CC BY
9
УДК 621.73.04
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-465-467
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРАХ
ПРОЦЕССОВ
А.В. Алексеев
В работе рассматривается процесс получения детали при различных температурных режимах. Проводится сравнение силовых параметров процессов, а также скорости и направления течения материала при формоизменении горячей или холодной объемной штамповкой.
Ключевые слова: технологическая сила, штамповка, осадка, процесс, температура, холодная штамповка, объемная штамповка.
Цилиндрические детали с фланцем являются довольно популярными изделиями в машиностроительной, строительной, авиационной и других промышленных областях. Такие изделия могут использоваться в качестве крепежных изделий, элементов конструкций, устройств, передающих энергию и т.п. Существует 3 основных метода получения цилиндрических изделий с фланцем:
1. Обработка резанием;
2. Литье;
3. Обработка металлов давлением.
Резание отличается низкой производительностью, а в совокупности с низким коэффициентом использования материала делает эту технологию применяемой только в особенных случаях, когда необходимо получить высокую точность детали с определенными физико-механическими свойствами [1-3]. Литье отличается низкой точностью и относительно невысокими эксплуатационными характеристиками. Поэтому в основном подобные детали изготавливают методами ОМД. При этом возможно использование различных операций для получения одной и той же детали, в данном случае это может быть закрытая горячая объемная штамповка, а может быть использована осадка [4-6].
В данной работе рассмотрим именно последний вариант, так как по мнению автора, применение данной операции наиболее целесообразно для получения требуемой детали.
Деталь - цилиндрическое изделие с фланцевой частью большего диаметра, но меньшей высоты. Рассмотрим осадку по схеме (рис. 1) при разных температурах в штампе, имеющем выемку, по размерам соответствующую диаметру нефланцевой части полуфабриката. Целью исследования является определение влияния температуры заготовки на силу и характер течения материала при его деформировании.
ЗАГОТОВКА ч у ПУАНСОН МАТРИЦА
Рис. 1. Начальное положение заготовки и инструмента
По приведенной выше схеме было проведено моделирование в QForm и были получены кривые силы (рис. 2), а также стадии формоизменения заготовки (рис. 3) и схемы движения материала в полуфабрикате, изготовленном из жестко-пластической изотропной стали 15. Рассматривались следующие температуры штамповки: 20, 650 и 1150 градусов по Цельсию.
Как и предполагалось, с увеличением температуры заготовки сила формоизменения значительно снижается. Так при увеличении температуры с 20 до 1150°С сила снижается на 80%, что связано с увеличением пластичности материала. Так как пластичность материала напрямую зависит от температуры материала.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9
8000000
Время, с
Рис. 2. График силы
Рис. 3. Стадии формоизменения
В целом стадии формоизменения для всех температурных режимов практически одинаковы, поэтому на рис. 3 приведены стадии только для температуры заготовки равной 650°С. Стоит отметить, что нижняя часть заготовки установлена в матрице, которая повторяет ее форму и размеры.
Рис. 4. Схема движения материала на разных стадиях формоизменения
На начальных стадии формоизменения перераспределение материала происходит по всему объему заготовки, так под воздействием силы формируется фланцевая часть детали, а также происходит интенсивное деформирование нижней части заготовки. На последующих этапах основная часть перераспределения материала соответствует фланцевой части. При этом температура заготовки не оказывает значительного влияния на характер течения материала.
В итоге, операция осадки хорошо подходит для изготовления рассматриваемых деталей, однако стоит учитывать, что необходима заготовка, равная по диаметру нижней части готовой детали, что усложняет технологический процесс, так как не всегда возможно применение
466
нужной заготовки. Помимо этого, было установлено, что для изготовления детали с фланцем возможно использование как горячего деформирования, так и холодного. Однако горячее деформирование целесообразно для снижения технологической силы, в случае же необходимости получения детали с определенными механическими характеристиками целесообразно применять холодную штамповку.
Список литературы
1. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.
2. Яковлев С.С. Комплексное сравнение различных режимов прямого выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 538-541.
3. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
4. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов / В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
5. Подтягин В.Э. Прямое выдавливание полуфабриката с фланцем при различных температурных условиях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 547-549.
6. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.
Алексеев Александр Владимирович, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MANUFACTURE OF THE PART AT DIFFERENT TEMPERATURE PARAMETERS
OF THE PROCESSES
A.V. Alekseev
The paper discusses the process of obtaining a part at various temperature conditions. A comparison is made of the power parameters of the processes, as well as the speed and direction of the material flow during forming by hot or cold forging.
Key words: technological force, stamping, upsetting, process, temperature, cold stamping,
forging.
Alekseev Aleksandr Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
