CC BY
6
Список литературы
1. 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. Богодухова. Старый Оскол: ТНТ (Тонкие наукоемкие технологии), 2010. 559 с.
2. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов. М.: Высшая школа, 2004. 518 с.
3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. 520 с.
4. Ковка и штамповка: справочник. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка. 2-е изд., перераб. и доп. / под общ. ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. В 4 т. Т. 1. 717 с.
5. Ковка и штамповка: справочник. Горячая объемная штамповка. Ковка. 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. В 4 т. Т. 2. 720 с.
6. Ковка и объемная штамповка стали. 2-е изд., перераб. и доп. / Под общ. ред. М.В. Сторожева. М.: Машиностроение, 1967. В 2 т. Т. 2. 450 с.
7. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.
Грибачев Ярослав Васильевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPARISON OF THE CONDITION OF PARTS IN THEIR FORMATION BY DIFFERENT
METHODS
Y.V. Gribachev
A study of the state arising during the formation of a part by the forging method, namely, reverse extrusion, in order to compare the data obtained with the shaping of a part by combined extrusion methods, has been carried out.
Key words: deformation, resistance to deformation, extrusion, metal forming, hot stamping,
steel.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКЕ
ОРЕБРЕННЫХ ПЛОСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Н.А. Чекмазов
Выполнено моделирование изотермического деформирования плоских изделий с наружным рельефом в виде сетки. Установлено влияние степеней деформации и технологических параметров на напряжения в изделии.
Ключевые слова: деформирование, горячая штамповка, цветные сплавы.
Плоские плиты с наружной рельефной поверхностью в виде сетки применяются в качестве элементов корпуса некоторых видов транспортной техники. Данные изделия должны обладать определенным сочетанием массы и прочности. Процессами горячего деформирования с поддержанием постоянной температуры можно добиться получения данных деталей. При выдавливании оребренной поверхности на плитах из цветных деформируемых сплавов возникают значительные усилия [1-4]. Кроме того, данный процесс характеризуется сложным напряженным состоянием. Ввиду этого выполнено моделирование выдавливания рельефа на плитах в целях оценки напряженного состояния.
На рис. 1 дана схема процесса. На рис. 2 представлен эскиз заготовки (а) и готового изделия (б) с иллюстрацией их разбивки на элементы.
Процесс моделирования осуществлялся в программе DEFORM. Заготовка представляла собой квадратную в плане плиту со стороной a = 150 мм. Толщиной s = 10 мм. Деформирование осуществлялось до достижения выдавливаемого ребра высоты 15 мм. Ширина выдавливаемого ребра исследовалась в диапазоне b = 2...10 мм. Скорость деформирования 1...100 мм/мин. Температура нагрева 900°С для титана ВТ6 и 450°С для сплава В95.
Интерес представляет оценка влияния степени деформации, скорости деформирования на максимальные значения средних нормальных напряжений и величины их интенсивностей в разных областях по поверхности оребреной плиты. Для чего были взяты точки для контроля этих величин. На рис. 3 показаны схемы, иллюстрирующие их положение в начале операции и в конце.
Получены графики зависимости интенсивностей напряжений в данных точках от ширины выдавливаемого ребра для сплавов В95 и ВТ6 и разных скоростях деформирования. На рис. 4 представлены полученные зависимости.
Данные графики показывают, что с ростом ширины формируемого ребра интенсивности напряжений в зависимости от скорости деформирования ведут себя по-разному. Для меньших скоростей деформирования с ростом ширины b интенсивности напряжений для всех точек постоянно уменьшаются: для точки в вершине ребра в 2 раза и непосредственно под пуансоном на 10%. Для больших скоростей деформирования с ростом b с 2 до 5.6 мм интенсивности напряжений сначала снижаются (для точки в вершине ребра в 10 раз и для точки под рабочей поверхностью пуансона в 2,5 раза), а затем начинают расти. Увеличение скорости деформирования с 1 мм/мин до 100 мм/мин способствует росту интенсивности напряжений в 10 раз для сплава В95 и в 5 раз для сплава ВТ6. Интенсивности напряжений в зоне заготовки, располагающейся в вершине ребра имеют максимальные величины относительно других зон заготовки.
Получены графики зависимости максимальных по абсолютной величине напряжений в данных точках от ширины выдавливаемого ребра для сплавов В95 и ВТ6 и разных скоростях деформирования. На рис. 5 представлены полученные зависимости.
■рз
_Р4
РЭ
Рис. 3. Схемы, иллюстрирующие положение точек контроля
250 200 150 100 50
о
1234
/у /
/ /
<5рМПаг
140 120 100 80 60 40 20 О
ОрМПа
Л
\\ Д 2 34
X // /
—
4 6
точка 1
Ъ, мм
\
А
\ 12 34
V // /
___
У
—- / - -
о^МПа
4 6
точка 3
ММ
140 120 100 80 60 40 20 О
4 6
точка 2
12 34
4 6
точка 4
£>, мм
мм
Рис. 4. График зависимости от Ь, мм: 1 - В95, V = 1 мм / мин ; 2 - В95, V = 100 мм / мин; 3 - ВТ6, V = 1 мм / мин; 1 - ВТ6, V = 100 мм / мин
Анализ графиков на рис. 5 показал, что в среднем с ростом ширины Ь максимальные по абсолютной величине напряжения растут. Стоит отметить, что в точках, близких к вершине ребра при больших скоростях формоизменения зависимость изменения напряжений нелинейна. Вначале напряжения резко растут, а затем уменьшаются. Снижение скоростей во всем объеме заготовки приводит к заметному повышению равномерности напряженного состояния и снижению величин напряжений.
о, МП а
80 50 40
20 0
-20 '
-40
-60
о,МПа
о -100 -200 -300 -400 -500 -600
-12 34
_Л- - / /
> К
а, МПа
точка 1
> ■ К
S^x. \
//
// -12 34
/
точка 3
100 о -100 -200 -300 -400 -500
—
\
N.. h
\
// 12 34
<5, МПа
Ъ,мм
точка 2
b, мм
точка 4
Рис. 5. График зависимости а от b, мм: 1 - В95, V = 1 мм / мин ; 2 - В95, V = 100 мм / мин ; 3 - ВТ6, V = 1 мм / мин ; 1 - ВТ6, V = 100 мм / мин
Таким образом обеспечение условий деформирования при выдавливании рельефа на плитах в условиях низких скоростей позволяет обеспечить снижение максимальных по абсолютной величине напряжений и заметно снижает неравномерность напряжённого состояния.
Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8.
Список литературы
1. Чудин В.Н. Расчетная модель нестационарного деформирования // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. М. 2016. №5. С. 20-23.
2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427 с.
3. Чудин В.Н., Соболев Я.А., Пасынков А.А. Изотермическая осесимметричная осадка в условиях вязкопластичности // Заготовительные производства в машиностроении. М. 2015. №6. С. 22-25.
4. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Выдавливание элементов трубопроводов при вязкопла-стическом деформировании // Технология машиностроения. 2018. №10. С. 20-24.
Чекмазов Никита Михайлович, студент, olya-gurova-2016@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ESTIMATION OF THE DEFORMED STATE OF THE BILLET DURING ISOTHERMAL
DEFORMATION OF PLATES
N.M. Chekmazov
The article presents the results of studies of the process of deformation of plates from de-formable non-ferrous alloys with a relief punch. The influence of technological parameters on the deformed state of the blanks is revealed.
Key words: deformation, hot stamping, non-ferrous alloys.
Chekmazov Nikita Mikhailovich, student, olya-gurova-2016@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
