CC BY
1
Полученные графики изменения силы позволяют сказать, что наибольшее влияние на силу оказывает значение и скорости деформирования и толщины материала заготовки. В целом графики, полученные по регрессионной зависимости, соответствуют данным, полученным в ходе моделирования.
Было установлено, что небольшое изменение угла скоса пуансона в интервале а = 1. .3° положительно сказывается на напряженном состоянии детали при высадке. Наилучшее напряженное состояние достигается при скоростях деформирования 10.. .20 мм/мин.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта ректора ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» для поддержки молодых ученых.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Чудин В.Н., Трегубов В.И., Черняев А.В. Изотермическое формоизменение из анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
2. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
3. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
4. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
TO EVALUATION OF THE ENERGY-INTENSIVE MODES OF THE INCLINED FLANGE LANDING ON PIPE BLANKS
S.N. Larin
The article presents the results of modeling the shaping operation, which consists in the formation of an edge thickening on the pipe. The thickening has a slight slope. The formation of oblique thickenings is explained by the need to connect pipes by welding at a certain angle. Planting allows you to achieve significant savings in the material of the work-piece. An assessment of the change in stress intensities depending on the technological parameters of the process for a high-strength titanium alloy has been performed. We believe that the operation is carried out at a constant temperature corresponding to the processes of hot stamping.
Key words: shaping, planting, pipe blanks, force.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State Universityю
УДК 621.7.043
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-4-429-430
НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ОТБОРТОВКЕ ПЛОСКОЙ ЛИСТОВОЙ
ЗАГОТОВКИ
Д.Т. Бунтури
В статье рассматривается применение компьютерных технологий для моделирования процессов штамповки, что способствует улучшению качества и точности производства металлических изделий, сокращению издержек и количества брака. Основное внимание уделено методу конечных элементов (МКЭ), который позволяет провести тщательный анализ напряжений и деформаций, возникающих во время штамповки, и тем самым способствует оптимизации процесса производства и проектирования штампов. Примером такого моделирования служит анализ процесса отбортовки, в ходе которого с помощью программы QForm осуществляется анализ напряженно-деформированного состояния и полей Гартфилда для предсказания возможности образования дефектов. Результаты показали низкую вероятность образования дефектов при отбортовке изделия с заданной геометрией, что подтверждает эффективность компьютерного моделирования в оптимизации штамповочных процессов.
Ключевые слова: средние напряжения, вероятность дефектов, интенсивность деформаций, компьютерное моделирование, штамповочное производство, обработка металлов давлением.
Компьютерное моделирование процессов штамповки является передовым методом исследования в современной промышленной инженерии, позволяющим улучшить качество и точность изготовления металлических деталей, снизить издержки, уменьшить количество брака, спрогнозировать поведение материала при обработке и разработать новые методы формоизменения [1-4].
Современные технологии компьютерного моделирования, такие как метод конечных элементов (МКЭ), позволяют провести детальный анализ напряжений, деформаций и других важных параметров, происходящих во время штамповки [5-7]. Это способствует точному проектированию штампов и оптимизации процессов производства, способствуя сокращению испытаний и ошибок на практике.
Моделирование начинается с создания трехмерной модели штампуемой детали и инструмента, далее эта модель используется для установки граничных условий. После этого происходит расчет, в ходе которого анализируется поведение материала и инструмента, предсказывая риск дефектов, таких как трещины, излишние деформации, износ инструмента и многое другое [9-10].
Отбортовка - это процесс создания фланца или борта на металлическом изделии. Компьютерное моделирование данного процесса помогает определить оптимальные параметры процесса, нужное количество стадий процесса, и как следствие, экономит материал и время производства. В моделировании отбортовки особое внимание уделяется анализу напряжений и возможности образования трещин в местах наибольшего изгиба.
Рассмотрим процесс получения детали (см. рис. 1) отбортовкой, при этом получаемая нижняя часть изделия имеет сложную отогнутую под углом 45% поверхность, переходящую в перпендикулярную относительно основной часть детали.
Рис. 1. Модель детали
Осуществляется моделирование процесса в программе QForm с анализом напряженно-деформированного состояния (рис. 2) и полей Гартфилда (они показывают вероятность образования дефектов). Формоизменение листовой заготовки из алюминиевого сплава АД0 толщиной 1,5 мм осуществлялось в матрице пунсоном с рельефной формой инструмента.
б
Рис. 2. Интенсивность деформаций (а) средние напряжения (б)
Наибольшие деформации наблюдаются в области формируемого фланца, в краевой его части, где достигаются значения 0,65, месте перехода плоской части в отбортованную - 0,15, в остальных зонах деформация практически отсутствует. Анализ средних напряжений показал, что максимальные растягивающие напряжения достигают 100 МПа, сжимающие - 900 МПа.
Далее проводится анализ полей «Гартфилд» (см. рис. 3).
Рис. 3. Поля «Гартфилд»
Поля Гартфилд показывают вероятность образования дефектов, при этом наибольшее значение составляет не более 0,060. Это значение свидетельствует о том, что вероятность образования поверхностных дефектов практически отсутствует.
