CC BY
6
mation damage, the grain size of polycrystalline aggregates and the internal strengthening energy - the determining ratios were used, including the parameters of deformations and stresses. The obtained results indicate significant irregularity of deformation distribution and structural parameters in the bottom part of the article..
Key words: deformations, dividing grid, structural parameters, damage, grain size, internal strengthening energy.
Travin Vadim Yuryevich, candidate o f technical sciences, chie f designer o f the direction, nikolai.tutyshkinamail.ru, Russia, Tula, AO «NPO «SPLAV» named aftee A.N. Gan-ichev»,
Tutyshkin Nikolay Dmitrievich, doctor of technical sciences, professor, nikolai. tutyshkina mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Rybina Anastasia Alexandrovna, design engineer of the 1st category, nikolai. tutyshkinamail.ru, Russia, Tula, AO «NPO «SPLAV» namedafteeAAN. Gan-chev»
УДК 621.77, 621.7.043
ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ЗАГОТОВКИ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ВЫДАВЛИВАНИИ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ
В КВАДРАТНУЮ МАТРИЦУ
Д.И. Котов, М.К. Чистяков
Представлены результаты моделирования операции изотермического выдавливания прутковой заготовки в матрицу с квадратным профилем рабочего отверстия. Установлены значения величин критерия разрушения и значений деформаций в заготовке при выдавливании.
Ключевые слова: изотермическое обратное выдавливание, деформациии, разрушение, обработка давлением.
В статье рассмотрен процесс изотермического выдавливания прутковой заготовки в матрицу с квадратным профилем рабочего отверстия. Особенный интерес представляет оценка величин деформаций в заготовке и возможности разрушения материала заготовки в процессе деформирования. В связи с этим необходимо выполнение компьютерного моделированияя. Схема процесса приведена на рис. 1.
Заготовкой являлся пруток круглого сечения из сплава АМг5. Его диаметр равен 70 мм и высота 60 мм. Сечением матрицы являлся квадрат с длинной стороны 70 мм. Пуансон геометрически представляет собой призму. Ширина его сечения 60 мм. Расчёты выполнены в программе DEFORM. Установлено влияние скорости перемещения инструмента и радиус скругления кромок инструмента на деформации и критерий разрушения. На рис. 2 представлены схемы, позволяющие выявить влияние данных величин на величину критерия разрушения в изделии.
Из рис. 2 видно, что значения критерия разрушения в рассматриваемых случаях не превышают критическую величину. Максимальное значение критерия разрушения составляет 0,35 при скорости деформирования V = 50 мм/мин и радиусе R = 10 мм. Снижение скорости деформирования позволяет практически до нуля снизить величину критерия разрушения.
Рис. 1. Схема процесса формоизменения
I
V = 50 мм/мин; Я = 3 мм V = 50 мм/мин; Я = 10 мм
V = 3 мм/мин; Я = 3 мм V = 3 мм/мин; Я = 10 мм
Рис. 2. Схемы к оценке величин скорости перемещения инструмента и радиуса скругления кромок инструмента на величину критерия разрушения
На рис. 3 даны схемы позволяющие выявить изменения величин деформаций в полуфабрикате в течении формоизменения пуансоном со скруглениями кромок 3 мм и скоростью перемещения нажимного элемента 50 мм/с.
На рис. 4 даны схемы позволяющие выявить изменения величин деформаций в полуфабрикате в течении формоизменения пуансоном со скруглениями кромок 10 мм и скоростью перемещения нажимного элемента 50 мм/с.
433
Рис. 3. Схемы изменения величин деформаций в полуфабрикате
Рис. 4. Схемы изменения величин деформаций в полуфабрикате
434
На рис. 5, 6 даны схемы позволяющие выявить изменения величин деформаций в полуфабрикате в течении формоизменения пуансоном со скруглениями кромок 10 мм и скоростью перемещения нажимного элемента 3 мм/с.
