CC BY
4
6. Chudin V.N. Hot stamping of conical housings with stepped internal structure // Russian Engineering Research. 2016. V. 36. № 10. P. 797-799.
7. Ларин С.Н., Платонов В.И., Коротков В.А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. №7. С. 83-87.
Гурова Ольга Юрьевна, студентка, olya-gurova-2016@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гололобова Любовь Евгеньевна, аспирантка, mpf-tiilaaramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE STRENGTH OF THE COMBINED PROCESS OF EXTRACTION AND EXTRACTION OF BAR BAR IN THE CONDITIONS OF HOT STAMPING
Gurova O.Yu., L.E. Gololobova
Based on the finite element method, the combined process of reverse extrusion and precipitation of a bar stock from high-strength titanium and aluminum alloy is simulated. It is assumed that the forming is carried out in the isothermal stamping mode. Based on the simulation results, the influence of the ratio of the geometric dimensions of the obtained part, friction, speed on the stamping force was established.
Key words: combined process, sediment, extrusion, force, fittings, research, modeling.
Gurova Olga Yurievna, student, olya-gurova-2016@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gololobova Lyubov Evgenievna, postgraduate, mpf-tiilaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПРЕДЕЛЬНОЙ ВЫСОТЫ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Я.А. Вилимок
Устанавливается корреляция между предельной высотой ступенчатой детали и предельной высотой сферического купола. Выявляются зависимости относительной предельной высоты ступенчатой детали от технологических параметров.
Ключевые слова: сферический купол, вытяжка, ступенчатая деталь, предельная высота, относительная предельная высота.
Одним из главных критериев при штамповке ступенчатых деталей в ленте (рис. 1) является предельная высота. Она зависит от выбранных технологических и конфигурационных параметров, а также от режима деформирования.
Рис. 1. Конфигурация ступенчатой детали
Сама по себе предельная высота является абсолютной величиной и дает лишь представление о штампуемости только для конкретной детали при конкретном технологическом режиме. С практической точки зрения полезней рассматривать высоту в относительных величинах. Это позволит, зная значение относительной величины, устанавливать предельные значения абсолютной высоты для конкретной детали с высокой точностью.
В связи с этим было введено понятие относительной предельной высоты Н, которая представляет собой отношение Н = Нступ/Нэр, где Нступ - предельная высота ступенчатой детали, полученной в условиях защемления фланца, Нэр - предельная высота сферического купола (получаемого по методу Эриксена) диаметра, равного диаметру большей ступени детали. Исходя из значения относительной предельной высоты Н и высоты сферического купола Нэр можно определить предельную высоту ступенчатой детали.
Значение Н всегда меньше единицы, так как режимы деформирования ступенчатой детали с защемлением фланца более сложной схемы деформирования, чем режимы деформирования сферического купола по методу Эриксена того же диаметра. Однако значение Н может варьироваться в зависимости от технологических параметров изготовления детали.
Для наглядности на рис. 2 приведены значения предельных высот сферического купола, полученного по методу Эриксена, и значения предельных высот для ступенчатой детали того же диаметра для алюминиевого сплава А5.
Рис. 2. Зависимость предельных высот от толщины материала: 1 - предельная высота сферического купола; 2 - предельная высота
ступенчатой детали
Вытяжка сферического купола выполнялась пуансоном диаметром с1= 20 мм с коэффициентом трения // = 0,15 для толщин t = 0,2.. .1 мм.
Вытяжка ступеней детали производилась последовательно: вначале получали меньшую ступень, затем большую. Технологические параметры испытаний были следующие: диаметр меньшей ступени (11 = 14 мм, диаметр большей ступени = 20 мм, коэффициент трения /л = 0,1, радиусы закругления инструмента г; , г? , гз , ¡и = 1 мм, толщина материала t = 0,2...1 мм, отношение диаметров ступеней ¿¿/яЬ = 0,7, отношение высот ступеней Н1/Н2 = 1.
Исходя из графических зависимостей, видно, что для выбранного режима деформирования отношение Нстул/Нэр ~ 0,68 и незначительно изменяется при увеличении толщины. Это связано с тем, что при изменении толщины материала предельная высота ступенчатой детали пропорционально изменяется относительно предельной высоты сферического купола. Установлено, что такой же характер зависимости справедлив и для коэффициента трения ¡и.
