CC BY
7
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.
Романов Павел Витальевич, аспирант, mpf-tula@,rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Благочиннов Роман Сергеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SIMULATION OF THE PROCESS OF OBTAINING ECCENTRIC ADAPTERS BY COMBINING CRIMPING AND EXTRUSION OPERATIONS
P.V. Romanov, R.S. Blagochinnov
The article proposes a technological scheme for the manufacture of eccentric adapters from pipe blanks with a single beveled end by combining the operations of crimping and extrusion in one tool. The simulation of the proposed technological scheme is carried out. The stages of shaping are shown with the distribution of the intensity levels of average stresses, deformations, and force modes.
Key words: adapter, crimping, extrusion, billet, stresses, deformations, force, technological process.
Romanov Pavel Vitalyevich, graduate student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University.
Blagochinnov Roman Sergeevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-102-106
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ОБЖИМ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЗАГОТОВОК
А.А. Пасынков, О.М. Герасимова, Б.С. Яковлев
Рассмотрена операция обжима габаритных толстостенных труб из трудно-деформируемого сплава ВТ6. Обжим осуществляется в режиме горячего деформирования. Выполнено моделирование данной операции, используя результаты которого установлено влияние степеней деформации, габаритов заготовок и температурно-скоростных режимов на силы деформирования.
Ключевые слова: обжим, крупногабаритные изделия, силы, анализ, горячее формоизменение.
В общем и специальном машиностроении часто используются металлические изделия, представляющие собой горловины, т.е. изделия с разными поперечными размерами относительно вертикальной оси. Данные изделия возможно получать различными методами. Определенный интерес представляет изготовление таких типов изделий, отличающихся значительными габаритными размерами методами обработки давлением и обжима, в частности. Использование обжима при изготовлении горловин позволяет добиться повышения коэффициента использования материала и эксплуатационных характеристик изделий. Однако при обжиме габаритных изделий возникают определённые проблемы, связанные с подбором режимов деформирования, обеспечивающих получение заданной геометрии без искажения. Требуется научно-обоснованный подбор режимов деформирования.
Ввиду этого в статье рассмотрена операция обжима трубных заготовок из деформируемого титанового сплава ВТ6. Для установления рациональные режимов деформирования выполнялось моделирование в DEFORM обжима труб диаметрами 300 и 500 мм и толщинами стенки в диапазоне 20.. .70 мм.
Деформирование осуществляется в режиме горячего формоизменения при температуре нагрева заготовки 900° С в зоне, близкой к очагу деформации. Скорость деформирования принималась равной 1.10 мм/сек.
Основными параметрами для установления режимов деформирования являлись коэффициент обжима k = D2 /D\, толщина стенки заготовки t = D\ — D0, габаритный диаметр заготовок D, угол рабочей поверхности матрицы а = 15...25°.
На рис. 1 дан эскиз процесса обжима.
1 1 U,
___ Л m а
Рис. 1. Эскиз исследуемой операции
Выполнено исследование влияния габаритов заготовок, величин коэффициентов обжима на силы на деформирующих инструментах. На рис. 2 дана зависимость изменения сил на матрице от ее относительной величины хода И , принимаемой равной отношению величины хода деформирующего инструмента к высоте деформируемой части изделия.
Р,Н
100000 80000 60000 40000 20000 О
0 0,2 0,4 0,6 0,8 11
Рис. 2. Зависимость Р, кН от И :
1 - Т = 20°С; к = 0,7; 2 - Т = 20°С; к = 0,9; 3 - Т = 900°С; к = 0,7; 4 - Т = 900°С; к = 0,9
103
Как видно из данного графика формоизменение габаритных толстостенных заготовок без осуществления подогрева их перед штамповкой невозможно ввиду значительных сил деформирования. Значения разницы по величинам сил деформирования для больших степеней формоизменения составляет более чем 20 раз и для меньших степеней формообразования эта разница составляет 10 раз.
Выполнено исследование, позволяющее выявить влияние относительной толщины стенки заготовки 5 = / / Г и коэффициента обжима на силы деформирования. На рис. 3 представлена полученная зависимость.
Р; кН
1200 1000 800 600 400 200 О
0,72 0,77 0,82 0,87 3
Рис. 3. Зависимость Р, кН от 5 = Г / Г:
1 - к = 0,7; 2 - к = 0,9
Выявлено, что увеличение толщины заготовки в исследуемом диапазоне величин приводит к росту силы деформирования в 2,2 раза при больших степенях деформирования и в 1,5 раза при меньших степенях деформирования. Интенсивность роста сил максимальная в диапазоне значений относительных толщин заготовки 0,92.. .0,82.
