CC BY
15
The optimal selection of the values parameters, ensuring the cyclicity of plastic deformation during cold rolling of the sample. The results of the studies include the minimum degree of compression of the passage, the rolling speed, the temperature and the holding time of the heating IDS.
Key words: System Al-Mg-Li, Alloy 1420, temperature, rolling speed, compression ratio, heating time, IDS, plasticity.
Agafonova Darya Victorovna, postgraduate, Dafna_Agafonova@,mail. ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after S.P. Korolov,
Mikheev Vladimir Aleksandrovich, doctor of technical sciences, professor, Daf-na_Agafonova@mail. ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after SP Korolyov
УДК 621.77.014
ИССЛЕДОВАНИЕ ШТАМПОВКИ ТОЛСТОЛИСТОВОГО
МАТЕРИАЛА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЕТАЛИ «ЗАДВИЖКА»
Ю.К. Филиппов, С. А. Типалин, А.В. Рагулин, Ю.Г. Калпин
Исследован процесс вытяжки толстостенного листового материала (толщина 10мм) Проанализированы деформационные и силовые параметры возникающие в ходе вытяжки из листовой заготовки толщиной 10 мм. Предложен технологический процесс получение готовой детали предусматривающий минимальное утонение материала.
Ключевые слова: ресурсосберегающая технология, минимальная разнотолщин-ность, толстолистовой материал, вытяжка с фланцем, оптимизация процесса, моделирование.
В современных условиях все большую актуальность имеют тенденции, направленные на получение изделий с оптимальными параметрами при наименьшей себестоимости изготовления. Это явление относится практически ко всем технологическим процессам и, в частности, к процессам обработки материалов давлением. Снижение веса выпускаемых изделий при обеспечении надежности конструкции с минимизацией затрат на изготовление заставляет производителей искать и внедрять новые технологии [1 - 4].
Вытяжка листового материала является одной из распространённых операций. Однако большинство исследований относится к тонколистовому материалу. Исследованиям деформации толстолистовых заготовок (толщиной 8мм и более) уделялось относительно небольшое внимание. Но при производстве деталей методом холодной листовой штамповки возникает ряд вопросов, решение которых позволит прогнозировать поведение
249
материала в процессе деформации [2, 5 - 6]. В частности, возникает значительная разница в деформациях внутренних и наружных радиусах изгиба, а также существенное отличие есть и при определении силы прижима для образования фланца.
В данной работе рассмотрены процессы холодной листовой штамповки, в которых решаются следующие задачи:
- вытяжка толстостенного материала толщиной 10 мм
- исследование возможного утонения заготовки;
- выбор оптимальных параметров формоизменения и разработка рекомендаций для технологического процесса получения готовой детали.
Объектом исследования являются процесс вытяжки листовой холодной штамповки детали (задвижка для соединений труб показанная на рис. 1) из стали 09Г2С ( ГОСТ 5520-79) диаметром 625 мм, высотой 100 мм, толщиной корпуса 10 мм. Для вытяжки используется заготовка 915 мм (коэффициент вытяжки 0,64). Расчетная сила вытяжки 676 тонн.
В процессе вытяжки фланец штампуемой заготовки получается с размером 760 мм, который впоследствии на обрезной операции уменьшается до величины 752 мм.
Рис. 1. Чертеж вытянутой заготовки для детали «Задвижка»
Химический состав стали 09Г2С и физико-механические характеристики (ГОСТ 19903-79) представлены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Химический состав в % материала «Сталь 09Г2С»
С 81 Мп N1 8 Р Сг N Си Л8
До 0.12 0.5 - 0.8 1.3 - 1.7 До 0.3 До 0.04 До 0.035 До 0.3 До 0.008 До 0.3 До 0.08
Таблица 2
Механические свойства (характеристики) при Т=20 °С
Сортамент Предел прочности Предел текучести Относитель-ное удлинение кси Термообр.
- МПа МПа % кДж / м2 -
Лист, ГОСТ 5520-79 430...490 265.345 21 590.640 Нормализация 930 °С, воздух
В Московском политехническом университете на кафедре «Обработка металлов давлением и аддитивные технологии» разработана технология холодной листовой штамповки детали «крышка верхняя» дискового затвора Баттерфляй успешно применяемого в различных отраслях промышленности: нефте-газовой, нефтеперерабатывающей, в трубопроводном транспорте, химической и металлургической, энергетической, целлюлозно-бумажной и др. (рис. 2).
Рис. 2. Дисковый затвор Баттерфляй
Для отработки технологии проведено моделирование различных вариантов получения детали. В процессе моделирования рассматривался процесс вытяжки без прижима, с прижимом имеющим различную силу и с жестким фланцедержателем.
Как показывает моделирование, вытяжка без прижима не может обеспечить получение фланца. При вытяжке с небольшой силой прижима до 1000 кН происходит частичное раскрытие прижима.
Вытяжка с силой прижима 200 кН и с жестким складкодержателем создает благоприятные условия для и получения требуемого изделия.
Однако в ходе моделирования были получены результаты по изменению толщины заготовки в процессе вытяжки.
Как и следовало ожидать, наибольшее утонение возникает на переходе торовой части дна заготовки к цилиндрической, хотя отрыва дна не происходит (из-за небольшого коэффициента вытяжки). На фланце материал наоборот увеличивает свою толщину. Дно заготовки при незначительной силе прижима изменяется на 2.. .4 %, однако при жестком склад-кодержателе данное утонение составляет около 10 %.
Для надежной работы детали желательно получить конструкцию с наименьшим утонением. При утонении больше 25 % требуется увеличить толщину заготовки, а, как следствие, возрастают затраты на материал и увеличивается масса готового изделия.
