CC BY
7
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-352-354
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТРЕНИЯ НА ПРОЦЕСС ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
К.А. Галицина
Трение играет важную роль при формировании детали методами пластического формоизменения. Оно влияет не только на качество получаемого изделия, но и на износ штамповой оснастки, энергоэффективность процессов. В данной работе проводится оценка того, как влияет трение на процессы пластического формоизменения при листовой штамповке, а именно операции раздачи трубной заготовки с завивкой края. При комплексной оценке технологии требуется исследование не только нагрузки, но и температуры, напряженного и деформированного состояния и других параметров. Важно проводить оценку максимальных значений и их распределения по детали. В данной же работе оцениваются максимальные значения интенсивностей напряжений и деформаций, нагрузки и температуры при разных коэффициентах трения. Также в работе проводится изучение распределения средних напряжений по детали. Проводится рассмотрение нескольких методов снижения влияния трения на процессы деформирования. Делаются выводы о том, как влияет трение на процесс пластического формоизменения.
Ключевые слова: пластическое формоизменение, раздача, трубная заготовка, интенсивность напряжений, интенсивность деформаций, нагрузка.
Листовая штамповка — это технология производства различных по форме и размерам изделий, которая широко используется во многих отраслях промышленности [1]. В этом процессе трение является одним из основных факторов, влияющих на качество получаемых изделий, предельные возможности формоизменения, а также на длительность функционирования штамповой оснастки [2-3].
Трение в процессах обработки давлением может происходить между материалом заготовки и инструментом, а также между различными частями штампа. Это может привести к нежелательным эффектам, таким как износ и повреждение инструментов, неправильная деформация заготовки, появление дефектов на поверхности изделия и повышение технологической силы штамповки.
Для снижения влияния трения в процессе штамповки используются различные методы [4-5]. Одним из них является применение смазочных жидкостей и веществ, которые наносятся на движущиеся части штампа и заготовку. Однако использование смазки может также повысить стоимость производства и требовать дополнительных операций для ее нанесения и очистки.
Еще одним методом снижения трения в листовой штамповке является применение покрытий на инструментах. Покрытия могут быть сделаны из различных материалов, таких как титановые и карбидные покрытия. На практике это позволяет существенно повысить срок службы инструментов, улучшить качество металлических изделий и снизить количество дефектов.
В данной работе проводится оценка того, как влияет трение на процессы пластического формоизменения при листовой штамповке, а именно операции раздачи трубной заготовки с завивкой края. Для оценки проведены компьютерные моделирования [6-10] в программе QForm, в которой были выбраны 3 режима трения, а именно коэффициенты 0,1, 0,2, 0,3 по Кулону. Использовалась трубная заготовка, в которой краевую часть подвергали раздаче и завивке. Полученная моделированием деталь представлена на рис. 1.
Рис. 1. Изображение детали
При комплексной оценке технологии требуется исследование не только нагрузки, но и температуры, напряженного и деформированного состояния и других параметров. Важно проводить оценку максимальных значений и их распределения по детали. В данной же работе оцениваются максимальные значения интенсивностей и деформаций, нагрузки и температуры при разных коэффициентах трения (табл. 1).
Технологии и машины обработки давлением
Сводные данные о характеристиках процесса
Коэффициент трения по Кулону 0,1 0,2 0,3
Нагрузка, кН 2,9 3,2 3,6
Деформации 0,68 0,70 0,71
Напряжения, МПа 126 127,68 125
Температура, °С 30,11 30,28 30,35
Из полученных данных установлено, что в целом трение в данном процессе не оказывает значительного влияния на температуру, интенсивности деформаций и напряжений. В рассматриваемом варианте все эти значения практически одинаковы, наблюдается небольшой рост этих значений, однако отличие не большое и может быть погрешностью расчетов и замеров. Далее проводится оценка средних напряжений в полуфабрикате (рис. 2).
В верхней части заготовки, в которой происходит раздача и завивка распространены растягивающие напряжения и достигают 100 МПа. В нижней части заготовки напряжения варьируются от 0 до -100 МПа, что соответствуют сжимающим.
В заключение, трение - это важный фактор, влияющий на качество деталей, полученных листовой штамповкой, а также на энергоэффективность процессов и износ штамповой оснастки. Однако его влияние может быть снижено за счет использования различных методов и технологий, что позволяет повысить качество металлических изделий, снизить количество дефектов.
Список литературы
1. 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. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
2. Справочник технолога - машиностроителя. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. Т. I. 656 с.
