CC BY
51
2. Петров А.Н. Комплексное исследование коллоидно-графитовых смазочных материалов на водной основе // Кузнечно-штамповочное производство и Обработка металлов давлением. 2011. №10. С 45-48.
3. Петров А.Н., Андрейченко Т.П. Применение коллоидно-графитовых смазочных материалов при горячей обработке металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство и обработка металлов давлением. 2008. №6. С.39-41.
A.N.Petrov
TECHNIQUE OF FORECASTING OF FIRMNESS OF STAMPS HOT DEFORMATION ON THE BASIS OF THE CHOICE OPTIMUM COLLOIDAL AND GRAPHITE LUBRICANTS
The technique of forecasting of firmness of a stamp is given in this article on the basis of a choice of optimum colloidal and graphite lubricant for punching ofpreparations of shovels from a nickel alloy. The complex method of an assessment of properties of lubricants is used. In calculation offorecasting offirmness of a stamp the mass of a pokovka, factor of a form and factor (indicator) of a friction are considered. In calculation results a precipitation of ring samples with colloidal and graphite lubricants are used.
Key words: contact friction, firmness, stamp, temperature of a contact zone, colloidal and graphite lubricants, hot volume punching, factor (indicator) of a friction, empirical formula,
Получено 07.02.12
УДК 621.777.21
Ву Хай Ха, асп., 963-695-73-26, vodangdaihiep@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
Н.Д. Тутышкин, д-р техн. наук, проф., 960-613-94-15, nikolai.tutyshkin@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОГО ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
Рассматривается моделирование технологических параметров процесса холодного обратного выдавливания цилиндрической заготовки. Расчет технологических параметров основывается на анализе напряженно-деформированного состояния и постановке возникающих краевых задач.
Ключевые слова: метод конечных элементов, Deform 3D, моделирование, процесс обратного выдавливания.
Метод конечных элементов (МКЭ) наряду с методом конечных разностей, методом граничных элементов, вариационно-разностным методом и др. относится к методам численного анализа, получившим широкое рас-
114
пространение в последние 15-20 лет благодаря развитию вычислительной техники.
Метод конечных разностей по сравнению с МКЭ и проще в реализации, и быстрее. Зато у МКЭ есть свои преимущества, проявляющиеся на реальных задачах: произвольная форма обрабатываемой области; сетку можно сделать более редкой в тех местах, где особая точность не нужна.
Долгое время широкому распространению МКЭ мешало отсутствие алгоритмов автоматического разбиения области на «почти равносторонние» треугольники (погрешность в зависимости от вариации метода, обратно пропорциональна синусу или самого острого, или самого тупого угла в разбиении). Впрочем, эту задачу удалось успешно решить (алгоритмы основаны на триангуляции Делоне).
Моделируется процесс обратного выдавливания стакана из цилиндрической заготовки высотой 1=20 мм и диаметром ^м = 24 мм. Диаметр заготовки равен диаметру матрицы. Материал заготовки - сталь AISI 1060, COLD[70F(20C)]. Диаметр абсолютно жесткого пуансона du = 19 мм.. Схема процесса обратного выдавливания показана на рис. 1, а схема процесса в DEFORM 3D - на рис 2.
Step -1
Рис 1. Схема процесса обратного выдавливания
Рис 2. Схема процесса обратного выдавливания в DEFORM 3D
DEFORM 3D - это программа моделирования холодной, горячей объемной штамповки, ковки, прессования, волочения, прокатки. Можно моделировать трехмерное пластическое течение материала заготовки в инструменте, возникновение дефектов в изделии, оценить прочность инструмента, получить график усилия прессования и подобрать оптимальное оборудование, подобрать материал и температурный режим.
115
Моделирование процесса обратного выдавливания проводилось в среде конечно-элементного пакета DEFORM 3D со следующими допущениями:
- принимаются изотермические условия деформации, т.е. разогрев деформируемого материала, пуансона и матрицы от работы деформации не рассматривается;
- деформация материала считается холодной, (температура металла меньше температуры рекристаллизации), т.е. сопротивление деформации не зависит от скорости деформации;
- для упрощения решения принимается, что трение на всей поверхности контакта пуансона с металлом подчиняется закону сухого трения Кулона, причем коэффициент трения =0,12 и постоянен на всей контактной поверхности.
После выполнения операции полученные результаты показаны на графиках напряжения (рис. 3-10).
0.00
z V
Рис. 3. Разбиение заготовки Рис. 4. Распределение
на конечные элементы эквивалентных напряжений
по объему полуфабриката в заключительной стадии
Рис. 5. Направление движения частиц деформируемого металла полуфабриката
Load Prediction
Y Load(N) 1.22e+006
лЛЛЛАллл Л/А/1л л VVy у VyAjNWtecU Top DJe
i (1,3.0 , □)
□ .□00 2.73 5.46
Stroke (mm)
Рис. 7. График зависимости силы деформирования от хода пуансона
Рис. 6. Распределение деформации полуфабриката в заключительной стадии
Рис. 8. График зависимости скорости деформирования от хода пуансона
Рис. 9. График зависимости энергии деформирования от хода пуансона
Рис. 10. График зависимости поверхностной области деформирования от хода пуансона
Моделирование процесса обратного выдавливания имеет большое практическое значение при проектировании технологических процессов обработки давлением с использованием операций выдавливания.
Использование системы DEFORM позволяет быстро, всего за несколько часов, провести численный эксперимент и, исходя из его результатов, внести изменения в параметры технологического процесса выдавливания.
При моделировании повышаются технологические возможности процессов выдавливания за счет снижения энергетических затрат и сокращения количества технологических переходов. При этом можно изменить не один-два параметра, как это обычно бывает в цехе предприятия, а попробовать десятки вариантов и получить, действительно, оптимальный технологический процесс как по качеству, так и по затратам на его производство.
Список литературы
1. Тутышкин Н.Д., Трегубов В.И. Технологическая механика: учебн. пособие. Тула: ТулГУ, 2000. 196 с.
2. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970. 230с.
3. Комплексные задачи теории пластичности / Н.Д. Тутышкин [и др.]. под ред. Н.Д. Тутышкина, А.Е. Гвоздева. Тула: ТулГУ — «Тульский полиграфист», 2001. 377с.
4. Сидоров А.А. Исследование процессов прямого и обратного выдавливания деталей типа стакан с использованием программного комплекса Deform 2D . М.:, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. 3 с.
5. Коробова Н.В., Денищев Т.В. Исследование влияния схемы комбинированного выдавливания на разностенность. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008. 8 с.
6. Программный комплекс для моделирования двумерных процессов пластического течения при обработке металлов давлением: свидетельство об отраслевой регистрации разработки / А.В. Власов [и др.] // ОФАП. Номер гос. рег. 50200400053.
7. Компьютерное моделирование процессов обработки металлов давлением. Численные методы / В.Н. Данченко [и др.]. Днепропетровск: Системные технологии, 2005. 448 с.
Vu Hai Ha, N.D. Tutyshkin
SIMULATION PROCESS PARAMETERS COLD RETURN EXTRUSION
The modeling of process parameters of cold extrusion cylindrical workpiece opposite is considered. Calculation of process parameters is based on an analysis of the stress-strain state and the formulation of boundary problems arise.
Key words: finite element method (FEM), Deform 3D, modeling, reverse the process of extrusion.
Получено 07.02.12
