CC BY
5
9. Романов П.В., Ремнев К.С. Оценка характера течения металла при высадке титановых прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 3. С. 120-124. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-120-124. EDN: YZHSEK.
10. Glushko A. I., Neshcheretov I. I. Mathematical models of damaged elastic media that deform differently under tension and compression // Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics. 2012. Vol. 65, No. 3. P. 373-387. EDN: RGLXWF.
Аникеева Юлия Сергеевна, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPARISON OF METHODS FOR PRODUCING CYLINDRICAL PARTS WITH A FLANGED PART
J. S. Anikeeva
One of the most common technologies for producing metal parts is stamping. Stamping is a group of methods that consist in the fact that a metal workpiece is subjected to deformation changes by means of applied pressure. However, even when choosing a method for obtaining a product, that is, in this case, it is the processing of metals by pressure, there are various methods by which this product can be obtained. In this paper, we consider obtaining a part of the rod type, which has a horizontal platform on one side in the form of a flange. Two methods of cold forging are being evaluated to obtain such a product, namely upsetting and transverse extrusion. The paper describes the technological processes and the result of computer simulation of obtaining such parts. The study is carried out with the help of special computer programs for finite element analysis, where the technological forces and shapes of the parts obtained are analyzed. Images of the modeled forms of the product and graphs of technological forces are given. Conclusions are drawn about which stamping method is best used to manufacture the required part.
Key words: cylindrical product, flanged part, technological force, part shape, computer simulation.
Anikeeva Julia Sergeevna, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Bessmertnaya Yulia Vyacheslavovna, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-400-401
НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ИЗДЕЛИЯ
ТИПА «СТАКАН»
А.И. Гасанов
Штамповка имеет широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобильное производство, авиационная и космическая промышленность, машиностроение и др. Штамповка металлов является одним из наиболее распространенных методов производства металлических деталей. Благодаря этому, штамповка находит широкое применение в массовом и серийном производстве различных деталей. Для этого процесса характерна высокая производительность, высокое качество и точность получаемых изделий. Одной из наиболее используемых группой материалов в обработке давлением являются алюминиевые сплавы, которые нашли широкое применение за счет особых механических и физических свойств. Поэтому в данной работе проводится исследование получения алюминиевой детали из цилиндрической заготовки методом обратного выдавливания. Проводится оценка напряженно-деформированного состояния полуфабриката при формоизменении разными видами пуансонов. Приводятся распределения интенсивности напряжений и деформаций, средних напряжений. Описывается схема распределения и определяются наибольшие полученные величины. Делаются выводы о том, как форма инструмента влияет на напряженное и деформированное состояние при обратном выдавливании.
Ключевые слова: напряжения, деформации, средние напряжения, обратное выдавливание, пластическое формоизменение, алюминиевые сплавы.
Металлы и сплавы находят применение в различных областях и отраслях промышленности. Особенно они необходимы при производстве деталей и компонентов многих устройств, машин и оборудования [1]. Одним из самых распространенных металлов, используемых в промышленности, является алюминий. Алюминий - легкий, прочный и долговечный металл, который широко используется в виде
сплавов с другими металлами в авиастроении для производства крыльев, фюзеляжей и других компонентов, сплавы на основе алюминия также применяются в производстве автомобилей и многих бытовых приборов, также часто встречается в машиностроении [2-3].
Многие алюминиевые сплавы имеют высокие пластические свойства, что позволяет обрабатывать их давлением. Поэтому одним из основных методов получения алюминиевых деталей — это пластическое формоизменение. Таким способом изготовления деталей можно получить разные формы и размеры конечного продукта. В том числе из алюминиевых сплавов изготавливают полые изделия в виде стаканов. При этом можно изготавливать такие детали по-разному. Возможно получение с помощью ли-стоштамповочных операций [4] или с помощью выдавливания [5]. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, однако в данной работе будет рассмотрено выполнение изделия с помощью объемной штамповки, а именно операции обратного выдавливания. Исследование заключается в оценке того, как влияет форма инструмента на весь технологический процесс, ранее уже были представлены результаты оценки формы и технологических сил операции [6]. В настоящей работе акцент делается на изучении напряженно-деформированного состояния при тех же начальных условиях, что и ранее с помощью компьютерного моделирования. Исследуются средние напряжения (рис. 1), интенсивности деформаций (рис. 2), интенсивности напряжений (рис. 3) [7] при формоизменении цилиндрической сплошной заготовки из алюминиевого сплава АД0 в программе QFoIm [8-10]. Суть исследования заключается в получении одного и того же изделия с помощью разных по форме инструментов (пуансонов), которые отличаются высотой бортика.
1 *
Рис. 1. Средние напряжения
Анализ напряженного и деформированного состояния показал, что в целом наибольшие изучаемые величины у всех из рассматриваемых случаев одинаковы, также совпадает и их распределение по полуфабрикатам, поэтому в работе приведены только изображения одного из вариантов инструмента.
Установлено, что в донной части получаемого стакана присутствуют только сжимающие напряжения, которые достигают 850 МПа, а в стенке - растягивающие не более 100 МПа.
Рис. 2. Интенсивность деформаций 401
Моделирование показало, что наибольшие деформации находятся во внутренней части получаемой стенки, а также в месте перехода дна в стенку. Также установлено, что интенсивности деформаций достигаю 3,4 на пике.
