CC BY
2
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PRODUCTION OF A BUSHING BY PLASTIC DEFORMATION UNDER DIFFERENT CONDITIONS
P.V. Pugaev
This article discusses the stamping process as a universal and cost-effective way to produce metal parts in mechanical engineering. The main types of stamping and their application for the manufacture of various parts are described, as well as the advantages and some limitations of this method are highlighted. The main focus of the work is on obtaining a bushing-type part from a wrought aluminum alloy using computer simulation in the QForm software package. Using the method of transverse extrusion, a sleeve is formed from a pipe billet and the technological forces required to obtain the required shape of the product are analyzed. In this case, stamping is carried out at different radii of the extrusion matrix, which is necessary to determine the optimal conditions for the operation. Graphs of technological forces and a model of the resulting part are given. A regression analysis of the stamping efforts is carried out using the least squares method to obtain mathematical dependences of the radius of the rounding of the matrix on the force.
Key words: technological force, computer simulation, bushing type part, plastic deformation.
Pugaev Pavel Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-415-416
ОЦЕНКА ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ГЕОМЕТРИЯХ МАТРИЦЫ
Д.И. Кондаков, П.В. Пугаев
Одним из ключевых направлений в сфере получения металлических деталей является усовершенствование процессов обработки давлением алюминиевых деформируемых сплавов, используемых для получения изделий машиностроительного и иных производств. Штамповка является одним из важнейших процессов в производстве алюминиевых деталей в машиностроении. В данной статье рассматриваются особенности процесса штамповки алюминиевых деталей, анализируются существующие технологии и преимущества использования этого метода в производстве. Авторы статьи провели исследование качества штамповки алюминиевых деталей. Были изучены различные факторы, влияющие на качество продукции, в данной работе представлены данные по анализу качества при разных формах матрицы выдавливания. Анализ качества проводился компьютерным моделированием процесса штамповки с оценкой повреждаемости по критерию Кокрофт-Латам. Также проводится исследование температур, которые возникают при пластическом формоизменении операцией холодной объемной штамповки. Приводятся схемы распределения этих параметром и дальше проводится их анализ с получением соответствующих заключений.
Ключевые слова: моделирование, качество, геометрия матрицы, повреждаемость материала, штамповка, алюминиевые деформируемые сплавы.
Алюминий входит в число лидеров по распространенности его применения среди других металлов в промышленности. Это обусловлено его относительной легкостью и прочностью, а также высокой стойкостью к коррозии. Алюминий и сплавы на его основе стали неотъемлемой составляющей процесса разработки и производства многих изделий машиностроительного производства благодаря тому, что алюминиевые детали имеют ряд преимуществ перед изделиями, полученными из других материалов. Во-первых, эти изделия имеют относительно небольшую массу, что позволяет снизить вес конечного изделия. Во-вторых, алюминиевые детали имеют высокую прочность и устойчивость к коррозии, что позволяет использовать детали в условиях высокой влажности или агрессивной среды. Вместе с перечисленными преимуществами алюминия, существуют определенные сложности при его обработке, в том числе: склонность материала к сильному налипанию к штамповой оснастке во время штамповки; неконтролируемое трещинообразование и изменение свойств материала при определенных режимах обработки; более высокая стоимость по сравнению, например, со многими марками стали [1].
415
Поэтому существует необходимость в анализе технологий получения деталей из алюминиевых сплавов, большинство которых представлены в виде методов обработки давлением [2-4]. В данной статье проводится анализ качества изделия, получаемого из алюминиевой трубной заготовки посредствам поперечного выдавливания. Анализ качества проводился компьютерным моделированием в программе QForm, которая имеет широкие функциональные возможности для оценки процессов ОМД [5-8]. Анализировался процесс штамповки с оценкой повреждаемости по критерию Кокрофт-Латам (рис. 1) при разных величинах радиуса закругления матрицы выдавливания.
в г
Рис. 1. К вопросу об исследовании повреждаемости при выдавливании в матрице с закруглениями 0
(а), 1 мм (б), 2 мм (в) и 3,5 мм (г)
Повреждаемость по критерию Кокрофт-Латам уменьшается с увеличением радиуса закругления матрицы. Так было обнаружено, что в краевом участке выдавленного материала в матрице без скруглений повреждаемость достигает 1, что соответствует разрушению, однако при увеличении радиуса до 3,5 мм исследуемый параметр не превышает 0,3. При этом в цилиндрической части изделия повреждаемость равна 0.
Анализ температур показал, что при штамповке в середине высоты изделия, а также на формируемом краевом участке температура колеблется от 50°С до 61°С. Такие температуры не влияют на условия протекания процесса, а также на физико-механические характеристики конечного изделия после штамповки.
вг Рис. 2. К вопросу об исследовании температур при выдавливании в матрице с закруглениями 0 (а), 1
мм (б), 2 мм (в) и 3,5 мм (г)
Таким образом в данной работе было установлено, что исследования и разработки в области усовершенствования технологий штамповки алюминиевых деталей для машиностроения находятся в постоянном развитии, что открывает совершенно новые поля и горизонты для множества отраслей промышленности. Также по результатам моделирования выявлено, что с увеличением радиуса закругления матрицы падает повреждаемость, а также что при данных условиях температура материала поднимается несущественно и не влияет на характеристики изделия или условия процесса.
Список литературы
1. Арзамасов Б.Н. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов. М.: МГТУ, 2008. 648 с.
2. 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.
3. 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. EDN: QNCKVH.
4. Теория обработки металлов давлением / под ред. Голенкова В.А. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.
5. Никишкин А. Е. Напряженное и деформированное состояние при комбинированном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 12. С. 558560. EDN: ZKSSWT.
6. Петров М. А., Смолев С. П. Экспериментальное и численное исследование несущей способности сэндвич-панелей на основе закрытой алюминиевой пены // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 9. С. 456-464. EDN: LPCKXJ.
7. Безъязычный В. Ф. Математические методы в технологии машиностроения // Ярославский педагогический вестник. 2010. Т. 3, № 1. С. 45-50. EDN: MWIWSH.
8. Ларин С. Н., Пасынков А. А. Использование средств моделирования процессов обработки металлов давлением при выполнении курсовых и дипломных работ на кафедре МПФ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 9. С. 297-299. EDN: WYYAVD.
Пугаев Павел Владимирович, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кондаков Данила Иванович, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE PROCESS OF EXTR USION WITH DIFFERENT GEOMETRIES OF THE DIE
D.I. Kondakov, P.V. Pugaev
One of the key areas in this area is the improvement of the processes ofpressure treatment of wrought aluminum alloys used to obtain products for machine-building and other industries. Stamping is one of the most important processes in the production of aluminum parts in mechanical engineering. This article discusses the features of the process of stamping aluminum parts, analyzes existing technologies and the advantages of using this method in production. The authors of the article conducted a study of the quality of stamping aluminum parts. Various factors affecting product quality have been studied, this paper presents quality analysis data for various forms of the extrusion matrix. The quality analysis was carried out by computer simulation of the stamping process with damage assessment according to the Cockcroft-Latham criterion. A study is also being made of the temperatures that occur during plastic shaping by cold die forging. Schemes of distribution of these parameters are given and further their analysis is carried out with obtaining the corresponding conclusions.
Key words: modeling, quality, matrix geometry, material damage, stamping, wrought aluminum alloys.
Pugaev Pavel Vladimirovich, student, p.pugaev@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kondakov Danila Ivanovich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
