CC BY
3
the stressed and deformed state. Schemes of the distribution ofstress intensity, strain intensity and average stresses during upsetting with flange formation are given, the obtained qualitative and quantitative characteristics are analyzed.
Key words: aluminum, deformation, stresses, medium stresses, upsetting.
Grebenschickov Ivan Vladimirovich, student, mpf-tula@r ambler. ru, Russia, Tula, Tula State
University,
Scientific supervisor - Korotkov Victor Anatolievich, candidate of technical science, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-361-364
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ
ЛАТУННОЙ ЗАГОТОВКИ
Я.В. Грибачев
Оценка качества изделий является важной частью исследовательской деятельности при анализе производственных процессов. Это же относится и к производству металлических осесимметрич-ных изделий пластическим деформированием, то есть обработкой металлов давлением, так как в процессе штамповки полуфабрикат может получить большое количество микротрещин, что может привести к разрыву материала, а также получению детали, которую нельзя эксплуатировать ввиду ее низкого качества. Поэтому актуальной задачей является предварительная оценка технологических процессов на предмет получения качественного изделия. Качество изделия оценивается при помощи компьютерного моделирования и исследуется по параметрам повреждаемости и вероятность образования дефектов. Приводятся схемы распределения этих характеристик и анализируется их не только максимальные и минимальные значения, но и то, как и в каких зонах они распределены в объеме исследуемой детали. Делаются выводы о том, как влияет температура штампового инструмента на величины повреждаемости и вероятности дефектообразования в латунном осесимметричном полуфабрикате при холодном комбинированном выдавливании.
Ключевые слова: латунь, пластическая деформация, повреждаемость, дефекты, качество, комбинированное выдавливание.
Оценка качества может проводиться нескольким путями, в числе которых: проверка микроструктуры, проведение исследований при помощи микроскопа, визуальный осмотр детали, испытание на растяжение, рентгенографическое исследование, и прочее. Оценка качества изделий, полученных разными методами, в том числе и литьем, и обработкой со снятием стружки, и без нее, является важной частью исследовательской деятельности при анализе производственных процессов. Это же относится и к получению деталей пластическим деформированием, то есть обработкой металлов давлением. Это объясняется тем, что в процессе штамповки полуфабрикат может получить большое количество микротрещин, что может привести к разрыву материала, а также деталь, которую нельзя эксплуатировать ввиду ее низкого качества, поэтому актуальной задачей является предварительная оценка технологических процессов на предмет получения качественного изделия [1-4]. На этапе разработки новой технологии и ее внедрении первым шагом необходимо провести моделирование операции в программных комплексах [5-10], что позволит предварительно наладить процесс. В случае компьютерного моделирования качество можно определить также визуально для определения соответствия формы, по параметру повреждаемости, по вероятности образования дефектов (поля Gartfield), косвенно по напряженно-деформированному состоянию.
В этой же работе будет проведено исследование качества полуфабриката, изготовленного комбинированным выдавливанием из латуни Л90 при разных температурах инструмента. При этом заготовка является холодной. Инструмент же в данном случае рассматривался в трех вариантах, холодный, прогретый до 500 и 1100 градусов. Это имитационно повторяет ситуацию, при которой температура матрицы и пуансона поднимается из-за непрерывной последовательной штамповки. В программе QForm существует возможность оценки качества изделия с помощью параметра повреждаемости по критерию Кокрофт-Ла-там, а также поля Gartfield, которые приведены для исследуемого процесса соответственно на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Повреждаемость при температуре инструмента: а - 20°С; б - 500°С; в - 1100°С
Параметр повреждаемости материала при повышении температуры инструмента также возрастает, при холодном инструменте повреждаемость не превышает 0,2, при горячем инструменте данный параметр возрастает до 0,5. Однако эти значения входят в предельно допустимые.
Рис. 2. Поля ОатфеМ на полуфабрикате
362
в
На рис. 2 приведены поля Garfield только для одного варианта, что связано с тем, что на вероятность образования дефектов не влияет температура. При этом распределение поля и их величина одинакова для всех из случаев. Максимально эта характеристика достигает 0,5 во фланцевой части, что также является допустимой величиной. Таким образом установлено, что при всех рассматриваемых вариантах оцениваемые характеристики в пределах допустимого, что является подтверждением качества получаемого изделия.
Список литературы
1. Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М. Машиностроение, 1977. 278 с.
2. Богодухов С.И. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: учеб. пособие для студ. Вузов / С.И. Богодухов, А.Д. Проскурин, Р.М. Сулейманов и др.; под общ. ред. С.И. Бого-духова. Старый Оскол: ТНТ (Тонкие наукоемкие технологии), 2010. 559 с.
3. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюшин и др.; под редакцией Г.П. Фетисова. - М.: Высшая школа, 2001. 638 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. Каркач Л.В. Анализ процесса получения ступенчатой детали // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 12. С. 138-141.
6. Грибачев Я.В. Процессы ковки в промышленности // Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (12 октября 2021 г.): сборник тезисов. 2021. С. 15.