Рис. 5. Схемы изменения величин деформаций в полуфабрикате
Рис. 6. Схемы изменения величин деформаций в полуфабрикате
435
Из рис. 3 и 4 видно, что деформации имеют максимальные значения в конце хода инструмента. На нестационарной стадии деформирования величины деформаций близки к нулю. При сформировавшейся стенке деформации заметно и дальнейшего формоизменения величины деформаций постоянно увеличиваются. Увеличение радиуса скругления кромок инструмента не приводит к заметному росту величин деформаций в металле. Однако при увеличении радиуса скругления заметно увеличение области больших значений деформаций в металле. Это актуально для зоны металла под пуансоном.
Анализ полученных посредством компьютерного моделирования результатов позволяет сказать, что снижение скорости деформирования ведет как с уменьшению объемов очага деформации, так и к снижению величин деформаций на 15...20 % . Увеличение скругления кромок инструмента при меньших скоростях приводит так же к значительному уменьшению объема очага деформации, и к уменьшению величин деформаций на 25 %. Деформации в металле в данном случае сосредоточены лишь в месте перехода дна в стенку.
По результатам выполненного моделирования можно сказать, что скорость деформирования оказывает значительное влияние на величины деформаций в металле. Ее уменьшение ведет к снижению значений деформаций. Геометрия рабочих кромок инструмента так же оказывает влияние на деформации. При определенных сочетаниях с технологическими параметрами процесса ее уменьшение позволят добится радикального снижения величин деформаций.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427 с.
3. Голенков В.А., Яковлев С.П., Головин С.А., Яковлев С.С., Кухарь В.Д. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов / под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
4. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Верхнеграничные оценки давления при плоском нестационарном деформировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 3. С. 56-63.
Котов Дмитрий Игоревич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чистяков Михаил Константинович, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ESTIMATION OF DEFORMATION AND FAILURE OF A BILLET DURING ISOTHERMAL EXTRACTION OF A BAR BELT INTO A SQUARE MATRIX
D.I. Kotov, M.K. Chistyakov
The results of modeling the operation of isothermal extrusion of a bar stock into a matrix with a square profile of the working hole are presented. The values of the values of the fracture criterion and the values of deformations in the workpiece during extrusion have been established.
Key words: isothermal back extrusion, deformation, fracture, pressure treatment.
436
Kotov Dmitry Igorevich, student, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chistyakov Mikhail Konstantinovich, student, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
ОЦЕНКА ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОБРАТНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ ТРУБНЫХ И ПРУТКОВЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ СПЛАВА ВТ6С
А. А. Пасынков, Н.С. Пасынкова, Н.А. Усенко
На основе выражений для оценки характера напряженно-деформированного состояния материала изделий при выдавливании установлено влияние степени деформации на повреждаемость заготовок из титанового ВТ6С сплава.
Ключевые слова: обратное выдавливание, изотермическое формообразование, повреждаемость.
Процессы выдавливания характеризуются высокими гидростатическими давлениями, которые позволяют добиться больших степеней деформации без разрушения [1-4]. В данной статье рассмотрены операции деформирования трубных и прутковых заготовок из титанового сплава ВТ6С, который имеет высокие прочностные характеристики. Соответственно изделия из данного сплава требуют особых режимов обработки. В связи с этим актуальным является оценка повреждаемости, возникающей в металле при деформировании. Схемы исследуемых процессов приведены на рис. 1.
Анализ повреждаемости будет выполнен на базе верхнеграничной теоремы пластичности. При формоизменении в материале изделия постепенно накапливается повреждаемость. Оценку этого можно сделать на основе уравнений кинетики повреждаемости [2].
Для титанового сплава, который относится к группе материалов, подчиняющихся кинетической теории ползучести и повреждаемости величину повреждаемости можно описать уравнением
1 - „ е1к
w-
"J Xidt-
(1)
°пр °тп
В уравнении (1) епр - предельная эквивалентная деформация в металле. Считается, что при Ю = 1 в материале заготовки наступает разрушение.
Интенсивности деформаций для обратного выдавливания прутковой заготовки записываются выражениями [1]
2
еЮ1 =--'
(
л/3 sin 2a
Л
1+
2
cos a
