CC BY
2
Яковлев Борис Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гребенщиков Иван Владимирович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
TO THE Q UESTION OF STRESSES AND DEFORMA TIONS IN THE PROCESS OF EDGE OF AL UMINUM
SAMPLE
B.S. Yakovlev, I.V. Grebenschickov
In this paper, the question is raised about the stressed and deformed state in the process of obtaining a part of the body of revolution type with cylindrical and flanged parts. Such a detail is carried out by carrying out the upsetting operation, during which the flange part is formed. However, in the process of upsetting, a complex stressed and deformed state is formed, especially in the region of the formed flange, in the transition zone of the cylindrical part to the flanged part, therefore, this region is of particular interest. In this regard, the simulation of the corresponding process was carried out at two temperatures corresponding to cold and hot working, while the distinguishing part of the work is the assessment of the strain rate and stress at the traced point located in the transition zone from the cylindrical to the flange part. The paper presents and analyzes the graphs of the strain rate, stress intensity and average stresses for a specific traced point along the entire working stroke. Conclusions are drawn about how the forging temperature affects the studied characteristics of the forging process.
Key words: upsetting, stresses, strain rate, tracing, modeling.
Yakovlev Boris Sergeevich, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Grebenschickov Ivan Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-571-573
ОЦЕНКА ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА ПРИ РИФЛЕНИИ
С.С. Яковлев
Одним из важных параметров, характеризующих процессы, происходящие при пластическом формоизменении металлических заготовок является повреждаемость материала. Локальное пластическое формоизменение при создании рифленой поверхности на цилиндрических оболочках требует оценки повреждаемости материала, в том числе. Поэтому в настоящей работе проводится компьютерное моделирование рифления внутренней поверхности цилиндрической оболочки, а также последующего съема изделия с оправки с целью определения повреждаемости материала в программном комплексе QForm. Повреждаемость оценивалась по критерию Колмогорова, который реализован в программе, в которой проводится моделирование. Приводятся схемы распределения повреждаемости по сечению сформированных рифлей при фиксированной глубине внедрения и изменяющемся зазоре между рабочей оправкой и заготовкой. Определяются наибольшие значения повреждаемости по Колмогорову во впадине созданной рифли. Делаются выводы о том, как влияет зазор на величину повреждаемости при первой операции рифления и съеме заготовки с рабочей оправки.
Ключевые слова: рифление, локальное пластическое формоизменение, повреждаемость, метод Колмогорова.
Одним из важных параметров, характеризующих процессы, происходящие при пластическом формоизменении металлических заготовок является повреждаемость материала [1-3]. Существует множество критериев, по которым возможна оценка повреждаемости, однако в данной работе был выбран критерий Колмогорова для оценки этого параметра.
Локальное пластическое формоизменение при создании рифленой поверхности на цилиндрических оболочках также требует оценки повреждаемости материала. Поэтому в настоящей работе проводится компьютерное моделирование рифления внутренней поверхности цилиндрической оболочки, а также последующего съема изделия с оправки. Моделирование проводилось в QForm [4-8] на заготовке из стали 10 с помощью рабочей оправки типа III (рис. 1, а) [9-10]. Рифление может осуществляться на разную глубину ^ то есть будет отличаться глубина формируемых рифлей, а также может варьироваться зазор z между рабочей оправкой, которой формируются рифли и заготовкой (рис. 1, б). Поэтому в данной работе анализируется повреждаемость при рифлении на глубину 1,3 мм и следующих зазорах Ъ = 0, 0,15, 0,3 и 0,5 мм.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 12
Рис. 1. Трехмерная модель оснастки (а) с разбиением на конечные элементы для изготовления рифлей на внутренней поверхности металлической оболочки: 1 - заготовка; 2 - контейнер; 3 - рабочая оправка; зазор между заготовкой и инструментом (б)
Повреждаемость определялась для рабочей оправки типа III при глубине внедрения спиральных выступов равном 1,3 мм и следующих зазорах между рабочей оправкой и заготовкой: 0, 0,15, 0,3 и 0,5 мм. На рис. 2 приведены схемы повреждаемости металла при глубине рифлей равной 1,3 мм.
д
Рис. 2. Повреждаемость материала при рифлении оправкой типа III на глубину 1,3 мм: а - при зазоре Z = 0; б - при зазоре Z = 0,15; в - при зазоре Z = 0,3; г - при зазоре Z = 0,5; д - шкала
в
г
Таким образом установлено, что величина зазора Ъ влияет на повреждаемость. Так с увеличением зазора Ъ повреждаемость уменьшается. Так максимальные значения повреждаемости для рассматриваемых величин зазоров составили 1, 0,44, 0,42, 0,41. При этом в случае беззазорного рифления повреждаемость наблюдается не только локально, в зоне формируемой рифли, но еще и на внутренней поверхности оболочки. Таким образом, чем больше зазор, тем ниже повреждаемость, однако это утверждение справедливо только до определенного момента,
Повреждаемость материала при съеме изделия не меняется по результатам компьютерного моделирования, так как не происходит пластического формоизменения материала.
Работа выполнена в рамках гранта ректора Тульского государственного университета для поддержки молодых ученых № 8926ГРР.
Список литературы
1. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.
2. 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.
3. 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.
4. Пасынков А.А., Недошивин С. В., Чекмазов Н. М. Силовые режимы прямого выдавливания титановой трубы // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 326-329.
5. Вобликов Г.А. Анализ температур при проведении операции отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 333-335.
6. QForm 2D/3D. Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX 8.2. Часть 4. Теоретические основы QForm. «КванторФорм», 2017. 179 с.
7. QForm 2D/3D Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX. Часть 2. Руководство пользователя. «КванторФорм», 2018. 431 с.
8. Larin S.N., Platonov V.I., Yakovlev S.S. Pnevmoformovka elements cellular multilayer sheet construction square cross-section of anisotropic materials at creep // Forging and Stamping Production. Processing of Materials by Pressure. 2015. No 10. P. 27-36.
9. Кухарь В.Д., Коротков В.А., Яковлев С.С. Получение рифлей по способу их изготовления на внутренней поверхности цилиндрической оболочки // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 11(137). С. 3-7.
10. Коротков В.А., Кухарь В.Д., Ларин С.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. Формирование ромбовидной сетки рифлей на цилиндрических оболочках: монография; под ред. д-ра техн. наук В.Д. Кухаря. Тула: Изд-во ТулГУ, 2021. 145 с.
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель - Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук., профессор, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF MATERIAL DAMAGE DURING RIFLE S.S. Yakovlev
One of the parameters characterizing the processes is the damageability of the material during plastic forming of metal blanks. Local plastic deformation upon detection of a corrugated surface on cylindrical shells requires an assessment of the damageability of the material, among other things. Therefore, to a large extent, computer modeling of the corrugation of the inner surface of the cylindrical shell was revealed, as well as the identification of product withdrawal in order to identify material damage in the QForm software package. Esti-mability damage according to the Kolmogorov criterion, which is implemented in a program that uses simulation. When constructing a scheme for the distribution of damage to the formed corrugations at a constant penetration depth and a changing gap between the working mandrel and the workpiece. Significant values of harm-fulness according to Kolmogorov are determined in the cavity of the created ripple. Conclusions are drawn about how gaps are detected about serious trauma during the first operation of corrugation and removal of the workpiece from the working mandrel.
Key words: corrugation, local plastic deformation, damage, Kolmogorov method.
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State
University,
Science advisor - Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University
