CC BY
15
УДК 621.771
ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ТРУБНОЙ
ЗАГОТОВКИ
А.А. Пасынков, Н.С. Пасынкова, Е.Н. Пальчун
По результатам анализа результатов компьютерного моделирования изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из сплавов АМг4 и ВТ6установлены результирующие зависимости влияния скорости деформирования, трения, степени деформирования и радиусов инструмента на силу процесса.
Ключевые слова: обратное выдавливание, трубные заготовки, титановые сплавы, алюминиевые сплавы, сила, формоизменение.
В статье рассмотрен процесс изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных цветных сплавов в части установления силовых параметров [1-5]. Исследование выполнено в среде программного комплекса DEFORM. В процессе моделирования предполагалось использование трубных заготовок диаметрами 0заг
=40 мм, 60 мм, 100 мм. Толщины труб (0заг - Dq ) принимались 10 мм и 15 мм. Варьировались радиусы перехода деформирующего выступа в цилиндрическую часть и толщины выступов, принимаемые равными D - Dq=3,
5, 7 мм. Варьировалась скорость деформирования с 1 до 10 мм/с, коэффициент трения с 0,05 до 0,25.
На рис. 1 представлены схемы исследуемого процесса.
Рис. 1. Схемы процесса выдавливания трубной заготовки
На рис. 2 - 4 представлены, полученные в ходе исследования зависимости силы процесса от величины редукции для разных значений диаметров заготовки при толщине трубы 10 мм.
390
Р,кН
400 350 300 250 200 150 100 50 О
ВТ6
\АМг 4
Рис. 2. Зависимость силы процесса от редукции
(Бзаз = 40 ММ, ? = 10 ММ)
Р, кН
1000 ВТО 600 дто 200 о
ВТб
..А ММ
Рис. 3. Зависимость силы процесса от редукции
(Бзаз = 60 мм, ? = 10 мм)
Р, кН
ВТ6
\ АМг4
Рис. 4. Зависимость силы процесса от редукции
(Бзаз = 100 мм, ? = 10 мм)
Анализ представленных на рис. 3 - 4 графических зависимостей позволил выявить, что рост величины редукции ведет к росту сил деформирования. При диаметре заготовки Б заз = 40 мм сила растет в 2 - 3 раза практически по линейной зависимости. До значений редукции 0,85 при Б заз = 60 мм сила растет на 40 %. С величины редукции 0,85 до 0,9 сила
391
вырастает более чем в 2,5 раза. До значений редукции 0,9 при В заз = 100 мм сила растет на 30...50 %. С величины редукции 0,9 до 0,95 величина силы становится больше в 4 - 5 раз.
На рис. 5-7 представлены, полученные в ходе исследования зависимости силы процесса от коэффициента трения при разных режимах деформирования и толщине трубы Взаг - Вд =15 мм.
Р, кН
1600 1400 1200 1000
КШ 600 400 200 О
0,05 ОД 0,15 0,2
ВТ6 /
АМг4
Рис. 5. Зависимость силы процесса от коэффициента трения
(Взаз = 100 мм, г = 0,9, Взаг - В0 =15 мм)
Р, кН
о
0,05 0,1 0,15 0,2
Рис. 6. Зависимость силы процесса от коэффициента трения
(Взаз = 100 мм, Взаг - В0 =15 мм, АМг4)
= 0,85
V
г = 0,75
г = 0,5 /___
0,05 0,1 0,15 0,2 |Л
Рис. 7. Зависимость силы процесса от коэффициента трения
(Взаз = 100мм, Взаг - В0 =15 мм, ВТ6)
392
Анализируя данные графики зависимости, можно сказать, что с ростом коэффициента трения с 0,05 до 0,25 сила растет на 12 % для алюминиевого сплава и на 15 % для титанового. С ростом величины редукции влияние коэффициента трения становится заметнее. Так для редукции 0,5 с сростом трения сила растет на 25 %, а для величины редукции 0,85 сила вырастает на 35 %.
На рис. 8 - 9 представлены, полученные в ходе исследования зависимости силы процесса от скорости деформирования для разных условий трения при толщине трубы Азаг - А =15 мм.
Р, кН
1400 1200 1000 800 600 400 200
Рис. 8. Зависимость силы процесса от скорости деформирования
(Азаз = 100 мм, Азаг - А =15 мм, г = 0,9, ц = 0,05)
Р,кН
1600
1400 1200 1000
600 400 200 О
123456789 V, ММ/С
Рис. 9. Зависимость силы процесса от скорости деформирования
(Азаз = 100 мм, Азаг - А0 =15 мм, г = 0,9, ц = 0,25)
По результатам анализа полученных зависимостей было установлено, что рост скорости перемещения пуансона с 1 до 10 мм/с приводит к росту сила на 20 % для сплава АМг4 и на 70 % для сплава ВТ6.
На рис. 10 представлены, полученные в ходе исследования зависимости силы процесса от радиуса скругления кромки пуансона при толщине трубы Азаг - Ад =15 мм.
Р, кН
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 О
1 2 3 4 5 6 R? ММ
Рис. 10. Зависимость силы процесса от радиуса скругления кромки
пуансона (Dзаз = 60 мм, Взаг - Dq =15 мм, r = 0,9, ц = 0,25)
Анализируя графическую зависимость, приведенную на рис. 10 можно сказать, что рост радиуса скругления кромок пуансона приводит к росту сил деформирования на 5...10 %. Это связано, очевидно, с изменением напряженного состояния заготовки и изменением схемы течения металла.
В целом следует сказать, что для обеспечения рациональных условий деформирования с точки зрения действующих сил следует уделять внимание подбору величин редукции, затем скорости деформирования и параметрам трения. Радиусы скругления кромок пуансона оказывают неочевидное влияние на силу процесса.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов [и др.]. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.
2. Zhengyang Cai, Min Wan, Zhigang Liu, Xiangdong Wu, Bolin Ma, Cheng Cheng Thermal-mechanical behaviors of dual-phase steel sheet under warm-forming conditions // International Journal of Mechanical Sciences. 2017, Volume 126. P. 79-94.
3. Verena Krusel, Peter Birnbaum, Andreas Kunke, Rafael Wertheim Metastable material conditions for forming of sheet metal parts combined with thermomechanical treatment // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2016. Volume 65. Issue 1. P. 301-304.
4. Aksenov S A, Chumachenko E N, Kolesnikov A V, Osipov S A Determination of optimal gas forming conditions from free bulging tests at constant pressure Journal of Materials Processing Technology. 2015. Volume 217. P. 158-164.
•• m 6
АМгА
5. Kyung-Hun Leea, Byung-Min Kim Advanced feasible forming condition for reducing ring spreads in radial-axial ring rolling International Journal of Mechanical Sciences. 2013. Volume 76. P. 21-32.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасынкова Надежда Станиславовна, студентка, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пальчун Екатерина Николаевна, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF POWER MODES OF THE PROCESS OF ISOTHERMAL REVERSE
EXTRACTION OF TUBE
A.A. Pasynkov, N.S. Pasynkova, E.N. Palchun
Based on the results of the analysis of the results of computer simulation of isothermal back extrusion of thick-walled tube billets from AMg4 and VT6 alloys, the resulting dependences of the influence of the deformation rate, friction, the degree of deformation and the tool radii on the strength of the process are established.
Key words: reverse extrusion, tube billets, titanium alloys, aluminum alloys, force, shape change.
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Palchun Ekaterina Nikolaevna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