в
Рис. 3. Моделирование процесса вытяжки с указанием полей толщин материала после деформации: а - без прижима; б - с прижимом 300 кН; в - с жестким складкодержателем
Как видно из графика, представленном на рис. 4, уменьшение толщины материала взаимосвязано с силой воздействия прижима на заготовку.
Для проверки результатов работы было выполнено экспериментальное исследование вытяжки детали с различными условиями деформации.
Вытяжка проводилась на прессе ПО 54 силой 2000 тонн по следующим вариантам:
- вытяжка без прижима с осадкой в конце процесса фланца детали;
- вытяжка с прижимом с осадкой кольцом в конце процесса фланца детали;
- вытяжка с жестким складкодержателем.
^ 11,5
1.
I 11 (В Ю,5 1 ю Р 9,5 01 I 9 ™ 8,5 ' 5 Я
-■
? 8 с; 7,5 £ 7
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Сила прижима,кН
-♦-Максимальное утонение заготовки "■"Максимальное утолщение фланца
Рис. 4. Изменение максимальной и минимальной толщины вытягиваемой заготовки в зависимости от силы на прижиме
На фотографиях представленных на рис. 5, приводятся виды формообразования с получаемыми дефектами готовой детали задвижки с полученным фланцем.
а б
Рис. 5. Экспериментально полученные образцы вытянутой заготовки без прижима (а) и с жестким складкодержателем (б)
На графиках, показанных на рис. 6, видно изменение силы с прижимом и без прижима фланца при вытяжке круглой детали толщиной 10 мм и внутреннем диаметром 625 мм.
О Н I I I I I I I I
Рис. 6. Изменение силы на инструменте в процессе вытяжки детали
253
Натурные испытания подтвердили верность моделирования. Исходя из графиков, представленных на рис. 3, предложена следующая технология, обеспечивающая минимальную разницу по толщине. Для этого предлагается обеспечить вытяжку детали с прижимом 300 кН, и для последующего получения качественной геометрии фланца производить на второй операции подчеканивания радиуса с правкой плоскости фланца. Так как количество деталей ограничивается небольшой партией, то данная технология приемлема для реализации с минимальными затратами.
Выводы. Предлагаемый технологический процесс холодной листовой вытяжки толстостенной детали с фланцем позволяет проводить формообразование геометрии детали при минимальной разнотолщинности детали и исправлении возникшего гофрообразования. Для получения требуемой детали с минимальным утонением заготовки требуется обеспечить вытяжку с силой прижима 300 кН и впоследствии проводить правку фланца с формированием необходимого радиуса с цилиндрической частью.
Список литературы
1. Разработка технологического процесса холодной объемной штамповки полусферической детали «корпус шарового пальца» / А.В. Ра-гулин, А.В. Молодов, Н.Ю. Калпина, Ю.К. Филиппов, А.В. Кононов // Материалы Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) "Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров", посвященной 145-летию МГТУ "МАМИ". Секция 6 «Машины и технологии заготовительного производства. Подсекция «МиТОМД». М.: МАМИ, 2010. С. 132 - 136.
2. Филиппов Ю.К., Игнатенко В.Н., Рагулин А.В. Экспериментальные исследования кинематики течения металла при комбинированном радиальном и обратном выдавливании осесимметричных деталей с фланцем в коническом инструменте // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. №9. 2011. С. 33 - 37.
3. Экспериментальное исследование механических свойств демпфирующего материала / С.А. Типалин, Н.Ф. Шпунькин, М.Ю. Никитин, А.В. Типалина // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2010. №1. С. 166 - 170.
4. Research of deformation and stress state schemes for steel hardness / Yu.K. Filippov, Yu.G. Kalpin, A.V. Ragulin, A.G. Zaicev // New developvents in forging nechnology, Papers of the International Conference. 2013, MAT INFO Werkstoff-Informationsgesellschaft (Frankfurt am Main). 2013. Р. 281 - 291.
5. Developing of technological process for the cold forging of thin-walled bushes with regard of plastic properties / Yu.K. Filippov, Yu.G. Kalpin, A.V. Ragulin, A.G. Zaicev, Yu.N Anfimov // 46th ICFG Plenary Meeting 2013 15th - 18th September, Paris, France.
6. Холодная объемная штамповка детали «толкатель плунжера» / Ю.К. Филиппов, Рябов, А.В. Рагулин, А.Г. Зайцев, Ю.Н. Анфимов, Р. А. Евсиков, П.С. Левченко // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 2. С. 27 - 30.
Филиппов Юлиан Кириллович, д-р техн. наук, профессор, vulianf@mail.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Типалин Сергей Александрович, канд. техн. наук, доцент, tsa_mami@,mail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Рагулин Алексей Викторович, канд. техн. наук, доцент, info@corbotool. ru, Россия, Тула, ООО» Карботул»,
Калпин Юлий Григорьевич, д-р техн. наук, профессор, kalpinainbox.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
A STUDY OF PUNCHING OF THE PLATE MATERIAL AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF THE PART "VALVE»
Yu.K.Filippov, S.A.Tipalin, A.V.Ragulin Y.G.Calpin
The process of drawing thick sheet material (thickness 10mm) Analyzed deformation and force parameters encountered in the drawing of a sheet material with a thickness of 10 mm. of the Proposed technological process of obtaining the finished part provides for a minimum thinning of the material.
Key words: resource-saving technology, minimum thickness difference, plate material, drawing with flange, process optimization, modeling.
Filippov Julian Kirillovich, doctor of technical sciences, professor, vulianf@,mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Tipalin Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, tsa_mami@,mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Ragulin Alexey Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, infoacorbotool.ru, Russia, Tula, LLC "Karbatol",
Calpin Julius Grigorjevich, doctor of technical sciences, professor, kalpin@,inbox. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
