CC BY
5
numerical values of average stresses, stress intensity, strain intensity and on the probability of formation of surface defects that can occur during stamping, including cold forging in an open die.
Key words: deformations, combined extrusion, stresses, punching, medium stresses.
Alekseev Aleksandr Vladimirovich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-310-313
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ НА НАПРЯЖЕННОЕ И ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ОТБОРТОВКИ
Г.А. Вобликов
На основе проведенной серии компьютерных моделирований проводится исследование процесса отбортовки листовой заготовки с одновременной реализацией утонения отбортуемого материала. Приводятся результаты моделирования и исследуются технологическая сила, деформации, интенсивности напряжений, средние напряжения при отбортовке. Приводятся наибольшие величины этих показателей для всех проведенных исследований, особенностью которых является комбинирование процессов отбортовки и утонения. Выявляется закономерность влияния коэффициента трения на некоторые параметры процесса при фиксированной величине утонения. Приводятся кривые графика технологической силы в зависимости от перемещения пуансона при разных коэффициентах трения Кулона. Делаются выводы о том, как влияет коэффициент трения Кулона на напряженно-деформированное состояние: интенсивность деформаций, интенсивность напряжений, величину растягивающих напряжений, а также на технологическую силу, требуемую для осуществления процесса комбинированной отбортовки с утонением материала. Даются рекомендации о том, какую смазку лучше использовать для реализации настоящего процесса отбортовки с утонением.
Ключевые слова: деформации, напряжения, технология, отбортовка, сила, средние напряжения.
Существует большое число методов и устройств, с помощью которых возможна обработка металлов давлением [1-4]. В том числе существует такая операция как от-бортовка, которой получается деталь из листового материала с бортом, который может находиться на внешнем или на внутреннем контуре, как правило, круглой заготовки. Эта операция получила широкое распространение, в том числе возможно применение ее комбинированной версии, которая сопровождается утонением материала получаемого борта. Утонение имеет определённый предел, который зависит также и от величины трения, также трение оказывает значительный эффект на напряженное и деформированное состояние в материале, а помимо этого, и на силовые режимы формообразования [5].
В связи с этим настоящая работа посвящена изучения того, как влияет трение на величины некоторых параметров процесса: интенсивность деформаций и напряжений, технологическую силу и величину растягивающих напряжений (см. табл.).
310
Для этого было проведено несколько моделирований в программе QForm [610], в которых исследовались процессы отбортовки диска толщиной 2 мм с одновременным утонением борта до 1,1 мм при разных трениях. Коэффициенты трения составляли 0,1 и 0,3, что соответствует нескольким различным видам смазки, и для сравнения приводятся данные, в которых не учитывается трение.
В результате моделирования был получен график технологической силы (рисунок) от перемещения рабочего инструмента с несколькими кривыми, которые обозначают соответствующей ей коэффициент трения.
200 180 160 140 л 120 я 100 и 80 60 40 20 0
X
1 "V-
од 0,3
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Перемещение пуансона, мм
График технологической силы
Из графика (рисунок) следует, что коэффициент трения оказывает влияние на технологическую силу, как показало моделирование при росте коэффициента трения Кулона до 0,3 возникает рост силы примерно на 30%. В остальном же кривые графика технологической силы практически идентичны и повторяют все подъемы и падения (колебания), которые связаны с особенностями расчета методом конечных элементов.
Максимальные величины оцениваемых характеристик^ отбортовки
Параметры Коэффициент трения 0 Коэффициент трения 0,1 Коэффициент трения 0,3
Деформация, % 132 140 144
Интенсивность напряжений, МПа 635 637 640
Растягивающие напряжения, МПа 531 610 669
Сила технологическая, МПа 0,141 0,167 0,184
Трение существенно влияет на оцениваемые характеристики процесса, которые представлены в таблице в виде максимальных зарегистрированных величин, которые были выявлены по ходу моделирования.
Так моделирование показало, что деформации увеличиваются с 1,32 до 1,44 при смене начальных данных о трении (с увеличением коэффициента трения с 0 до 0,3), что примерно равняется 10%.
При оценке интенсивности напряжений было выявлено, что с увеличением коэффициента трения возрастает также и величина оцениваемого параметра. В данном случае рост составил примерно 1%, однако отличие не столь значительно.
В работе также оценивается величина растягивающих напряжений, которые косвенно влияют на качество получаемого изделия, а также на предельную степень утонения. Было установлено, что с увеличением трения возрастает величина отрицательных средних напряжений с -531 до -669 МПа.
Таким образом установлено, что увеличение трения негативно влияет на все рассматриваемые характеристики напряженного и деформированного состояния. Поэтому при реализации отбортовки с утонением необходимо применять смазочные материалы с минимальным коэффициентом трения.