3. Виноградов В.Н. Абразивное изнашивание / В.Н. Виноградов, Г. М. Сорокин, М. Г. Коло-кольников. М.: Машиностроение, 1990. 221 с
4. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие / В.В. Бабук, В.А. Шкред, Г.П. Кривко, Л.И. Медведев; Под. ред. В.В. Бабука. Высш. шк., 1987. 255 с.
5. Технология машиностроения: В 2 кн. Кн.2. Производство деталей машин.: Учеб. пособ. для вузов/ Э.Л. Жуков, И.И. Козарь, С.Л. Мурашкин и др.; Под ред. С.Л. Мурашкина. 2-ое изд., доп. М.: Высш. шк., 2008. 296 с.
6. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Оценка напряженно-деформированного состояния при изготовлении оболочек с наружными ребрами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 2. С. 602-604.
7. Ларин С.Н., Бессмертная Ю.В., Платонов В.И. Силовые режимы многооперационной вытяжки в ленте // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 329-333.
8. Qform. Моделирование процессов обработки металлов давлением. [Электронный ресурс]: URL: https://qform3 d. ги (дата обращения: 11.01.2023).
9. Каргин В.Р., Казаков А.В. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе QFORM V8: методические указания. Самара: Издательство Самарского университета, 2021. 56 с.
10. Каркач Л.В. Исследование процесса обратного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 356-358.
Галицина Ксения Алексеевна, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDYING THE EFFECT OF FRICTION ON THE PROCESS OF SHEET STAMPING
K.A. Galitsina
Friction plays an important role in the formation of a part by plastic forming methods. It affects not only the quality of the resulting product, but also the wear of die equipment, energy efficiency of processes. In this paper, an assessment is made of how friction affects the processes ofplastic forming during sheet stamping, namely, the operation of expanding a pipe billet with edge curling. A comprehensive assessment of technology requires a study of not only the load, but also the temperature, the stressed and deformed state, and other parameters. It is important to evaluate the maximum values and their distribution throughout the part. In the same work, the maximum values of intensities and strains, load and temperature are estimated at different friction coefficients. The paper also studies the distribution of average stresses over the part. Consideration is given to several methods for reducing the effect of, friction on deformation processes. Conclusions are drawn about how friction affects the process of plastic forming.
Key words: plastic deformation, expansion, billet, stress intensity, strain intensity, load.
Galitsina Ksenia Alekseevna, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Platonov Valery Ivanovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-354-357
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ТРЕНИЯ
И.К. Цепляев
Обработка металлов методом давления является важной технологией в производстве различных металлических изделий в различных промышленностях. Этот метод позволяет повысить качество и точность деталей, увеличить производительность и экономить материалы. Одной из технологий обработки металлов давлением является холодная объемная штамповка, которая является востребованной благодаря своим достоинствам. В данной работе рассматриваются основные достоинства штамповочного производства, оцениваются области, в которых используется обработка металлов давлением. Рассматривается процесс получения пластическим формоизменением кольцевой заготовки с фланцевой частью с помощью компьютерного моделирования. Оценивается технологическая сила формоизменения при использовании различных типов смазочных жидкостей. Приводятся изображения готовой детали, полученные компьютерным моделированием, а также графики технологических сил штамповки, полученных аналогичным методом. Делаются выводы о том, какие смазочные жидкости влияют на процесс пластического изменения формы и то, как происходит изменение технологической силы в зависимости от применяемой смазки.
Ключевые слова: кольцевая деталь с утолщением, холодная объемна штамповка, производство, технологическая сила, компьютерное моделирование.
Обработка металлов методом давления является важной технологией в машиностроительном производстве. Эта технология позволяет создавать высококачественные и точные детали, а также улучшать их свойства и характеристики. Применение обработки металлов давлением в машиностроительном производстве имеет множество преимуществ, и это делает ее одной из наиболее востребованных и применяемых технологий в отрасли [1-3]. Обработка давлением металлов является сложным процессом, требующим использования различных методов и технологий, и применяется во многих отраслях промышленности [4-6]:
1. Автомобильная промышленность. Обработка металлов давлением используется для производства различных деталей автомобилей, включая кузов, двери, крылья, радиаторы, колеса и другие.
2. Авиационная и космическая промышленность. Обработка металлов давлением используется для создания частей и компонентов авиационных и космических систем, таких как двигатели, лопасти винтов, обшивки кабин, корпусных изделий.