Рис. 3. Интенсивность напряжений
Так как рассматривается конечная стадия формоизменения, то в данном случае наибольшие интенсивности напряжений наблюдаются в донной части полуфабриката и достигают отметки 190 МПа.
Таким образом в работе установлено, что распределение и величины средних напряжений, деформаций и интенсивности напряжений для всех размеров бортика пуансона практически идентичны, поэтому можно сделать вывод о том, что высота бортика пуансона не оказывает влияния на напряженное и деформированное состояние в процессе обратного выдавливания, рассмотренного в данной работе.
Список литературы
1. Горохов В.А. Основы технологии машиностроения и формализованный синтез технологических процессов. В 2-х т. Основы технологии машиностроения и формализованный синтез технологических процессов: Учебник / В.А. Горохов. Ст. Оскол: ТНТ, 2012. 1072 с.
2. Адаскин А.М. Материаловедение и технология металлических, неметаллических и композиционных материалов: Учебное пособие / А.М. Адаскин, А.Н. Красновский. М.: Форум, 2011. 144 с.
3. Безпалько В.И. Материаловедение и технология материалов: Учебное пособие / Под ред. А.И. Батышев, А.А. Смолькин. М.: НИЦ Инфра-М, 2013. 288 с.
4. Яковлев С. С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет : Е. И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
5. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.:Машиностроение, 1979, 520с.
6. Гасанов А.И. К вопросу о получении деталей пластическим формоизменением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 2. С. 617-620. EDN: QTBOUL.
7. Сторожев М. В. Теория обработки металлов давлением : учебник для вузов. 4-е изд., пере-раб. и доп. / М. В. Сторожев, Е. А. Попов. М. : Машиностроение, 1977. 423 с.
8. Кондаков Д.И. Оценка силовых характеристик процесса прошивки компьютерным моделированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. №3. С. 128130. EDN: SJIGZS.
9. Яковлев С. С. Анализ способа получения рифлей на обеих сторонах полой цилиндрической оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 5. С. 107109. EDN: SVVZRK.
10. Березина К.А. К вопросу о применении обратного выдавливания и комплексная оценка процесса // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 7. С. 361-363. EDN: FGNTXA.
Гасанов Аббас Иса оглы, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STRESSED AND DEFORMED STATE IN OBTAINING A GLASS-TYPE PRODUCT
A.I. Gasanov
Stamping has a wide application in various industries such as automotive manufacturing, aviation and space industry, mechanical engineering, etc. Metal stamping is one of the most common methods for the production of metal parts. Due to this, stamping is widely used in mass and serial production of various parts. This process is characterized by high productivity, high quality and accuracy of the products obtained. One of the most used group of materials in pressure forming are aluminum alloys, which are widely used due to their special mechanical and physical properties. Therefore, in this paper, a study is made of obtaining an aluminum part from a cylindrical billet using reverse extrusion methods. An assessment of the stress-strain state of the semi-finished product during shaping by different types ofpunches is carried out. The distributions of stress and strain intensity, average stresses are given. The distribution scheme is described and the largest values obtained are determined. Conclusions are drawn about how the shape of the tool affects the stressed and deformed state during reverse extrusion.
Key words: stresses, deformations, average stresses, reverse extrusion, plastic forming, aluminum alloys.
Gasanov Abbas Isa ogly, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-403-404
НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ
ВЫДАВЛИВАНИИ ВТУЛКИ
П.В. Пугаев
Для придания металлам необходимых размеров, форм и свойств, таких как твердость, прочность и износостойкость, используются различные методы обработки, одним из таких методов является обработка металлов давлением. Пластическое формоизменение по средствам давления влияет на многие характеристики конечного изделия, в том числе и на микроструктуру, повреждаемость, качество, прочность, форму, напряженное и деформированное состояние. Поэтому необходимо проводить оценку того, как влияют самые разные факторы на все характеристики изделия, в том числе и на те, что приведены в данной работе. Приводятся результаты моделирования поперечного выдавливания алюминиевой трубной заготовки и описываются основные начальные условия деформирования и иллюстрируются распределения интенсивностей деформаций и средних напряжений по полуфабрикатам, которые получены при разных конфигурациях матрицы выдавливания. Делаются выводы о том, как влияют радиусы закругления кромок на напряженное и деформированное состояние.
Ключевые слова: средние напряжения, компьютерное моделирование, интенсивностей деформаций, поперечное выдавливание, состояние, матрица, обработка давлением.
Металлы широко используются в производстве различных изделий и деталей практически во всех отраслях промышленности. Для придания металлам необходимых размеров, форм и свойств, таких как твердость, прочность и износостойкость, используются различные методы обработки, одним из таких методов является обработка металлов давлением, включающая в себя прокатку, ковку, штамповку и другие технологические операции [1-3].
Обработка металлов давлением представляет собой процесс изменения размера, формы и свойств материала посредством приложения внешних сил. В результате деформации структура подвергается изменениям, что сильно влияет на механические свойства готовых изделий, а также формоизменение. Однако при этом давление в процессе обработки может привести к возникновению различных дефектов, таких как дислокации, утяжины, царапины, коробления и трещины, их распределение в материале также играет важную роль в определении механических свойств изделия [4-5]. Также стоит отметить, что не только деформации влияют на характеристики изделия, но и термическое воздействие при штамповке (то есть формоизменение при высоких температурах) влияют на весь процесс, в том числе и на микроструктуру, прочность, форму, напряженное и деформированное состояние.
403