Список литературы
1. Патент № 2715511 Российская Федерация, МПК B21C 37/20 (2006.01). Способ получения рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности оболочки : № 2019123477: заявл. 19.07.2019 : опубл. 28.02.2020, бюл. № 7 / Яковлев С.С., Коротков В.А., Ларин С.Н., Кухарь В.Д., Лазаренко А.Е. 10 с.
2. Лапшин П.В., Нестеренко Е.С., Кузин А.О., Петров И.Н. Вытяжка детали полусфера с широким фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 3-7.
3. Патент № 2715512 Российская Федерация, МПК B21C 37/20 (2006.01). Устройство для получения рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности оболочки: № 2019123478: заявл. 19.07.2019: опубл. 28.02.2020, бюл. № 7 / Яковлев С.С., Коротков В.А., Ларин С.Н., Кухарь В.Д., Лазаренко А.Е. 11 с.
4. Кухарь В.Д., Киреева А.Е., Сорвина О.В. Калибровка внутренней поверхности трубчатой заготовки давлением импульсного магнитного поля // Вестник машиностроения. 2017. № 9. С. 41-43.
5. Вобликов Г. А. Анализ процесса отбортовки с утонением диска // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте // Сборник статей VIII Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием / Под научной редакцией В.В. Салмина. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022. С. 32-35.
6. Ларин С.Н., Платонов В.И., Ларина М.В. Оценка напряженных и деформационных параметров заготовки при обратном выдавливании стальных труб // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 111116.
7. Пасынков А.А., Яковлев Б.С., Трегубов В.И. Анализ влияние угла конусности на изотермический обжим трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 436-440.
8. Леняшин В.Б., Паршиков А.С. Сравнительный анализ способов горячей объемной штамповки поковок с использованием QFORM // Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Машиностроение. 2010. № 31. С. 16-24.
9. Пчельников А.В., Казадаева О.А. Применение программы QFORM при моделировании процессов ковки прутков // Теория и технология металлургического производства. 2020. № 2(33). С. 29-33.
10. Подтягин В.Э. Исследование параметров объемного выдавливания при разных температурных режимах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 448-450.
Вобликов Григорий Алексеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE INFLUENCE OF THE FRICTION COEFFICIENT ON THE STRESSED AND DEFORMED STATE OF THEFENDING
G.A. Voblikov 312
On the basis of a series of computer simulations, a study is being made of the process of flanging a sheet blank with the simultaneous implementation of thinning of the flanged material. The simulation results are presented and the technological force, deformations, stress intensities, average stresses during flanging are investigated. The highest values of these indicators are given for all studies carried out, a feature of which is the combination of flanging and thinning processes. The regularity of the influence of the friction coefficient on some process parameters at a fixed thinning value is revealed. The curves of the graph of the technological force depending on the movement of the punch at different Coulomb friction coefficients are given. Conclusions are drawn about how the Coulomb friction coefficient affects the stress-strain state: strain intensity, stress intensity, tensile stresses, as well as the technological force required to implement the process of combined flanging with material thinning. Recommendations are given on the best lubricant to use for this thinning flanging process.
Key words: deformations, stresses, technology, flanging, force, average stresses.
Voblikov Grigorii Alekseevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-313-318
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ КОНУСНОСТИ ИНСТРУМЕНТА НА СИЛУ ПРЯМОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ТИТАНОВОЙ ТРУБЫ
С.Н. Михальченко, Б.С. Яковлев, Н.М. Чекмазов
Выдавливание тонкостенных оболочек является перспективной операцией изготовления конических переходников. Оно позволяет обеспечить формирование сложной геометрии, больших степеней деформации и благоприятного напряжённо-деформированного состояния. Однако процессы выдавливания сопровождаются значительными силовыми нагрузками. В статье рассмотрен процесс выдавливания трубы из сплава ВТ6 в горячем состоянии через инструмент с конической рабочей поверхностью при разных скоростях перемещения деформирующего инструмента. Выполнено моделирование исследуемой операции с использованием программного комплекса. Произведена оценка влияния конусности инструмента и скорости перемещения давящего элемента на силу операции. Получены графические зависимости влияния исследуемых величин на силу процесса. Установлены рациональные режимы деформирования с точки зрения обеспечения минимально возможных сил.
Ключевые слова: прямое выдавливание, горячее деформирование, геометрия, исследование.
В статье рассмотрена операция получения оболочек с разными диаметральными размерами относительно их высоты. Анализ источников показал, что наилучшим с точки зрения обеспечения максимальных степеней деформации с обеспечением требуемых качественных параметров является операция прямого выдавливания трубной заготовки. В статье рассмотрена операция горячего выдавливания трубы из титанового сплава ВТ6. На рис. 1 дана схема процесса. Размеры заготовки и инструмента в соответствии со схемой: щ = 40 мм; г = 35 мм; H = 40 мм; ДH = 25 мм; г? = 32...38 мм;
г3 = 30...34 мм; а = 25...650; р = 25...450; V0 = 1...60 мм/мин; ц = 0,3.
313