7. Яковлев С.С. Исследование температуры инструмента при рифлении // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте // Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием, Пенза, 17-18 марта 2022 года / Под научной редакцией В.В. Салмина. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 266-269.
8. Оценка напряженного состояния и повреждаемости стальных труб при обратном выдавливании / С. Н. Ларин, В. И. Платонов, Н. М. Матченко, Г. А. Нуждин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 5. С. 295-301.
9. Алексеев А.В. Напряжения и деформации при штамповке деталей со сложной геометрической формой // Сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции «Способы, модели и алгоритмы модернизации науки в современных условиях» (Пенза, 24 июля 2021 г.). - Стерлитамак: АМИ, 2021. С. 85-87.
10. Алексеев А.В. Прямое выдавливание изделия со сложным профилем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 6. С. 387-389.
Грибачев Ярослав Васильевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель - Коротков Виктор Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVAL UATION OF PRODUCT QUALITY IN COMBINED EXTR USION OF BRASS BLANKS
Y.V. Gribachev
Product quality assessment is an important part of the research activity in the analysis of production processes. The same applies to the production of axisymmetric metal products by plastic deformation, that is, metal forming, since during the stamping process a semi-finished product can receive a large number of microcracks, which can lead to material rupture, as well as a part that cannot be used due to its low quality. Therefore, an urgent task is a preliminary assessment of technological processes in order to obtain a quality product. The quality of the product is evaluated using computer simulation and is examined in terms of damageability and the likelihood of defects. The distribution schemes of these characteristics are given and their maximum and minimum values are analyzed, as well as how and in what zones they are distributed in the volume of the part under study. Conclusions are drawn about how the temperature of the die tool affects the damage and the probability of defect formation in a brass axisymmetric semi-finished product during cold combined extrusion.
Key words: brass, plastic deformation, damageability, defects, quality, combined extrusion.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific supervisor - Korotkov Victor Anatolievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-364-367
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ОДНОВРЕМЕННОЙ РАЗДАЧИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ОТОГНУТОГО КРАЕВОГО УЧАСТКА
Л.В. Каркач
С трубными заготовками может проводиться множество операций, из самых распространенных это раздача, обжим, гибка, отбортовка, осадка. Однако возможна и комбинация этих операций. Так, возможна реализация процесса раздачи трубы с одновременным формированием отогнутого краевого участка. При этом такая операция является весьма сложной, так как существует большая комбинация углов пуансона, радиуса изгиба, толщины стенки и материал заготовки. Поэтому формирование отогнутого краевого участка требует всестороннего комплексного анализа, которое проводится с помощью компьютерного моделирования. Ставится вопрос о том, возможно ли одновременно проводить и раздачу, и загиб краевой части трубы с помощью пластического формоизменения профильным пуансоном. В работе анализируется возможность формирования требуемой поверхности из алюминиевой трубной заготовки. Приводятся изображения получаемой детали, графики технологической силы и схемы распределения интенсивности деформаций в заготовке. По этим параметрам анализируется операция и делаются определенные выводы, связанные с дальнейшими исследованиями.
Ключевые слова: раздача, деформирование, деформации, краевая часть, изгиб, трубная заготовка.
Процессы листовой штамповки являются неотъемлемой частью производственных процессов, связанных с обработкой металлов давлением. Листовая штамповка также включает в себя производство и формоизменение изделий в форме труб, а не только плоских листовых заготовок. С трубными заготовками может проводиться множество операций, из самых распространенных это раздача, обжим, гибка, отбортовка, осадка. Однако возможна и комбинация этих операций. Так, возможна реализация процесса раздачи трубы с одновременным формированием отогнутого краевого участка. При этом такая операция является весьма сложной, так как существует большая комбинация углов пуансона, радиуса изгиба, толщины стенки и материал заготовки. Поэтому формирование отогнутого краевого участка требует всестороннего комплексного анализа, которые проводятся с помощью компьютерного моделирования [1-10]. В данной работе происходит именно моделирование процесса, и определяются наиболее важные параметры процесса с помощью программы QForm.
Необходимо получить деталь в форме трубы, у которой отогнут один из торцевых участков. Труба изготовлена из алюминиевого сплава АД и имеет толщину 0,5 мм, внешний диаметр 65 мм. При этом требуется изготовить на такой трубе изгиб кромки, а также расширить диаметр на этом участке. Для оценки возможности изготовления такой детали было проведено компьютерное моделирование, результатом которого является схематичное изображение будущей детали (рис. 1).
Не отмечается каких-либо непредусмотренных изменений формы, в том числе и потери устойчивости в нижней части заготовки, что могло произойти при неправильной конфигурации пуансона, однако в данном случае верхняя кромка не наткнулась на кромку пуансона, а начала формоизменяться по линии изгиба.
Также важной характеристикой любой операции ОМД является технологическая сила, в зависимости от которой и происходит выбор прессового оборудования. График нагрузки приведен на рис. 2.
