CC BY
7
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Maltseva Antalya Sergeevna, student, sulee@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В ЗАГОТОВКЕ ПРИ ПРЯМОМ ВЫДАВЛИВАНИИ
И. А. Чижов
Проводится компьютерное моделирование прямого выдавливания полуфабриката в программе QForm. Приводятся данные о напряженно-деформированном состоянии в заготовке в процессе ее формоизменения.
Ключевые слова: выдавливание, давление, горячее, штамповка, напряжения, деформации.
Проблема изучения напряженного и деформированного состояния стоит очень остро для большинства процессов ОМД, что связано с необходимостью изучения того, как тот или иной процесс, или геометрия инструмента влияет на качество детали [1,2,3].
В данной работе проводится исследования (схема процесса приведена на рис. 1) интенсивности деформаций (рис. 2), интенсивности напряжений (рис. 3) и средних напряжений (рис. 4) в полуфабрикате в различных температурных условиях при прямом выдавливании.
Рис. 1. Схема процесса
Деформирование заготовки, выполненной из стали 10 происходит с помощью виртуального компьютерного моделирования в QForm. Материал принимается изотропным, упрочняющимся [4, 5]. Коэффициент трения составляет 0,1. При этом рассматривается 3 температурных режима:
1 - температура заготовки 20°С, температура инструмента 20°С;
2 - температура заготовки 20°С, температура инструмента 600°С;
3 - температура заготовки 1100°С, температура инструмента 600°С.
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
а
б
Рис. 2. Интенсивность деформаций
а
б
Рис. 3. Интенсивность напряжений
в
в
Наибольшая интенсивность деформаций, независимо от температуры заготовки и инструмента наблюдается во фланцевом участке полуфабриката. Однако стоит учитывать, что теплоперенос между заготовкой и инструментом, а также нагрев в результате осуществления формоизменения присутствуют. Наибольшие интенсивности деформаций наблюдаются в зоне перехода фланца в основную часть заготовки. При этом максимально зарегистрированные значения интенсивности деформаций для каждого из температурного условия составляют 6,5, 5,1 и 4,4 соответственно. А для интенсивности напряжений максимальные значения соответственно равны 601, 283 и 164 соответственно. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что с увеличением температуры заготовки существенно снижается интенсивность деформаций (более чем на 30%), а интенсивность напряжений падает на 75%. Далее рассматриваются средние напряжения в заготовке (рис. 4).
а б в
Рис. 4. Напряжения средние
Средние напряжения показывают характер напряжений, растягивающие они или сжимающие. Во фланцевой зоне преобладают сжимающие напряжения, а в нижней части заготовки - растягивающие. При этом растягивающие являются неблагоприятными [2].
При этом, чем выше растягивающие напряжения, тем выше риск образования дефектов или разрыва материала. Так при отсутствии нагрева заготовки и инструмента величина растягивающих напряжений равна 195 МПа, если инструмент нагрет до температуры 600 градусов по Цельсию, то максимальная величина средних напряжений составляет 151 МПа, если же температура инструмента равна 600°C, а температура заготовки 1100°C, то в таком случае наибольшее значение растягивающих напряжений принимает величину 71 МПа.
Данное исследование показывает, что, нагрев заготовки и инструмента способствует значительному снижению и интенсивности деформаций и интенсивности напряжений, и растягивающих напряжений. При этом нагреву должны быть подвергнуты как заготовка, так и инструмент.
Список литературы
1. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
2. Сторожев М.В. Ковка и объемная штамповка стали. Справочник: в 2 т. М.: Машиностроение, 1967. Т.1. 435 с.
3. Семенов Е.И. Ковка и штамповка. Справочник: в 4 томах. М.: Машиностроение, 1985. Т. 1. 567 с.
4. Общемашиностроительные нормативы времени на холодную штамповку, резку, высадку и обрезку. М.: Экономика, 1987. 189 с.
5. Вайнтрауб Д.А., Клепиков Ю.А. Холодная штамповка в мелкосерийном производстве: справочное пособие. Л.: Машиностроение, 1975. 240 с.
Чижов Иван Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESS-STRAIN STATE IN A BILLET DURING DIRECT EXTRUSION
I.A. Chizhov
Computer modeling of direct extrusion of a semifinished product is carried out in the QForm program. The data on the stress-strain state in the workpiece in the process of its shape change are given.
Key words: extrusion, pressure, hot, stamping, stress, deformation.
Chizhov Ivan Alekseevich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
