Рис. 6. Изменение интенсивности напряжения < в процессе деформирования заготовки
Макс. 031 Мин. ООО
Рис. 7. Значения параметра Соекго/1_ЬаМат в процессе деформирования заготовки
Анализ картины деформированного состояния заготовки показал, что распределение интенсивности пластических деформаций е в объеме
материала существенно неоднородно. Наибольшие значения пластической деформации (до 600 %) достигаются в зоне контакта материала и конического пуансона, а на границе с матрицей величина пластических деформаций не превышает 50 %. Таким образом, материал заготовки наиболее сильно упрочняется в зоне прилегания его к коническому пуансону. Дальнейшая механическая обработка полученной поковки позволяет значительно уменьшить неравномерность механических свойств за счет удаления периферийных слоев материала.
В процессе формоизменения заготовка нагревается. На первом этапе перепад температур в объеме заготовки незначителен - от 50 до 70 °С. На последующих этапах неравномерность распределения температур в объеме заготовки возрастает. Так, на заключительном этапе в донной части заготовки температура достигает значений, 175 °С, а в верхней части ее значения близки к 100 °С.
Анализ распределения интенсивности напряжений Si показал, что ее величина практически равномерно распределена по объему заготовки и в процессе нагружения находится в пределах 310.. .340 МПа.
Оценка предельных возможностей формоизменения проводилось по критерию CockroftLatham. Если значение этого критерия превышают значения 0,65 в некотором объеме деформированного тела, то эта область будет являться областью возможного разрушения материала в процессе деформирования. Из анализа (см. рис. 7) следует, что наибольшие значения этот критерий на всех этапах деформирования достигает в зоне верней кромки материала, примыкающей к коническому пуансону, хотя величина его не превышает значения 0,6. Таким образом, момент перехода материала с конической поверхности пуансона на цилиндрическую является наиболее опасным с точки зрения разрушения материала, что подтверждается положительной величиной среднего напряжения в этой области (см. рис.3).
Установлено, что сила процесса в начальной стадии деформирования возрастает незначительно и резко увеличивается на заключительном этапе штамповки, достигая значения 1,1 МН.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 16-48-710824 и гранта правительства Тульской области ДС/69 от 9.08.2017.
Список литературы
1. Биба Н.В., Стебунов С.А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008.
2. Киреева А.Е., Кухарь В.Д., Митин О.Н. Технологические особенности получения конических кумулятивных облицовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып.11. Ч.2. С.258-264.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Vladimir.D.Kuchar@,tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., kirealena@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, докторант, mpf-tulaarambler. ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
THE STUDY OF THE PROCESS OF EXTRUDING SEMI-FINISHED SHAPED-CHARGE
LINERS OF A MEASURING ROD BLANKS
V.D. Kukhar, A.E. Kireeva, O.N. Mitin 297
The article presents the analysis of the stress-strain state of the workpiece material cumulative cladding, it of damage and the distribution of temperature by its volume in the process of extruding a measuring rod blanks.
Key words: the cumulative cladding, plastic deformation, medium voltage, range hood, stamping, deformation, metal forming.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, Vladimir. I). Kiichar a tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical sciences, docent, kireale-na@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mitin Oleg Nikolayevich, candidate of technical sciences, doctoral, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, OPC "SPA "SPLAV"
УДК 519.87; 004.94
МОДЕЛЬ КОНТРОЛЯ СИСТЕМЫ С ОТКЛЮЧЕНИЕМ И УПРЕЖДАЮЩИМ ВОССТАНОВЛЕНИЕМ КОМПОНЕНТА
М.В. Заморёнов, В.Я. Копп, Д.В. Заморёнова, С.Н. Федоренко
Построена модель контроля системы с отключением и упреждающим восстановлением компонента на период контроля с использованием метода траекторий. Выполнена дискретизация системы с непрерывным фазовым пространством состояний на основании алгоритма фазового укрупнения. Проведено моделирование процесса функционирования такой системы. Выполнено сравнение результатов моделирования, полученных с использованием метода траекторий и теоремой о среднестационарном времени пребывания системы в подмножестве состояний.
Ключевые слова: полумарковская система, стационарное распределение, метод траекторий, повторные попадания, скрытые отказы, средства контроля.
Введение. Основнойзадачей проектирования любых технологических систем является получение максимального экономического эффекта от их функционирования. При условии обеспечения заданного качества выпускаемых изделий экономический эффект складывается из выигрыша в производительности с учетом затрат, направленных на обеспечение надежного функционирования всех подсистем, в том числе и систем автоматической загрузки исходными компонентами, деталями и т.п. [1-5].
Как правило, определение зависимости экономического эффекта и существующих потерь при известных затратах не вызывает сложностей и подробно рассмотрено в работе [6].