В ходе анализа результатов испытаний было установлено, что на относительную предельную высоту Я наибольшее влияние оказывают: геометрия и радиус инструмента г, относительная высота ступеней К = Н1/к2, относительный диаметр ступеней ¿1 = с1г/й2. Исходя из этого, влияние перечисленных параметров на коэффициент Я было рассмотрено более подробно.
В качестве примера на рис. 3 приведены зависимости относительной предельной высоты Я от радиусов закругления инструмента г;, г?, гз, г4 = 0,5... 1,5 мм для алюминия А5 толщиной t = 0,5. Условия испытаний оставались те же.
Из графика видно, что геометрия инструмента оказывает существенное влияние на относительную предельную высоту детали.
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4
Рис. 3. Зависимость относительной предельной высоты от радиуса
закругления инструмента
На рис. 4 приведены зависимости коэффициента Я от относительного диаметра d для алюминия А5М и стали 12Х18Н10Т. Технологические параметры проведения испытаний следующие: di =14 мм, =20 мм,
t = 0,5 мм, hi/h2 = 0,5, ri,r2, r3, r4 = 1 мм, Qnp = 5 кН.
517
1
\_2_
0.5 Û.55 0.6 0.65 0.7 0.75
Рис. 4. Зависимости относительной высоты Н от коэффициента d:
1 - 12Х18Н10Т; 2 -А5М
Установлено, что существует значение рациональной величины относительных диаметральных размеров d, при котором можно получить наибольшую предельную высоту ступенчатой детали. Рациональное значение d находится в районе 0,7 и может незначительно изменяться в зависимости от условий проведения испытаний. При превышении рационального значения коэффициента d максимальная высота ступенчатой детали начинает резко снижаться. Как было выявлено, это происходит вследствие дефицита металла в очаге деформации.
На рис. 5 приведены зависимости относительной предельной высоты Н от относительной высоты ступеней h для алюминия А5М и стали 12Х18Н10Т. Технологические параметры проведения испытаний следующие: di = 14 мм, d2 = 20 мм, di/fa = 0,7, г? ,Г2, гз, = 1 мм, Qnp = 5 кН.
Из графических зависимостей видно, что при увеличении коэффициента h с 0,5 до 1,5 предельная высота Н уменьшилась на 18...21 %.
На основе полученных количественных зависимостей относительной предельной высоты детали от технологических параметров был проведен корреляционно-регрессионный анализ и найдены уравнения регрессии.
Данные уравнения регрессии позволяют устанавливать предельную высоту при различных технологических параметрах.
V 1
0.55 0.75 1 1.25 h
Рис. 5. Зависимость предельной относительной высоты H от относительной высоты ступеней детали h: 1 - 12Х18Н10Т;
2-А5М
518
На основе данных испытаний была сформирована таблица для оценки предельной высоты ступенчатой детали, которая содержит наиболее значимые параметры (табл.1).
В качестве полинома была принята линейная модель У = Ь0 + Ь1-Х1 + Ь1-Х1 + Ь1-Х1 + Ь12-Х1-Х2 + Ь13 ■ Хг ■ Х3+ + Ь2з • Х2 • Х3 + Ъ12з • Х1 • Х2 • Х3.
Таблица 1
Факторное пространство
Факторы Уровни варьирования факторов
№ Наименование фактора Натуральное значение фактора Кодированное обозначение фактора у № = -1 Xi0 № = о) у ^ г шах № =+i)
1 Радиус инструмента г 0,5 0,75 1
2 Относительная высота h х2 0,5 1 1,5
3 Относительный диаметр d хъ 0,5 0,6 0,7
Результаты моделирования в соответствии с принятой матрицей планирования приведены в табл.2.
