CC BY
7
EVAL UA TION OF PO WER PARAMETERS EXTRIB UTING LARGE-SIZE CYLINDRICAL PRODUCTS WITH OPEN DAY FROM HIGH-RESISTANT ALUMINUM ALLOYS
N.A. Shamin, A.S. Astakhov, D. V. Eroshkin
Finite element modeling of the extrusion of a cylindrical forging of a "glass " type part with a hole in the bottom is performed. According to the results of the simulation, the resulting dependencies were obtained, allowing to reveal the influence of technological factors on the process power.
Key words: reverse extrusion, tube blanks, force, isothermal deformation.
Shamin Nikita Andreevich, student, mpf-tula a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Astahov Andrey Sergeevich, student, mpf-tiila a rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Eroshkin Daniil Viktorovich, student, mpf-tiila a rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБЖИМА ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
Д.В. Ерошкин, А.С. Астахов
Выполнено моделирование процесса обжима габаритных толстостенных трубных заготовок. В процессе моделирования менялись величины коэффициента обжима, относительной высоты обжимаемой части, скорость деформирования, относительная толщина стенки и коэффициент трения. В дальнейшем по результатам анализа полученных результатов было установлено влияние данных параметров на величину силы обжима.
Ключевые слова: изотермический обжим, трубные заготовки, сила, обработка давлением.
Одним из сложных и многообещающих технологических процессов, является продолжительное по времени горячее деформирование заготовок из металлических сплавов в режиме кратковременной ползучести. При разработке технологий изотермического трубных заготовок применяют зависимости из различных справочных источников, в которых не в полной мере учитываются многие параметры процесса. В связи с этим теоретическое обоснование операции изотермического обжима габаритных толстостенных трубных заготовок является перспективным направлением [1-3].
При производстве относительно габаритных осесимметричных цилиндрических тонкостенных изделий с широким основанием и более узкой горловиной используют разные методы. Наиболее перспективным выглядит способ обжима трубных заготовок для получения полуфабриката под последующую мехобработку [1-3].
Для теоретического обоснования изотермического обжима габаритных толстостенных трубных заготовок в современных условиях выглядит конечно-элементный метод решения. В связи с этим для моделирования процесса был выбран программный комплекс QFORM v7. Предполагалось, что деформирование осуществляется на гидравлическом прессе с малыми скоростями. Под эти условия была выбрана специальная
360
модель поведения материала заготовки. Его кривая упрочнения представлена на рис. 1. Условием окончания расчета является достижения необходимых габаритов изделий и полуфабрикатов.
Рис. 1. Кривая упрочнения: 1 - е = 0,002; 2 - е = 0,2; 3 - е = 0,8
На рис. 2 представлена схема с расположением заготовки и инструмента до операции и после совершения рабочего хода соответственно.
Исходной заготовкой у нас являлась труба диаметром 300 мм, высотой 350 мм и толщиной стенки 30 мм. При исследовании мы варьировали толщину стенки от 12 до 40 мм. Высоту обжимаемой части от 120 до 210 мм. Коэффициент обжима от 0,5 до 0,85. Коэффициент трения за счет изменения смазки от 0,1 до 0,5. Скорость перемещения инструмента от 0,01 до 10 мм/с. Угол конусности матрицы от 15 до 40 градусов.
до деформации после деформации
Рис. 2. Схема процесса
В процессе моделирования менялись величины коэффициента обжима, относительной высоты обжимаемой части, скорость деформирования, относительная толщина стенки и коэффициент трения. В дальнейшем по результатам анализа полученных результатов было установлено влияние данных параметров на величину силы обжима.
На рис. 3-5 представлены графические зависимости силы обжима от коэффициента обжима для разных значений толщин стенки исходной заготовки.
Анализируя представленные графические зависимости можно сделать выводы о том, что с уменьшением коэффициента обжима заметен двукратный рост величины силы деформирования. Рост относительной высоты обжимаемой части заготовки ведет
так же к снижению силы обжима в 1,25 раза. Тонкая линия, пересекающая кривые, показывает критические режимы обжима, т.е. при величинах коэффициента обжима меньших ограничиваются данной линией возможно образование складок.
Р,МН
0,75 0.7 0,65 0,6 0,55 0.5 0,46 0.4
— Ь = 0.4
— Ъ - 0.65 Ъ = 0.8
Чюж
Рис. 3. Зависимость силы от коэффициента обжима; <заг = 150 мм ; s = 12 мм;
V = 1 мм/ с; т = 0,4
— Ъ = 0,4
— Ь = 0,65 Л = 0.8
0,5 0,55 0.6 0,65 0,7 0,75
Чюж
Рис. 4. Зависимость силы от коэффициента обжима: <Лзаг = 150 мм ; s = 20мм;
V = 1 мм / с; т = 0,4
Ь = 0,4 Ь = 0,65 Л = 0.8
0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
ОбЖ
Рис. 5. Зависимость силы от коэффициента обжима: <заг = 150 мм ; 5 = 30мм;
V = 1 мм / с; т = 0,4
На рис. 6 представлена графическая зависимость силы обжима от скорости деформирования для разных значений коэффициента обжима.
