CC BY
2
Технологии и машины обработки давлением
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-615-617
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧАЕМОГО ХОЛОДНЫМ ОБРАТНЫМ
ВЫДАВЛИВАНИЕМ
К.А. Галицина
Ковочно-штамповочными процессами пользуются на большинстве производств, связанных с работой с металлами, при этом методов обработки металлов давление существует огромное количество. Одним из ярких представителей методов можно назвать выдавливание. Выдавливанием возможно получение широкого набора форм и размеров деталей, при этом важно изучать процессы для того, чтобы улучшить их или оптимизировать. В данной работе приводятся результаты исследования холодного обратного выдавливания детали типа втулка из алюминиевого сплава. Проводится оценка повреждаемости и вероятности образования дефектов на внешней поверхности детали по результатам компьютерного моделирования штамповки. Приведены изображения того, как распределены и какую величину в разных точках детали принимают повреждаемость и вероятность образования дефектов. Делаются выводы об их качественном и количественном распределении по телу детали. Данная статья является продолжением серии работ, посвящённым холодному обратному выдавливанию детали со сложной формой поперечного сечения.
Ключевые слова: штамповка, холодное выдавливание, объемное деформирование, повреждаемость, поля дефектов, качество.
Кузнечно-штамповочное производство (КШП) на данный момент является трудно заменимой группой процессов обработки металлов давлением, что в первую очередь связано с высокой производительностью методов, возможностью их практически полной автоматизации, высоким качеством изделий и относительно невысокой стоимостью конечного продукта [1]. В КШП входят различные процессы, но одной из основных является группа объемной штамповки, видной частью которой является выдавливание. Выдавливанием возможно получение широкого набора форм и размеров деталей, при этом важно изучать процессы для того, чтобы улучшить их или оптимизировать. Ранее было установлено, что деталь с наиболее правильной формой (рис. 1) получается при выдавливании с коэффициентом трения равным 0,3 по Кулону [2], следующим же шагом является оценка качества изделия. Такое исследование можно провести разными метода, но наиболее эффективным является компьютерное моделирование и анализ полученных данных. Для этого был выбран программный комплекс QForm [3-5], в котором проводились моделирования и получение информации о качестве изделия. Оценка проводилась по повреждаемости материала [6], а также полям Gartfield [7], последние позволяют оценить вероятность образования дефектов. Работа проводилась при штамповке алюминиевого сплава АА5154 (АМг3) [8].
■I
11 п ■ :
Рис. 1. Модель детали в разрезе
Для начала была проведена оценка полей Gartfield [9] на внешней поверхности изделия (рис.
2).
Исследование показало, что наибольшая площадь, на которой распределены оцениваемые поля находится на нижней поверхности детали, при этом на боковой внешней поверхности величина этого параметра везде равна 0. На верхней плоскости сформированной детали есть незначительная вероятность дефектообразования, что характеризуется наличием критерия Gartfield с величиной не более 0,15. Во внутренней же полости детали рассматриваемый критерий наблюдается, но его величина также не достигает 0,25. На нижней поверхности величина критерия в некоторых точках увеличивается до 0,55, однако исходя из критерия, данная величина не столь значительна, что означает низкую вероятность получения дефектов. Далее была рассмотрена повреждаемость материала по критерию Колмогорова [10] (рис. 3).
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 2
Рис. 3. Повреждаемость на верхней части детали (а) и нижней (б)
Анализ показал, что на верхней поверхности детали, то есть на нижней, боковой и верхней поверхностях повреждаемость равно 0. Данный критерий возникает лишь на поверхности полученной полости в детали. В некоторых точках величина достигает отметки в 0,8, что может характеризовать данную область, как место с большим количеством образованных микротрещин. Однако глубина залегания высокой повреждаемости небольшая и составляет менее 1 мм, что позволяет снять ее обработкой резанием.
Таким образом данное исследование показало, что с помощью обратного выдавливания возможно получение подобной детали, при этом предварительная оценка показала удовлетворительное качество изделия.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
2. Березина К.А. К вопросу о применении обратного выдавливания и комплексная оценка процесса // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 7. С. 361363.
3. Платонов В.И. К расчету напряжений при раздаче в условиях вязкопластичности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 8. С. 497-500.
4. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе QFORM V8: методические указания / составители: В.Р. Каргин, А.В. Казаков. Самара: Издательство Самарского университета, 2021. 56 с.
5. Комплексное исследование рифления внутренней поверхности цилиндрической оболочки локальным пластическим деформированием / В.Д. Кухарь, В.А. Коротков, С.С. Яковлев, А.А. Шишкина // Вестник машиностроения. 2023. Т. 102. № 1. С. 62-64.
6. 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.
7. Гребенщиков И.В. Повреждаемость при высадке фланцевой части осесимметричной детали // Инициативы молодых - науке и производству: Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Пенза, 30 ноября 2022 года / Под научной редакцией А.В. Носова. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 138-140.
