CC BY
6
3. Никишкин А.Е. Анализ характера поведения материала при холодном обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 340-342.
4. Ло Синь, Евсюков С.А., Юй Чжунци. Исследования процесса вытяжки в коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 513-520.
5. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Износ инструмента и критерий разрушения материала при объемной штамповке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 141-143.
6. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Исследование напряжений в инструменте при горячей объемной штамповки трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 186-188.
7. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.
Грибачев Ярослав Васильевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
COMPREHENSIVE STUDY OF DEFORMATIONS WHEN FORMING A SEMI-FINISHED
PRODUCT EXTRUSION METHODS WITH A CHANGING FRICTION FACTOR
Y.V. Gribachev
In this work, a wide study of the deformed state in a semifinished product is carried out during its extrusion in the mode of cold stamping. An assessment of the effect offriction on the magnitude of deformations, their speed and resistance to deformation is carried out. The investigated parameters are obtained from modeling in the QForm software package.
Key words: deformations, resistance to deformation, deformation rates, extrusion, metal pressure treatment, cold stamping, steel.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
КОМБИНИРОВАННОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО
И ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
В.Н. Жерносек
В данной работе рассматривается напряженно-деформированное состояние при комбинированном выдавливании. Оцениваются средние напряжения, интенсивность напряжений, деформации при различных температурных режимах штамповки.
Ключевые слова: напряжения, деформации, средние напряжения, выдавливание, объемная штамповка, сталь, величина.
Большинство металлических деталей получают следующими способами: обработка давлением, резанием, литьем или комбинацией этих методов. Однако для изготовления некоторых деталей не всегда целесообразно использовать, например, методы резания из-за высокого отхода металла. Поэтому используют литье или обработку давлением. Однако литьем не всегда возможно получить тонкостенные изделия, детали сложной формы или полуфабрикаты ответственного назначения, поэтому в описанных выше ситуациях применяют операции ОМД.
445
ОМД представлена широким набором разнообразных технологических процессов, связанных как с объемным деформированием материалов [1-4], так и листовой штамповкой, при этом существует большое разнообразие условий штамповки, связанных со скоростью деформирования, температурой, трением, геометрией инструмента, формой и размерами заготовок, условиями течения, применяемым материалом и т.д. Поэтому актуальным является влияние различных условий на протекание процесса, в том числе и на напряженное и деформированное состояние, о котором пойдет речь в данной работе.
Рассматривается процесс выдавливания [5-7], который протекает при нормальных скоростях деформирования, но при изменяющихся температурах заготовки и инструмента. Были рассмотрены 3 варианта, каждый из которых отличается температурой штамповки, а именно были смоделированы в программе QForm процессы при температуре 20, 800 и 1150 градусов. Таким образом реализуется холодная, полугорячая и горячая штамповки. Температура штамповки играет важную роль не только в формировании микроструктуры материала при деформировании, но и оказывает влияние на протекание процесса в целом, а именно на сопротивление деформированию, скорость и направление течения материала, в данном случае - это сталь 10. Были установлены деформации (рис. 1), интенсивности напряжений (рис. 2), растягивающие и сжимающие напряжения (рис. 3).
а б в г
Рис. 1. Деформации при: а - 20°, б - 800°, в - 1150°, г - масштабная шкала
Наибольшие по величине деформации наблюдаются в процессе, проходящем при холодной объемной штамповке, и с увеличением температуры заготовки снижается значение максимальных деформаций, наблюдаемых в полуфабрикате. При 20° наибольшие деформации равны 7,19, при 800° - 6,38, при 1150° - 6,29.
Интенсивность напряжений при росте температуры значительно падают, так при 20° наибольшее зарегистрированное значение составило 714 МПа, а при 1150° эта же величина равняется 78 МПа. Таким образом снижение составило примерно 90%.
а б в
Рис. 2. Интенсивность напряжений при: а - 20°, б - 800°, в - 1150°
446
а б в
Рис. 3. Средние напряжения при: а - 20°; б - 800°; в - 1150°
Таким образом, увеличение температуры при формоизменении заготовки способствуют значительному снижению интенсивности напряжений, деформаций, растягивающих и сжимающих напряжений, что лучшим образом сказывается на напряженно-деформированное состояние. Однако горячая штамповка значительно усложняет технологический процесс и не всегда возможно внедрение объемного деформирования при повышенных температурах.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Исследование напряжений в инструменте при горячей объемной штамповки трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 186-188.
2. Гололобова Л.Е., Чупеткин И.В., Чижов И.А. Оценка напряженного состояния при одновременной реализации осадки и обратного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 138-141.
3. Никишкин А.Е. Анализ характера поведения материала при холодном обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 340-342.
4. Ло Синь, Евсюков С.А., Юй Чжунци. Исследования процесса вытяжки в коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 513-520.
5. Яковлев С.С. Анализ силовых режимов при рифлении внутренней поверхности оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. С. 13-16.
6. Яковлев С.С., Платонов В.И., Черняев А.В. Математическое моделирование операции изотермического обратного выдавливания анизотропных трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 75-84.
7. Жерносек В.Н. Анализ формы детали и течения материала при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 555-557.
Жерносек Владимир Николаевич, магистрант, mpf-tula@„rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMBINED EXTRUSION AND STRAIN AND STRAIN STATE STUDY
V.N. Zhernosek
In this paper, the stress-strain state during combined extrusion is considered. Average stresses, intensity of stresses, deformations are estimated at various temperature conditions of stamping.
Key words: stresses, deformations, average stresses, extrusion, forging, steel, magnitude.
Zhernosek Vladimir Nikolaevich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРИ РАЗНЫХ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ
В.Э. Подтягин
Проводится исследование температурных градиентов в заготовке и штамповой оснастке с целью определения влияния режимов штамповки и деформаций на изменение температуры. Также проведена оценка сопротивление деформированию. Исследования проведены в программно-аналитических комплексах.
Ключевые слова: температура, температурный градиент, обработка металлов давлением, втулка, штамповка, горячая штамповка.
Температура в процессах обработки металлов давлением играет важную роль. Так значительная часть объемной штамповки реализуется при повышенных температурах для снижения технологической силы. Но часть деталей изготавливается при реализации холодной штамповки. Поэтому исследование влияние температуры штамповки на температурный градиент и характеристики обрабатываемого материала является важной и актуальной задачей [1-4]. Что и будет исследовано в данной работе с помощью современных программных продуктов на примере комбинированного прессования в открытом упрощенном штампе, т.е. в моделировании используется не весь штамповый блок, а только матрица и пуансон. Такое допущение необходимо для снижения сложности моделирования, и никак не влияет на получаемые результаты.
Моделирование было проведено с использованием программ САПР и QForm. Прессовалась цилиндрическая заготовка для получения втулки с переменным наружным диаметром и внутренней полостью при нескольких температурах, а именно 20, 800 и 1150 градусов Цельсия. Для этого были разработаны твердотельные модели оснастки с заготовкой в САПР с последующей интеграцией моделей в программу QForm.
Было проведено моделирование с целью определения температурных градиентов в заготовке (рис. 1), инструменте (рис. 2) и сопротивления деформированию (рис. 3).
а бв
Рис. 1. Температура заготовки при реализации: а - холодной; б - полугорячей;
в - горячей штамповки
Наибольшая температура в полуфабрикате наблюдается на поверхности внутреннего глухого отверстия, что связано с действием деформаций. Стоит отметить, что в ходе холодной штамповки температура изделия значительно повышается, с 20 до 411 градусов в пике.
