CC BY
18
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гурова Ольга Юрьевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF ANGLES ON THE CHARACTER OF METAL FLOW AND POWER OF COMBINED EXTRACTION
S.N. Larin, O.Yu. Gurova
The character of the influence of the degree of deformation, the taper angles of the deforming punch and the stationary punch on the strength of the combined extrusion and the conditions of the flow of metal in the cavity between the tools is established. Dependencies are obtained that illustrate the nature of the change in the process forces on the studied parameters.
Key words: combined extrusion, punch, die, force, metal flow.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gurova Olga Yurievna, student, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.771
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА НА СИЛУ ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРУТКОВОЙ ЗАГОТОВКИ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ В КВАДРАТНУЮ МАТРИЦУ
А.А. Пасынков, О.Ю. Гурова
Рассмотрен процесс выдавливания прутковой заготовки круглого сечения в изотермических условиях. Проанализировано влияние величин радиусов скруглений рабочих кромок матрицы и пуансона на поведение материала при разных значениях редукции. Получены зависимости влияния радиусов скруглений рабочих кромок инструмента, редукции и скорости перемещения деформирующего инструмента на силу.
Ключевые слова: обратное выдавливание, инструмент квадратного сечения, изотермическое деформирование.
Интерес в техническом плане представляет изготовления высоких коробчатых изделий с относительно тонкими стенками. Одним из немногих процессов обработки давлением, позволяющим их получить является выдавливание. В статье исследован процесс изотермического обратного выдавливания цилиндрической заготовки в квадратную матрицу. Операцией выдавливания можно обеспечить получение изделия квадратной формы с относительно большой высотой, чего нельзя ввиду ограничений, связанных с разрушением материала получить вытяжкой. В качестве заготовки
309
для выдавливания использовалась прутковая заготовка круглого сечения из сплава АМг4. На рис. 1 представлена схема рассматриваемого процесса (а) и эскиз матрицы (б). Деформирование происходит при постоянной температуре 450°С.
а
б
Рис. 1. Схема исследуемого процесса (а) и эскиз матрицы (б)
Заготовка имела высоту 60 мм и диаметр 70 мм. Матрица имеет квадратную форму в плане. Ее ширина принималась равной Бматр = 70
мм. В процессе исследования различных режимов деформирования величина степени деформации оценивалась значением редукции
В2 _(В2 _ В2
пматр \пматр ппуанс
В
2
'матр
Для исследования силы процесса варьировались радиусы кромок пуансона и матрицы, скорость перемещения деформирующего пуансона и редукция. Полученные зависимость позволят получить представление о характере влияния этих величин на силу.
На рис. 2 представлены зависимости «сила-путь» для разных значений редукции и величины скругления рабочих кромок инструмента.
а
б
0.7 0.4 0,6
в
Рис. 2. Зависимости «сила-путь»» а - г = 0,75; Ям = 3 мм; б - г = 0,75;
м
Ям = 6 мм; в - г = 0,85; Ям = 3 мм; 1 - Япуанс = 3 мм; 2 - Япуанс = 6 мм;
3 - Япуанс = 10 мм 310
Как видно из рис. 3 рассматриваемую операцию условно можно разделить на три этапа. Это можно увидеть на представленных зависимостях. Первый - до величины И , равной 0,35 происходит плавный рост силы. Затем в интервале величины И =0,35...0,6 наблюдается резкое увеличение силы. Затем сила также растет, но не так интенсивно. Видно, что к наибольшему росту сил ведет редукция. Изменение скруглений рабочих кромок матрицы и пуансона так же ведет к росту сил. Рост радиуса матрицы позволяет значительно сгладить график «Сила-путь».
На рис. 3 представлены зависимость влияния редукции на силу при выдавливании для разных значений скорости перемещения пуансона.
Рис. 3. Графическая зависимость сил при выдавливании от редукции:
1 - ¥пуанс = 50 мм/мин; 2
Упуанс = 1 мм/мин
Из зависимости на рис. 3 видно, что рост величины редукции с 0,4 до 0,55 ведет вначале к снижению силы выдавливания на 5.10 %, затем виден интенсивный рост сил более чем в 2,5 раза для скорости Упуанс = 1
мм/мин и более чем в 3 раза для скорости Упуанс = 50 мм/мин. Снижение
скорости деформирования позволяет не только снизить величину силы, но и снизить ее интенсивность роста при увеличении редукции.
