CC BY
9
УДК 621.7.043
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ШТАМПОВКЕ ПОЛУФАБРИКАТА МЕТОДОМ ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРИ МЕНЯЮЩЕМСЯ ФАКТОРЕ
ТРЕНИЯ
Я.В. Грибачев
В работе проводится исследование деформированного состояния в полуфабрикате при его выдавливании в режиме холодной штамповки. Выполняется оценка влияния трения на величины деформаций, их скорости и сопротивление деформированию. Исследуемые параметры получены из моделирования в программном комплексе QForm.
Ключевые слова: деформации, сопротивление деформированию, скорости деформаций, выдавливание, обработка металлов давлением, холодная штамповка, сталь.
Обработка металлов давлением является весьма распространенным методом получения деталей из черных и цветных металлов. При этом существует много операций обработки давлением, отличающиеся друг от друга характером приложения нагрузки, его цикличностью, температурными и скоростными режимами деформирования. Одним из популярных методов придания формы изделию является объёмная штамповка при комнатной температуре (т.е. холодная штамповка) [1-3]. Данной операцией получают широкую номенклатуру изделий, в том числе детали типа втулка, которые могут отличаться по размерам и форме. Поэтому актуальность исследований объемного деформирования подтверждается значительным числом работ, связанных с изучением данной операции [4-7].
В данном случае проведем оценку с помощью трехмерного компьютерного моделирования процесса комбинированного выдавливания втулки с внутренней полостью и переменным наружным диаметром.
Будет проведена оценка деформированного состояния в заготовке при разной величине трения на границах системы заготовка-инструмент. При этом трение составляет 0, 0,1 и 0,2 по Леванову. И будут оценены деформации (рис. 1), скорости деформаций (рис. 2) и сопротивление деформированию (рис. 3) в полуфабрикате при выдавливании. Моделирование проводилось в программе QForm. Деформировалась заготовка в форме цилиндра.
а б в г
Рис. 1. Величина деформаций при факторе трения равном 0 (а), 0,1 (б), 0,2 (в) и шкале (г)
Наибольшая деформация наблюдается во внутренней части втулки, а именно на внутренней поверхности полости, а также в зоне наименьшей толщины материала. При этом величина деформаций растет с увеличением трения. Так при факторе трения 0 максимальная деформация в заготовке равна 7,1, а при 0,2 - наибольшая деформация увеличивается до 7,37, таким образом рост составил 4%.
Скорость деформаций также растет при увеличении фактора трения. Так при трении = 0 - скорость деформаций составляет 33,8 мм/с, а при 0,2 уже 52,6 мм/с. Таким образом, увеличение скорости деформаций составило почти 60%.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 10
а б в г
Рис. 2. Скорость деформаций: при факторе трения равном 0 (а), 0,1 (б), 0,2 (в) и шкале (г)
а б в г
Рис. 3. Сопротивление деформированию: при факторе трения равном 0 (а), 0,1 (б), 0,2 (в)
и шкале (г)
Сопротивление деформированию наоборот уменьшается с ростом трения на 5% при прочих равных условиях.
В итоге, можно сделать следующие выводы, что рост фактора трения приводит к:
1. возрастанию деформаций более чем на 5%;
2. увеличению скорости деформирования более чем в полтора раза;
3. снижению сопротивления деформированию.
Таким образом, ситуация с фактором трения, равным 0 является не реалистичной ситуацией и была промоделирована для большей полноты картины. Снижение величины трения позволит не только снизить технологическое усилие штамповки, но и добиться лучшего деформированного состояния, что необходимо для создания правильного по качеству и форме изделия.
Список литературы
1. Яковлев С.С. Анализ способа получения рифлей на обеих сторонах полой цилиндрической оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 107-109.
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., 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, mpf-tula@rambler.ru, 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, mpf-tula@rambler.ru, 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
