Научная статья на тему 'ОЦЕНКА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ'

ОЦЕНКА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
26
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНСТРУМЕНТ / СТУПЕНЧАТАЯ ДЕТАЛЬ / ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ / ТЕМПЕРАТУРА / ХОЛОДНАЯ ШТАМПОВКА / ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Подтягин Валентин Эдуардович

Проводится оценка изготовления ступенчатой детали при использовании различных температурных режимов. Сравнивается возможность замены горячей объёмной штамповки на холодную с целью снижения трудоемкости. Проводится исследование силовых характеристик процесса, повреждаемости и напряженно-деформированного состояния в инструменте.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EVALUATION OF PRODUCTION OF STEPPED PARTS AT DIFFERENT TEMPERATURE REGIMES

An assessment of the manufacture of a stepped part is carried out using various temperature conditions. The article compares the possibility of replacing hot forging with cold forging in order to reduce labor intensity. A study of the power characteristics of the process, damageability and stress-strain state in the tool is carried out.

Текст научной работы на тему «ОЦЕНКА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ»

УДК 621.7.043

ОЦЕНКА ПОЛУЧЕНИЯ СТУПЕНЧАТОЙ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМАХ

В.Э. Подтягин

Проводится оценка изготовления ступенчатой детали при использовании различных температурных режимов. Сравнивается возможность замены горячей объёмной штамповки на холодную с целью снижения трудоемкости. Проводится исследование силовых характеристик процесса, повреждаемости и напряженно-деформированного состояния в инструменте.

Ключевые слова: инструмент, ступенчатая деталь, повреждаемость, температура, холодная штамповка, объемная штамповка.

Объемная штамповка может осуществляться при разных условиях, в том числе и при разных температурах. В большинстве своем применяют горячее или холодное объемное деформирование для изготовления деталей, в том числе и осесимметричных [1-3]. На примере изготовления детали с фланцевой частью и внутренней полостью сравним возможность смены горячей штамповки на холодную для снижения трудоемкости изготовления детали за счет исключения операций нагрева заготовки.

Смена температуры штамповки оказывает существенное влияние на протекающие процессы, в первую очередь за счет изменения пластичности материала [4-7]. Для исследования было проведено моделирование, с целью определения силы штамповки (рис. 1), повреждаемости (рис. 2) и деформаций в штамповой оснастке (рис. 3).

-Холодная штамповка — Горячая штамповка

4000

„ 3000 —

и

3 2000 я

и 1000

10 15 20 Ход инструмента, мм

Рис. 1. График силы

25

30

Моделирование проводилось в специализированной программе, которая решает объемные задачи обработки металлов давлением с помощью метода конечных элементов [8-9]. Этот метод позволяет смоделировать множество операций ОМД, в частности и изготовление осесимметричных полуфабрикатов выдавливанием.

Для моделирования использовалась цилиндрическая заготовка, из которой в один переход формировалась требуемая конечная форма изделия. Материалом заготовки является сталь марки 15, механические свойства которой брались из встроенной библиотеки металлических материалов в программе QForm.

В качестве привода использовался гидравлический пресс с номинальным усилием 120 МН, что, конечно, бралось с запасом. Материал является изотропным.

Как показало исследование нагрузки в процессе деформирования, сила значительно отличается. Так при холодном выдавливании сила составила примерно 3500 кН в пике, при этом нагрузка при горячей штамповке в 7 раз ниже.

Распределение повреждаемости почти идентично, но различаются максимальные величины, которые отличаются на 30%. При этом меньшая повреждаемость при горячей штам-

Технологии и машины обработки давлением

повке, а большая при холодной. В центральной части повреждаемость равна нулю, зоны в которых повышенный данный параметр граничат с инструментами и расположены в зоне контакта заготовки с оснасткой.

Рис. 2. Повреждаемость по Cockcroft Latham при: а - холодной штамповке;

б - горячей штамповке

Рис. 3. Упругие деформации в инструменте при: а - холодной штамповке;

б - горячей штамповке

Важным параметром также является деформации в инструменте, в данном случае как в пуансоне, так и в матрице наблюдаются исключительно упругие деформации, без пластических. Судя по распределению упругих деформаций наибольшую нагрузку, воспринимает пуансон и нижняя часть матрицы. При горячей штамповке упругие деформации почти в 3 раза ниже, чем при холодной. Очаги упругих деформаций одинаковы как при холодной, так и при горячей штамповке.

Выводы:

1. При смене горячей штамповки на холодную происходит рост технологической силы

в 7 раз.

2. Величина упругих деформаций при рассматриваемых режимах объемного выдавливания отличается почти в 3 раза, при этом меньшая величина наблюдается при горячей штамповке.

3. Повреждаемость также отличается, и для холодной штамповки выше примерно на 25%, чем при горячей.

Таким образом смена горячего выдавливания на холодную является способом снижения трудоемкости, но остальные параметры процесса, такие как повреждаемость, сила и деформации в инструменте значительно хуже, что снижает возможность применения холодного выдавливания при штамповке такой детали.

Список литературы

1. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Нуждин Г.А. Обратное выдавливание прутковой заготовки с активным трением и вытяжкой утолщения на торце // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 6 (108). С. 16-20.

2. Богданов С.Б. Комплексная оценка процесса получения детали методом комбинированного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 8. С. 36-38.

3. Яковлев С.С., Чижов И.А., Павлушин В.О. Напряженно-деформированное состояние при изготовлении трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 7. С. 172-177.

4. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.

5. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Яковлев С.С. Оценка напряженно-деформированного состояния заготовки при вытяжке через сложнопрофильную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 466-470.

6. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1977. 317 с.

7. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение.1979.

520 с.

8. Ларин С.Н., Гурова О.Ю., Усенко Н.А. Влияние условий деформирования на стойкость инструмента при комбинированном выдавливании прутковых стальных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 396400.

9. Pasynkov A.A., Larin S.N. Study of technological factors' effects on deforming of thin-wall tubes deformation forces in short-term creep mode // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. С. 012034.

Подтягин Валентин Эдуардович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.

EVALUATION OF PRODUCTION OF STEPPED PARTS AT DIFFERENT TEMPERATURE

REGIMES

V.E. Podtyagin

An assessment of the manufacture of a stepped part is carried out using various temperature conditions. The article compares the possibility of replacing hot forging with cold forging in order to reduce labor intensity. A study of the power characteristics of the process, damageability and stressstrain state in the tool is carried out.

Key words: tool, stepped part, damageability, temperature, cold stamping, die forging.

Podtyagin Valentin Eduardovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.