V, мм/с
Рис. 6. Зависимость силы обжима от скорости деформирования: <Лзаг = 150 мм;
^ = 30мм; Н = 0,7мм; т = 0,4
Из представленной зависимости видно, что с ростом скорости деформирования происходит рост силы деформирования. Рост скорости деформирования с 0,1 до 10 мм/с ведет к росту силы обжима в 1,5 раза.
На рис. 7 представлена графическая зависимость силы обжима от относительной толщины стенки заготовки для разных значений коэффициента обжима.
Рис. 7. Зависимость силы обжима от относительной толщины стенки заготовки: <заг = 150 мм; V = 1 мм/с; Н = 0,7 мм; т = 0,4
Из представленной зависимости видно, что с ростом относительной толщины стенки заготовки происходит рост силы деформирования. Рост относительной толщины стенки заготовки с 0,04 до 0,1 ведет к росту силы обжима в 2,2 раза.
На рис. 8 представлена графическая зависимость силы обжима от относительной толщины стенки заготовки для разных значений коэффициента трения.
Из представленной зависимости видно, что с ростом относительной толщины стенки заготовки происходит рост силы деформирования. Рост относительной толщины стенки заготовки с 0,04 до 0,1 ведет к росту силы обжима в 2 раза. Рост коэффициента трения с 0,1 до 0,7 ведет к росту силы в 1,8 раза.,
На рис. 9 показаны эскизы заготовок с образованием поперечных складок, возникающих при разных сочетаниях технологических факторов. Было установлено что на образование дефектов при обжиме наиболее сильно влияет увеличение коэффициента обжима и толщины стенки заготовки.
Обобщая результаты выполненных исследований можно сделать выводы о том, что при обжиме относительно габаритных толстостенных трубных заготовок рациональным методом по совокупности разных факторов является изотермическое формоизменение, обеспечивающее меньшие силы и обеспечивающее наилучший характер
363
течения материала, что в конечном результате дает большие степени деформаций без формирования дефектов. Технологическими параметрами наиболее сильно влияющими на силу процесса и образование дефектов при обжиме наиболее являются коэффициента обжима, толщины стенки заготовки и величина трения.
Рис. 8. Зависимость силы обжима от относительной толщины стенки заготовки: <заг = 150 мм; V = 1 мм/с; Н = 0,7 мм; Н = 0,7 мм; кобж = 0,7
5 = 0,08, кобж = 0,5, h = 0,65, m = 0,3
5 = °Д4, кобж = 0,5
h = 0,65, m = 0,3
5 = 0,08, кобж = 0,5, h = 0,4, m = 0,3
5 = 0,2 кобж = 0,5 :
h = 0,65, m = 0,3
5 = °Д4, кобж = 0,5
h = 0,4, m = 0,1
5 = 0,2 кобж = 0,5 =
h = 0,4, m=0,3
Рис. 9. К оценке формирования складок в детали
Полученные результаты можно использовать в дальнейшем при создании рекомендаций по проектированию технологий изготовления осесимметричных цилиндрических тонкостенных изделий с широким основанием и более узкой горловиной изотермическим обжимом.
Список литературы
1. Изотермическое формоизменение анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести / С.С. Яковлев, С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, В.И. Трегубов, А.В. Черняев. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
2. Яковлев С.С., Кухарь В.Д., Трегубов В.И. Теория и технология штамповки анизотропных материалов / под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2012. 400 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.
Ерошкин Даниил Викторович, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Астахов Андрей Сергеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ASSESSMENT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ISOTHERMAL REMEDY THICK-WALL PIPE PLANTS
D.V. Eroshkin, A.S. Astakhov
The simulation of the process of crimping the overall thick-walled billets. In the process of modeling, the values of the coefficient of the crush, the relative height of the crimped part, the strain rate, the relative wall thickness and the coefficient of friction changed. Later, according to the results of the analysis of the obtained results, the influence of these parameters on the amount of crimping force was established.
Key words: isothermal crimping, tube blanks, force, pressure treatment.
Eroshkin Daniil Viktorovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Astahov Andrey Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983
РИФЛЕНИЕ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ В МАТРИЦЕ С РАЗЛИЧНЫМ ЧИСЛОМ МНОГОЗАХОДНЫХ СПИРАЛЬНЫХ
ВЫСТУПОВ
С. С. Яковлев, А. С. Архипцев, И. А. Чижов
Произведено компьютерное моделирование процесса формирования сетки рифлей на внешней поверхности заготовки. Выполнен анализ влияния числа многоза-ходных спиральных выступов матрицы на величины технологической силы, интенсивности напряжений и интенсивности деформаций на втором переходе вытяжки с локальным утонением.
Ключевые слова: интенсивность напряжений, интенсивность деформаций, технологическая сила, компьютерное моделирование, многозаходные спиральные выступы клиновидной формы, рифля.
В предыдущих работах было проведено исследование влияния числа многоза-ходных спиральных выступов при формоизменении рифлей на наружной поверхности на силовые параметры, интенсивности напряжений и деформаций [1].
