CC BY
4
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
Выдавливание является одним из методов обработки давлением, которое может проводиться как при повышенных температурах, так и при нормальных внешних факторах. В данной работе проводится анализ напряжений и деформаций при холодном поперечном выдавливании трубной заготовки из сплава Д16 в программе QForm [6-9] при разных конфигурациях матрицы, разных закруглениях матрицы. Так были получены распределения деформаций (рис. 1) и средних напряжений (рис. 2).
в г
Рис. 1. Интенсивности деформаций при выдавливании в матрице с закруглениями 0 (а), 1 мм (б),
2 мм (в) и 3,5 мм (г)
Величина закругления кромки матрицы оказывает прямое влияние на деформированное состояние, так с увеличением радиуса закругления увеличивается площадь с максимальными деформациями, но также уменьшается наибольшее зарегистрированное значение. В данном случае если радиус закругления отсутствует, то максимальная интенсивность деформаций равняется 16, однако если радиус составляет 3,5 мм, то деформации падают и равняются 3,8.
вг Рис. 2. Средние напряжения при выдавливании в матрице с закруглениями 0 (а), 1 мм (б), 2 мм (в)
и 3,5 мм (г)
Анализ средних напряжений показал, что максимальное значение растягивающих напряжений наблюдается в зоне формируемого выдавливаем участка металла, в нижней части детали напряжения близки к нулю, а в верхней части, на которую оказывается давление, распределены сжимающие напряжения, при этом если радиус закругления имеется, то сжимающие напряжения падают примерно на 10% относительно без закругленной ситуации.
Таким образом установлено, что следует выполнять на матрице закругленные кромки для улучшения напряженного и деформированного состояния, при этом радиус закругления требуется изготавливать согласно требованиям к готовому изделию, однако требуется проведение дальнейших исследований, которые касаются качества получаемого изделия.
Список литературы
1. Теория обработки металлов давлением / под ред. Голенкова В.А. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.
2. 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.
3. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В. А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с. EDN: QNCKVH.
4. Килов А. С. Производство заготовок. Листовая штамповка: Серия учебных пособий из шести книг. Кн. 2: Получение заготовок из листового материала и гнутые профили / А. С. Килов, К. А. Килов. Оренбург: ГОУОГУ, 2004. 182 с.
5. Вольсков Д. Г. Практическое моделирование в заготовительно-штамповочном производстве. Производство летательных аппаратов: практикум. Ульяновск: УлГТУ, 2016. 99 с.
6. Бурлаков И. А., Боровских И. А., Морозов С. В. Компьютерное моделирование процессов изотермической раскатки дисков газотурбинных двигателей // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 4. С. 30-34. EDN: LTESFH.
7. Безъязычный В. Ф. Математические методы в технологии машиностроения // Ярославский педагогический вестник. 2010. Т. 3, № 1. С. 45-50. EDN: MWIWSH.
8. Пасынков А. А., Гурова О. Ю. Оценка влияния геометрии рабочего инструмента на силу выдавливания прутковой заготовки круглого сечения в квадратную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 6. С. 309-313. EDN: JMOZXG.
9. Грязнов В. В., Лупандина А. Ю., Сафонова Н. О. Трёхмерное моделирование процесса высадки головной части изделия из относительно высокой заготовки // Омский научный вестник. 2014. № 2(130). С. 64-67. EDN: SFTRIR.
Пугаев Павел Владимирович, студент, 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 DURING TRANSVERSE EXTRA CTION OF A B USHING
P.V. Pugaev
To give metals the required dimensions, shapes and properties, such as hardness, strength and wear resistance, various processing methods are used, one of these methods is metal forming. Plastic deformation by means ofpressure affects many characteristics of the final product, including the microstructure, damageability, quality, strength, shape, stressed and deformed state. Therefore, it is necessary to assess how a variety of factors affect all product characteristics, including those given in this paper. The results of modeling the transverse extrusion of an aluminum tubular billet are presented, the main initial deformation conditions are described, and the distributions of strain intensities and average stresses over semi-finished products, which are obtained with different configurations of the extrusion matrix, are illustrated. Conclusions are drawn about how the chamfer radii affect the stressed and deformed states.
Key words: average stresses, computer simulation, strain rates, transverse extrusion, state, matrix, pressure treatment.
Pugaev Pavel Vladimirovich, 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