На рис. 4 представлена зависимость, устанавливающая зависимость сил при выдавливании от величины скругления рабочих кромок инструментов.
Рис. 4. Графическая зависимость сил при выдавливании от величины скругления рабочих кромок инструментов:
1 - Ям = 6 мм; 2 - Ям = 3 мм
Из рис. 4 видно, что увеличение радиуса пуансона с 3 до 10 мм позволяет снизить силу выдавливания на 6 %. Увеличение радиуса матрицы приводит к снижению силы на 3 %. Однако следует заметить, что увеличение радиуса матрицы позволяет увеличить положительное влияние увеличение скругления на пуансоне на величину силы.
На рис. 5 представлена зависимость сил при обратном выдавливании изделий квадратного сечения от скорости перемещения инструмента.
Рис. 5. Графическая зависимость сил при обратном выдавливании изделий квадратного сечения от скорости перемещения инструмента
Из рис. 5 видно, что увеличение скорости деформирования положительно влияние на значения силы при обратном выдавливании. Снижение скорости с 50 мм/мин до 1 мм/мин позволяет снизить силы выдавливания на 30 %.
Представленные в данной статье результаты исследования позволяют получить представление о влиянии различных геометрических параметров инструмента на силы при изотермическом обратном выдавливании. Снижение скорости деформирования и обеспечение реализации исследуемого процесса при низких значениях скоростей позволяет не только снизить силы деформирования, но и сгладить их изменение в течении процесса.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00541.
Список литературы
1. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.
2. Zhengyang Cai, Min Wan, Zhigang Liu, Xiangdong Wu, Bolin Ma, Cheng Cheng Thermal-mechanical behaviors of dual-phase steel sheet under warm-forming conditions // International Journal of Mechanical Sciences. 2017, Volume 126. P. 79-94.
3. Verena Krusel, Peter Birnbaum, Andreas Kunke, Rafael Wertheim Metastable material conditions for forming of sheet metal parts combined with thermomechanical treatment // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2016. Vol. 65. Issue 1. P. 301-304.
4. Aksenov S.A., Chumachenko E.N., Kolesnikov A.V., Osipov S.A. Determination of optimal gas forming conditions from free bulging tests at constant pressure // Journal of Materials Processing Technology. 2015. Vol. 217. P. 158-164.
5. Kyung-Hun Leea, Byung-Min Kim Advanced feasible forming condition for reducing ring spreads in radial-axial ring rolling International Journal of Mechanical Sciences. 2013. Vol. 76. P. 21-32.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Гурова Ольга Юрьевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE INFLUENCE OF GEOMETRY OF A WORKING TOOL ON THE FORCE OF EXTRACTION OF A PIECE OF A ROUND SECTION IN A SQUARE
MATRIX
A.A. Pasynkov, O.Yu. Gurova
The process of extruding a bar stock of circular cross section in isothermal conditions is considered. The influence of the values of the radii of rounding of the working edges of the matrix and the punch on the behavior of the material at different values of the reduction is analyzed. The dependences of the influence of the radii of rounding of the working edges of the tool, the reduction and the speed of movement of the deforming tool on the force are obtained.
Key words: back extrusion, square tool, isothermal deformation.
Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Gurova Olga Yurievna, student, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИИ КРАЕВОЙ ЧАСТИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ ВЫДАВЛИВАНИИ ПРУТКА В КВАДРАТНУЮ
МАТРИЦУ
А.А. Пасынков, Н.С. Пасынкова, С.С. Абрамов
Исследовано формоизменение прутковой цилиндрической заготовки в матрицу квадратного профиля. Проанализировано влияние различных геометрических и технологических параметров на формирование краевой части детали.
Ключевые слова: обратное выдавливание, квадратная матрица, формоизменение, геометрия.
Процесс выдавливания прутковых заготовок круглого сечения в квадратную матрицу характеризуется неравномерностью течения материала на начальной стадии, вследствие которого происходит, прежде всего заполнение пространства между плоскими поверхностями рабочего
313