Таким образов было установлено, что при данном процессе отбортовки с заданной геометрией вероятность образования дефектов незначительна, при этом в полуфабрикате преобладают зоны с отсутствующими деформациями.
Список литературы
1. Элингхаузен Т., Стебунов С. А. QForm 7 - новое слово в моделировании процессов обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 2. С. 31-34. EDN SNXTSN.
2. Рыбин Ю. И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением / Ю.И. Рыбин, А.И. Рудской, А.М. Золотов. Л.: Наука, 2004. 644 c.
3. Романов П. В. К оценке влияния технологических параметров на напряженно-деформированное состояние обечаек при сварке давлением в условиях ползучести // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 232-235. EDN YTEKXX.
4. Кузьмин В. В. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения: учебник для вузов / В. В. Кузьмин [и др.]. Москва: Высшая школа, 2008. 279 с.
5. Каменев С. В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях: учебное пособие / С. В. Каменев; Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2019. 110 с.
6. Черепашков А. А., Носов Н. В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении. М.: ИнФолио, 2017. 642 c.
7. Яковлев С. С., Галкин Ю. С., Грибачев Я. В. Анализ программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов обработки металлов давлением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 314-316. ZMRMSO.
8. Инженерные методы расчета технологических процессов обработки металлов давлением. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной и судостроительной литературы, 1993. 214 c.
9. Аникеева Ю. С. Анализ деформаций при получении изделия цилиндрической формы с фланцевой частью // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 222-224. EDN TCKFMS.
10. Галкин Ю. С., Кондаков Д. И. Получение изделий комбинированием операций вытяжки и отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып 1. С. 629-632.
Бунтури Давид Тариелович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESS AND STRAIN STATE WHEN FLAMING A FLAT SHEET BLANK
D.T. Bunturi
The article discusses the use of computer technologies for modeling stamping processes, which contributes to improving the quality and accuracy of metal products production, reducing costs and the number of defects. The main attention is paid to the finite element method (FEM), which allows for a thorough analysis of stresses and deformations that occur during stamping, and thereby contributes to the optimization of the production and design of stamps. An example of such modeling is the analysis of the flanging process, during which the stress-strain state and Harfield fields are analyzed using the QForm program to predict the possibility of defect formation. The results showed a low probability of defects formation
when flanging a product with a given geometry, which confirms the effectiveness of computer modeling in optimizing stamping processes.
Key words: average stresses, probability of defects, intensity of deformations, computer modeling, stamping production, metal processing by pressure.
Bunturi David Tarielovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071 -6168-2024-4-432-433
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГЛА НАКЛОНА РИФЛЕЙ НА СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ЛОКАЛЬНОГО ФОРМИРОВАНИЯ РИФЛЕЙ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОБОЛОЧЕК
С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь, А.Е. Лазаренко
В статье представлены результаты исследования влияния угла наклона рифлей на силовые параметры процесса локального формирования рифлей на внутренней поверхности оболочек в зависимости от геометрических размеров инструмента и глубины формируемых рифлей.
Ключевые слова: метод конечных элементов, рифление, оболочка, съем, теория планирования многофакторного эксперимента.
Ранее в работах [1, 2, 3] исследовался процесс нанесения рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки (заготовки) с помощью локального пластического деформирования инструментом ограниченной длины (рис. 1).
Рис. 1. Трехмерная модель оснастки (а) с разбиением на конечные элементы для изготовления рифлей на внутренней поверхности металлической оболочки: 1 - заготовка, 2 - контейнер, 3 - рабочая оправка; зазор
между заготовкой и инструментом (б)
Рассмотрим, как влияет форма заходной части спиральных клиновых выступов (рис. 2), то есть угол наклона (а) относительно торцевой поверхности рабочей оправки на силовые параметры процесса локального формирования рифлей на внутренней поверхности оболочек.
При моделировании процесса использовалась заготовки из стали 10, внутренним диаметром 110,7 мм, высотой 60 мм, толщиной стенки 3,55 мм.
Число выступов на инструменте 28, с углом подъёма 10 градусов, 20 градусов, 30 градусов и углом при вершине 60 градусов.
Внедрение выступов рабочей оправки в заготовку составляло 1 мм, 1.3 мм, 1.6 мм при обеспечении зазора между оправкой и заготовкой 0.15 мм, 0.3 мм, 0.45 мм.
Таким образом в качестве основных факторов, определяющих процесс формирования сетки рифлей на внутренней поверхности оболочек, были выбраны следующие параметры: зазор между внутренней поверхностью заготовки и основной поверхностью рабочей оправки - 1; глубина внедрения выступов рабочей оправки - А; угол наклона рифля - а.
В качестве выходных параметров (функции отклика), была принята сила рифления на один выступ -
РВ.
Для описания вышеперечисленных зависимостей использовалась полиномиальная модель второго порядка:
У = Ьо + Ь^ + Ъ2%2 + ЬзХз + Ь^Х^ + ¿23*2*3 + ¿13* 1*3 + ЬцХ? + Ь22*| + ¿33*1- (1)
где у - значение выходного параметра (функции отклика); Ьо, Ьн, Ьц, Ь] - коэффициенты регрессии; XI, X] -кодированные значения входных факторов.
