CC BY
5
Plastic forms of metal blanks are possible forms of various forms, which include various tasks in a wide variety of forms of human activity. In particular, with the help of stamping technologies, it is possible to manufacture critical parts that are used on cylindrical bodies with longitudinal and external longitudinal ribs. Such products are used in the aerospace industry, mechanical engineering, and the electric power industry. This paper describes a new procedure for obtaining such products using drawing. This process is being studied with the help of computer simulation. The geometric evaluation of the performance of products and the characteristics of power forgings is estimated by the number of ribs of different heights on a steel billet. Growth in production volumes and production volumes after drawing. Tumors are made about how the degree of thinning of the colon during extraction is noticeable on the increase in shape change, shape and semi-finished growth after the operation. Goals and objectives are set for the subsequent study of the process of obtaining cylindrical coatings by the method ofplastic forming by drawing.
Key words: longitudinal ribs, plastic forming, pressure treatment, cylindrical shell, stamping reinforcement, steel, product height.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, yakovlev-ss-science@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-346-349
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
АЛЮМИНИЕВОЙ ЗАГОТОВКИ
Д.И. Кондаков
Штамповка - это один из наиболее распространенных методов металлообработки, который позволяет получать детали сложной формы из разных по форме заготовок. Одним из основных факторов, влияющих на процессы штамповки, является трение, которое оказывает воздействие на технологические параметры процессов, качество деталей, долговечность инструментов и пр. Поэтому анализ процессов обработки металлов давлением с точки зрения влияния трения и других факторов на технологическую силу штамповки является важной задачей для улучшения технологий получения металлических изделий. В данной работе проводится анализ технологических сил при разных факторах холодного прямого выдавливания алюминиевой заготовки: коэффициенте трения и размере рабочей кромки матрицы вытяжки. Приводятся результаты компьютерного моделирования по максимальным значениям усилий при варьируемых факторах, приводится трехмерная диаграмма того, как влияют исследуемые параметры на силу. Делаются выводы по целям и задачам работы, связанным с изучением технологической силы при холодном выдавливании.
Ключевые слова: холодная штамповка, машиностроение, компьютерное моделирование, объемная штамповка, технологическая сила.
Одним из основных факторов, влияющих на процессы обработки металлов давлением, является трение, которое возникает между рабочими поверхностями штампа и материала (из которого изготавливается деталь), и может оказывать существенное влияние на процесс штамповки [1-2]. Трение влияет на процесс штамповки, вызывая увеличение силы необходимой для деформации материала, увеличение неравномерности распределения напряжений и деформаций, ухудшение точности и качества поверхности, повышение износа инструмента в процессе его использования [3]. Все это может привести к тому, что итоговый продукт получится не такой, каким задумывался, а также увеличится количество брака и затрат на производство.
Для снижения влияния трения на процессы штамповки можно применять различные методы. Один из основных заключается в использовании специальных масел и смазок, которые снижают коэффициент трения между рабочими поверхностями [4]. Однако, выбор подходящего масла или смазки зависит от материала детали и для каждой операции подбирается отдельно. Вторым вариантом является оптимизация формы инструмента для снижения площади контакта заготовки с рабочими поверхностями [5].
В данной работе рассмотрим оба метода и их влияние на процесс холодного прямого выдавливания [6] изделия сложной формы, которое представлено на рис. 1.
Рис. 1. Трехмерная модель детали
В данном случае деталь имеет широкую фланцевую часть (8 мм, при общей длине 42 мм) и сложнопрофильную нижнюю часть. После анализа формы было предположено, что наилучшим методом ее изготовления является прямое выдавливание. При этом важной частью исследования является не только оценка возможности получения такого изделия выбранным методом, но и оценка влияния разных факторов на усилие штамповки. В данном случае были выбраны 2 параметра: трение и размеры матрицы для выдавливания. Имеется ввиду высота рабочего пояска, с которой контактирует выталкиваемый металл, и которая была выбрана 5, 10 и 15 мм. Анализ сил проводился при помощи компьютерного моделирования в QForm [7-10] и были получены силы, представленные в таблице.
Полученные значения сил
Высота рабочей кромки Коэффициент трения Кулона
0,05 0,2 0,5
5 мм 561 667 783
10 мм 570 680 841
15 мм 581 721 1015
Штамповка проводилась из цилиндрической алюминиевой (Д16) заготовки, диаметром 30 мм. Данные из таблицы были переведены в трехмерную диаграмму (рис. 2) для удобства анализа и наглядности.
1200 1000 800 600 400 200 0
0,0 Б
15
10
0,2
Коэффициент трения
2 са
0,5
0-200
200-400 400-600
600-800 ■ 800-1000
1000-1200
Рис. 2. График силы
347
Из полученных данных следует, что на силу влияет как фактор трения, так и площадь контакта заготовки с инструментом, это выявлено из того, что при фиксированном одном из исследуемых параметров сила возрастает. Пик силы приходится на наибольший коэффициент трения и наибольший из рассматриваемых размеров рабочей кромки. Однако замечено, что чем выше трение, тем более значительно влияет на силу фактор высоты рабочей кромки. Так выявлено, что при коэффициенте трения Кулона 0,05 и изменяющейся высоте рост силы составил около 3%, при трении 0,5 разница в силах составила около 30%.
Таким образом установлено, что сила трения и форма инструмента при холодном выдавливании играет важную роль на величину технологической силы. И следует достигать наименьших возможных площадей контакта инструмента с заготовкой и коэффициентов трения.
Список литературы
1. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./ Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1985.- Т.1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка./ Под ред. Е.И. Семенова, 1985. 568 с.