Установлено влияние диаметра заготовки и угла конусности на силу деформирующего инструмента. На рис. 4 приведена зависимость влияния относительного диаметра заготовки на изменение сил на матрице.
Из рис. 4 установлено, что рост диаметра заготовки приводит к росту сил обжима на 20 % при угле матрицы а = 15° и на 30.50% при угле конуса матрицы а = 25°. Изменение толщины заготовки сказывается на увеличении интенсивности роста сил деформирования при угле конуса матрицы а = 25°. Для меньших углов конусности интенсивность роста сил идентичная для каждой из рассматриваемых значений толщин заготовки.
--
Т
г Л
/
/
Р, кН
1000 800 600 400 200 О
2/ А
/ /
—
Р, кН
"\2
1х
400 450 ММ
а б
Рис. 4. Зависимость Р, кН от Г, мм:
1 -а = 15°; 2 - а = 25°; а - 5 = 0,92; б - 5 = 0,72
104
мм
Установлены рациональные скоростные параметры процесса обжима габаритных труб. На рис. 5 дана зависимость изменения силы от скорости перемещения матрицы.
Р, кН
5000 4000 3000 2000 1000 о
1 2; 3 4 5 6 7 8 9 V, ММ/С
Рис. 5. Зависимость Р, кН от V, мм/с: 1 - I = 0,92; 2 - I = 0,84; 3 - I = 0,72
Как установлено из зависимости, представленной на рис. 5 с ростом скоростей перемещения матрицы с 1 до 10 мм/с силы обжима для каждого из рассматриваемых значений толщин заготовки увеличиваются с одинаковой интенсивностью в среднем в 3,5.4,5 раза. Однако при деформировании заготовок с относительной толщиной ё = 0,92 после значения скоростей деформирования 6 мм/с происходит складкообразование, чем объясняется разрыв на графике.
На рис. 6 представлена зависимость, позволяющая установить влияние скоростей перемещения матрицы, коэффициента обжима и угла конусности инструмента.
р, кН р ""
2000
1000
О
1 2 3 4 5 6 7 8 9 V, ММ/С 1 2 3 4 5 6 7 В 9 V, мм/с
а б
Рис. 6. Зависимость P, кН от V, мм/с
а-а = 15°; б - а = 25°; 1 - к = 0,7; 2 - к = 0,9
На данных зависимостях представлены результаты анализа процессов обжима заготовки с относительной толщиной стенок s = 0,92 . Выявлено, что с ростом скоростей перемещений матрицы силы обжима при к = 0,9 увеличиваются в 2 раза и в 3 раза для углов конусности а = 15° и а = 25° соответственно. Интервал влияния скоростей деформирования на силу обжима составлял 1.6 мм/с и 1.3 мм/с для углов конусности а = 15° и а = 25° соответственно. это обусловлено потерей устойчивости заготовок при превышении скоростей из данных интервалов. В рассматриваемых интервалах с ростом скорости инструмента силы растут на в 3 и 2 раза соответственно.
Таким образом установлено, что при деформировании габаритных толстостенных труб из высокопрочных сплавов скорость деформирования оказывает критическое влияние на силовые режимы. Необходимо соблюдать скоростные режимы при де-
105
------
\ \
\ \1 \2 чз
формировании таких заготовок минимально возможными в соответствии с характеристиками применяемого в производстве оборудования, для обеспечения большей устойчивости процесса и обеспечения минимальных сил обжима.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-08-00541.
Список литературы
1. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
2. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 440445.
3. 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.
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Герасимова Ольга Михайловна, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Борис Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@,rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF SHAPING MODES ON THE FORMATION OF THICKENING DURING CRIMPING WITH DISEMBARKATION
A.A. Pasynkov, O.M. Gerasimova, B.S. Yakovlev
The article considers the operation of crimping a pipe billet with simultaneous landing of the lower end of the billet. The influence of the rate of deformation of the degree of deformation on the nature of the formation of the geometry of the planted element of the work-piece is established.
Key words: combined process, crimping, disembarkation, set of thickenings, hot deformation.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gerasimova Olga Mikhailovna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Boris Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State Universit