Таблица 2
Матрица планирования при оценке предельной высоты ступенчатой детали: Yi- сталь 12Х18Н10Т, У:- алюминий А5М
№ ^0 Х\ х2 х3 ХхХ2 х\хъ х2хъ ХхХ2Х3 Yi y2
опыта
1 + - - - + + + - 0,644 0,579
2 + + - - - - + + 0,755 0,669
3 + - + - - + - + 0,537 0,478
4 + + + - + - - - 0,628 0,566
5 + - - + + - - + 0,736 0,661
6 + + - + - + - - 0,865 0,781
7 + - + + - - + - 0,610 0,548
8 + + + + + + + + 0,709 0,649
Для получения построчных дисперсий использовался искусственный симметричный разброс выходного параметра в диапазонах ±15 % [1,2]-
В табл. 3 приведены параметры проверки статистических гипотез.
519
Таблица 3
Параметры проверки статистических гипотез (высота)
Материал Критерий Кохрана Дисперсия выходного параметра Дисперсия коэфф-тов регрессии Табличный критерий Стью-дента Дисперсия адекватности Критерий Фишера
% ё ёт ХТ ^ах)
12Х18Н10Т ±15 0,19578 0,508 0,01283 0,00051 2,12 0,00043 0,03686 3,01
А5М 0,19392 0,00957 0,00039 0,00037 0,03837
В ходе проверки расчетных значений этих параметров они оказались меньше табличных, следовательно, полученные модели считаются адекватными [1,2].
После проверки статистических гипотез и перевода из кодированных значений в натуральные значения факторов уравнения регрессии принимают вид, представленный в табл. 4.
Таблица 4
Уравнения регрессии для оценки предельной высоты
Материал Уравнения регрессии
12Х18Н10Т Н = 0,3685 + 0,218г- 0,0615Н+ 0,438^
А5М Н = 0,329 + 0,2008г- 0,0567Н+ 0,406^
Анализ уравнений регрессии показывает, что наибольшее влияние на предельную высоту оказывает коэффициент К (Хг). Влияние радиуса г и коэффициента Л менее существенно.
Используя найденные уравнения регрессии для алюминия А5 и стали 12Х18Н10Т, можно устанавливать относительную предельную высоту ступенчатой детали Н в условиях защемления фланца. В свою очередь, зная значение Н и значение предельной высоты сферического купола Нэр по методу Эриксена, можно легко находить предельную абсолютную высоту ступенчатой детали выбранной конфигурации.
Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8.
Список литературы
1. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 2003. 479 с.
2. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа, 1979. 400 с.
Вилимок Ярослав Александрович, магистр, vilimokya@yahoo.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCHING THE DEPENDENCE OF THE RELATIVE MAXIMUM HEIGHT OF THE STEP PART ON THE TECHNOLOGICAL PARAMETERS
Y.A. Vilimok
A correlation is established between the maximum height of the step part and the maximum height of the spherical dome. The dependence of the relative maximum height of the step part on the technological parameters is revealed.
Key words: spherical dome, drawing, step detail, height limit, relative height limit.
Vilimok Yaroslav Aleksandrovich, master, vilimokya@yahoo. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9: 663
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ КОРПУСА АЛЮМИНИЕВЫХ БАНОК
О.Д. Рожкова
Проведены исследования в области процесса вытяжки алюминиевых банок с легковскрываемыми крышками для газированных и негазированных напитков, а также анализ влияния геометрических параметров различных по типоразмерам алюминиевых банок на основные параметры и характеристики этапов процесса вытяжки.
Ключевые слова: алюминиевая банка, вытяжка.
Алюминиевые банки широко применяют в пищевой промышленности для упаковывания газированных и негазированных напитков. Готовая алюминиевая банка состоит из двух основных элементов - корпуса и лег-ковскрываемой крышки. Каждый из этих элементов производится отдельно друг от друга по различным технологиям. В отличие от крышки корпус изготавливается из нелакированной алюминиевой ленты. Ее сначала разматывают, а затем наносят смазку, вырубают круглые заготовки, реализуют двухступенчатую вытяжку, формуют купол банки, выполняют обрезку корпуса, мойку и сушку, наносят рисунок и защитный лак, опять сушат, наносят пищевое покрытие на внутреннюю поверхность, формуют и от-бортовывают горло банки и сушат. Крышки изготавливают вырубкой с формированием сложной кромки, нанесением пасты-герметика, насечек, сушкой с дальнейшим приклеиванием к крышке ушек [1].
Полученные корпуса банок и крышки к ним контролируют по основным показателям качества [2], упаковывают и отправляют на склад.