2. Штамповка тонкостенных изделий с активизацией контактных сил трения / М. И. Поксеват-кин, А. А. Иванайский, С. В. Герман, Е. М. Басова // Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. № 2. С. 132-136.
3. Горячая объемная штамповка полых изделий из высокопрочного алюминиевого сплава с заданными механическими свойствами / В. Л. Калюжный, Л. И. Алиева, И. С. Алиев, В. Н. Горностай // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16, № 12. С. 543-547.
4. 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 - Москва : Машиностроение, 2010. - 732 с.
5. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.
6. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. -Л.:Машиностроение, 1979, - 520с.
7. Пасынков А. А., Чекмазов Н. М., Матченко Н. М. Прямое выдавливание трубной заготовки в матрицу с плоской рабочей поверхностью // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 9. С. 343-347.
8. Кухарь В. Д., Коротков В. А., Яковлев С. С., Шишкина А. А. Изготовление сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21, № 3. С. 120-122.
9. Алексеев А. В. Исследование напряжений и деформаций получения детали методами объемной штамповки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 1. С. 531-534.
10. Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением. Версия VX 8.2. Учебный курс на примерах. Часть 3. Учебный курс на примерах. - «КванторФорм», 2017. - 196 с.
Кондаков Данила Иванович, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF FORCE MODES OF THE PROCESS OF COLD EXTRUSION OF ALUMINUM BLANK
D.I. Kondakov
Stamping is one of the most common metalworking methods, which allows you to obtain parts of complex shape from blanks of different shapes. One of the main factors influencing the processes of stamping is friction, which affects the technological parameters of the processes, the quality ofparts, the durability of tools, etc. Therefore, the analysis of metal forming processes in terms of the effect offriction and other factors on the technological force of stamping is an important task. to improve technologies for producing metal products. In this paper, the analysis of technological forces is carried out at different factors of cold direct extrusion of an aluminum billet: the coefficient offriction and the size of the working edge of the drawing matrix. The results of computer simulation of the maximum values of effort with varying factors are given, a three-dimensional diagram is given of how the studied parameters affect the force. Conclusions are drawn on the goals and objectives of the work related to the study of technological force during cold extrusion.
Key words: cold stamping, mechanical engineering, computer modeling, die forging, technological
force.
Kondakov Danila Ivanovich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-349-352
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА НА ПРОВЕДЕНИЕ ОПЕРАЦИИ ОТБОРТОВКИ
С УТОНЕНИЕМ
Г.А. Вобликов
Штамповка используется при производстве множества изделий, от мелких деталей до более крупных конструкций. Листовая штамповка широко применяется в автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также в производстве бытовых и строительных материалов. Одним из главных преимуществ листовой штамповки является возможность производства деталей в больших количествах и с высокой степенью точности. В данной работе оценивается операция отбортовки с утонением стенки стальной листвой заготовки типа диска при разных начальных условиях. Рассматривается несколько вариантов пластического изменения формы, которые отличаются друг от друга температурой штамповой оснастки. Исследование проводится с помощью компьютерного моделирования в программе для моделирования процессов обработки металлов давлением, в которой оцениваются технологические силы и рассматривается распределение температур по объему детали. Приводятся графики технологических сил и схемы распределения температур, по которым далее делаются соответствующие выводы. Ставятся дальнейшие цели исследований.
Ключевые слова: отбортовка, температуры, утонение, штамповая оснастка, технологическая сила, инструмент.
Листоштамповочное производство имеет несколько преимуществ. Оно позволяет производить детали и изделия в больших объемах, что минимизирует затраты на производство. Кроме того, процесс листовой штамповки позволяет добиться высокой точности и качества изготовленной детали [1-3].
Отбортовка листовой заготовки является важным процессом в листовой штамповке, который используется для создания различных элементов в различных отраслях промышленности. Отбортовка листовой заготовки используется в различных отраслях промышленности, включая автомобильную и строительную. Она используется для создания различных элементов автомобиля, в производстве деталей для систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
Особенностью листовой штамповки и, в частности, отбортовки является высокая производительность, при которой штамповая оснастка в процессе изготовления детали не всегда успевает остыть до следующего цикла формоизменения. Таким образом формообразующий инструмент может нагреться до высоких температур, поэтому в данной работе проводится исследование этого явления на примере отбортовки с утонением стенки.
Данное исследование является важным, так как при нагреве инструмента и постоянных колебаниях температуры происходит повышенный износ рабочих поверхностей инструментов. Помимо этого, происходит теплообмен от нагретого инструмента к заготовке, что может изменить физико-механические свойства материала. В этой связи, в данной работе проводится изучение технологической силы, распределения температур и других характеристик процесса при отбортовке. Исследование выполнено с помощью компьютерного моделирования [4-11] в программном обеспечении QForm. В программе была замоделирована отбортовка внутренней части листовой заготовки, сама заготовка принималась как изготовленная из стали 10. Утонение проводилось на 35% относительно первоначальной толщины 2 мм. Начальная температура заготовки (плоской листовой заготовки типа диска) составляла 20°^ температура инструмента (пуансона и матрицы) равнялась 550°С. Таким образом был получен график технологической силы (рис. 1).
Температура заготовки во время штамповки всегда влияла на технологическую силу штамповки, и чем температура выше, тем меньшая сила требуется для проведения формоизменения. Данный случай не стал исключением и пиковые нагрузки отличаются примерно на 4%. Однако стоит учесть, что деформируется стальная заготовка, если формоизменению при этих условиях была бы подвержена заготовка из алюминиевого или медного сплава, то технологическая сила отличалась бы более значительно. В остальном графики имеют одинаковых характер роста и падения.
349
