Исследование силовых параметров процесса холодного обратного выдавливания Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

The operation of ^mbined cold extrusion, built on the use of the method of final elements using the program DEFORM 3D, which allows to receive the stress-strain state is analyzes.

Key words: Combined cold extrusion, stress-strain state, method of final elements.

Zhuravlev Gennady Modestovich, doctor of technical science, professor, chuot_vang0984@yahoo. com, Russia, Tula, Tula State University,

Nguyen Thanh Chung, postgraduate, chuot_vang0984@yahoo. com, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.777.44:539.3:517.9

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОГО ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

К.М. Нгуен, В.Ф. Кузин

Рассмотрено влияние технологических параметров на силовые режимы холодного обратного выдавливания цилиндрической латунной заготовки методом конечных элементов.

Ключевые слова: степень деформации, сила деформации, обратное выдавливание, удельная сила, метод конечных элементов.

Метод конечных элементов (МКЭ) - численный метод решения задач прикладной механики. Широко используется для решения задач механики пластического формоизменения, механики деформируемого твёрдого тела, теплообмена, гидродинамики и электромагнитных полей.

С точки зрения вычислительной математики идея метода конечных элементов заключается в том, что минимизация функционала вариационной задачи осуществляется на совокупности функций, каждая из которых определена на своей подобласти, для численного анализа системы позволяет рассматривать его как одну из конкретных ветвей - общего метода исследования систем путём их расчленения. Возникновение метода конечных элементов связано с решением задач космических исследований в 1950-х годах (идея МКЭ была разработана советскими учёными ещё в 1936 году, но из-за неразвитости вычислительной техники метод не получил широкого использования), а также задач строительной механики и теории упругости.

DEFORM 3D - это программа моделирования холодной, горячей объемной штамповки, ковки, прессования, волочения, прокатки. Можно моделировать трехмерное пластическое течение материала заготовки в ин-

струменте, возникновение дефектов в изделии, оценить прочность инструмента, получить графики усилия прессования и подобрать оптимальное оборудование, подобрать материал и температурный режим.

Моделирование процесса обратного выдавливания из прутковых заготовок с диаметром 16,15 мм из латуни при обратном выдавливании с параметрами Hзаг = 9,18 мм; R = 8,078 мм; r = 6,545 мм; у = 0,66 приведено на рис. 1, модель в программе DEFORM 3D - на рис. 2.

Максимальное значение высоты изделия составляет 23 мм. Площадь поперечного сечения заготовки и пуансона 204,7 и 134,5 мм . Сте-

пень деформации достигает у

d м

0,66.

Рис. 1. Схема процесса обратного выдавливания

Рис. 2. Схема процесса обратного выдавливания в DEFORM 3D

График зависимости силы обратного выдавливания от времени показан на рис. 3.

Сила обратного выдавливания пуансона достигает максимального значения 215,9 кН.

На рис. 4 приведены графические зависимости изменения удельной силы от угла конусности пуансона а при обратном выдавливании. Расчет выполнен при степени деформации \|/ = 0,66. Здесь кривая 1 соответствует коэффициенту трения (.1 = 0,1, кривая 2 - ц, = 0,12, кривая 3 - ц, = 0,14.

Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показывает, что с ростом угла конусности пуансона а удельная сила уменьшается. Причем с увеличением коэффициента трения при фиксированной величине угла конусности пуансона а величина удельной силы q возрастает.

Время 1,с

Рис. 3. График зависимости силы обратного выдавливания

от времени

а, градус

Рис. 4. Графические зависимости изменения удельной силы от угла конусности пуансона а при обратном выдавливании

Графические зависимости изменения удельной силы q от степени деформации \|/ при величине угла конусности пуансона а = 20° при обратном выдавливании приведены на рис. 5. Здесь кривая 1 соответствует коэффициенту трения (.1 = 0,1, кривая 2 - ц = 0,12, кривая 3 - ц = 0,14

0.5 0.6 0.7 0.3

степень деформации \|/

Рис. 5. Графические зависимости изменения удельной силы </ от степени деформации \|/ при обратном выдавливании

Установлено, что с увеличением степени деформации \|/ удельная сила q возрастает. Интенсивность роста не превышает 30 %.

Таким образом, приведенные выше соотношения могут быть использованы для оценки кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции обратного выдавливания.

Список литературы

1. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541 с.

2. Компьютерное моделирование процесса обработки металлов давлением. Численные методы / В.Н. Данченко [и др.]. Днепропетровск: Системные технологии, 2005. 448 с.

3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979, 520 с.

Нгуен Куанг Ман, аспирант, тапИттОЮ7(а),уаИоо. сот. Россия, Тула, Тульский государственн ый университет,

Кузнн Владимир Федорович, д-р техн. наук, проф., аукигт(а),ИоЛох. г и. Россия, Тула, Тульский государственный университет

113

INVESTIGA TION OF FORCE PARAMETERS OF THE COLD REVERSE EXTRUSION

PROCESS

Q.M. Nguyen, V.F. Kuzin

Influence of technological parameters on power modes of cold reverse extrusion of cylindrical brass workpiece with method offinal elements is developed.

Key words: degree of deformation, force deformation, reverse extrusion, specific force, method of final elements.

Nguyen Quang Manh, postgraduate, manhmin010 7@yahoo. com, Russia, Tula, Tula State University,

Kuzin Vladimir Fedorovich, doctor of technical sciences, professor, avku-zin@hotbox.ru Russia, Tula, Tula State University