CC BY
5
УДК 621.7.043
НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ
В.Э. Подтягин
С использование программного комплекса проанализировано напряженное и деформированное состояние при осесимметричной объемной горячей штамповке детали при различных условиях трения на между инструментами и заготовкой.
Ключевые слова: напряжения, объемная штамповка, осевая симметрия, горячая штамповка, объемное деформирование.
Трение является одним из наиболее значимых факторов, оказывающих серьезное влияние не только на силовые нагрузки, но и напряженно-деформированное состояние и критерий разрушений. Поэтому изучение влияния смазки на описанные выше характеристики процесса горячей объемной штамповки является актуальной и важной задачей [1-4].
Поэтому в данной работе проанализировано влияние изменения фактора трения на напряжения, деформации и разрушение при осесимметричной объемной штамповке детали (рис. 1, б), происходящей при температуре 950°С. Заготовка (рис. 1, а) изготавливается из не легированной стали 10.
а б
Рис. 1. Заготовка (а) и деталь в разрезе (б), получаемая после операции ОМД
Операция проводится без учета влияния анизотропии, не учитывается также теплообмен с окружающей средой. Инструмент также, как и заготовка (высотой 27 мм, диаметром 54 мм), подогрет, но до температуры 800°С.
С помощью программы QForm было оценено влияние трения на интенсивность напряжений (рис. 2) и деформаций (рис. 3), а также средние напряжения (рис. 4) в заготовке при следующих факторах трения: 0, 0,1 и 0,3.
В верхней части заготовки имеется область, в которой наблюдаются наибольшие интенсивности напряжений. Установлено, что при повышении фактора трения с 0 до 0,3 происходит повышение интенсивности напряжений с 494 МПа до 717 МПа, т.е. на 45%. А при увеличении фактора трения с 0 до 0,1 - увеличиваются интенсивности напряжений на 75%.
Наибольшие деформации сконцентрированы в углублениях детали и в их прилегающей зоне, что характерно для подобных процессов. Интенсивность деформаций растет с увеличение фактора трения, так при отсутствии трения наибольшая величина деформаций составила 3,7, а при использовании смазочных веществ, обеспечивающих фактор трения равный 0,3, деформации составили 4,0.
Анализ средних напряжений показал, что в заготовке преобладают сжимающие напряжения, это показывает, что технологический процесс и штамповая острастка выполнены правильно, так как сжимающие напряжения являются более благоприятными, чем растягивающие.
в
Рис. 2. Интенсивность напряжений при различных факторах трения:
а - 0; б - 0,1; в - 0,3
в
Рис. 3. Интенсивность деформаций при различных факторах трения:
а - 0; б - 0,1; в - 0,3
562
Рис. 4. Средние напряжения при различных факторах трения: а — 0; б — 0,1; в — 0,3
Выводы:
1. На напряженное и деформированное состояние значительное влияние оказывает трение в зоне контакта заготовки с инструментом;
2. В заготовках, независимо от фактора трения преобладают сжимающие напряжения;
3. С увеличением фактора трения увеличивается интенсивность деформаций;
4. Интенсивности напряжений также, как и интенсивности деформаций повышаются с увеличением фактора трения.
Список литературы
1. Пасынков А. А., Гурова О.Ю. Анализ напряженно-деформированного состояния при изотермическом обратном выдавливании прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 382387.
2. 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.
3. Жерносек В.Н. Анализ формы полуфабриката и технологической силы при обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 8. С. 3-6.
в
4. Яковлев С.С., Чижов И.А., Павлушин В.О. Напряженно-деформированное состояние при изготовлении трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 172-177.
5. Пасынков А. А., Гололобова Л.Е. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 370-375.
Подтягин Валентин Эдуардович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
STRESS AND DEFORMED STA TE AT AXISYMMETRIC VOL UME FORMING
V.E. Podtyagin
Using the software package, the stressed and deformed state is analyzed during ax-isymmetric volumetric hot stamping of a part under various conditions offriction between the tools and the workpiece. The results of studying the fracture parameter in the workpiece are also presented.
Key words: stresses, die forging, axial symmetry, hot forging, volumetric deformation.
Podtyagin Valentin Eduardovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
И В. Юрков
Приводятся результаты компьютерного моделирования процесса комбинированного выдавливания. Были получены сведения об износе инструмента и графики силы процесса.
Ключевые слова: износ инструмента, повреждаемость, параметры, давление, температура.
При обработке металлов давлением штамповый инструмент подвергается интенсивному износу, что приводит к необходимости его восстановления. Такая необходимость снижает производительность и повышает штучную стоимость детали [1,2,3]. Поэтому экономически выгодно оптимизировать форму инструмента, менять режимы обработки и прибегать к иным методам для повышения стойкости инструмента.
Поэтому рассматривается (методами компьютерного моделирования процессов в ПО QForm) процесс получения втулки (рис. 1) методом комбинированного выдавливания при отличающихся температурах. Так были выбраны следующие температуры штамповки заготовки из стали 22К: 20, 600 и 1100 градусов Цельсия.
Реализуемый методами компьютерного моделирования процесс происходит по схеме (рис. 2). Где 2 - заготовка, являющаяся жесткопластической, а 1 и 3 - штамповая оснастка. Заготовка представляет собой твердое тело, цилиндрической формы высотой 15 мм и диаметром 40 мм.
