ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА НАПРЯЖЕНИЯ В ДЕТАЛИ ПРИ ОРТОГОНАЛЬНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

OPTIMIZATION OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OFHYDROFORMING PROCESS

OF T-PIECE BY THE TAGUCHIMETHOD

D.H. Tran, V.T. Nguyen, M.T. Nguyen, V.G. Luong

The article investigates the technology of hydroforming of a T-piece adapter by numerical simulation. The Taguchi method with an orthogonal plan was applied to study the effect of technological parameters (fluid pressure, axial punch speed, pipe thickness) on thickness thinning, deviation of the wall thickness of the protruding branch. On this basis, the optimal technological parameters were determined to obtain a part with the best quality.

Key words: hydroforming, modeling, technological parameter, optimization.

Tran Duc Hoan, candidate of technical sciences, docent, duchoan 1012@ gmail. com, Vietnam, Hanoi, Le Quy Don Technical University,

Nguyen Van Tinh, postgraduate, tinhnguyenvan1003@gmail. com, Russia, Tula, Tula state University,

Nguyen Manh Tien, master, duchoan 1012@ gmail. com, Vietnam, Hanoi, Le Quy Don Technical University,

Luong Van Gioi, employee, duchoan 1012@gmail. com, Vietnam, Quang Ninh, Factory X48 - Navy Technical Department - Vietnam Army

УДК 621.77; 621.7.043

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА НАПРЯЖЕНИЯ В ДЕТАЛИ ПРИ ОРТОГОНАЛЬНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

С.Н. Михальченко, Н.С. Мальцева

В статье приведены результаты исследований напряженного состояния изделий при ортогональном горячем деформировании титановых заготовок. Исследования базируются на основе конечно-элементного моделирования.

Ключевые слова: горячее формоизменение, ортогональное выдавливание, напряжения, исследование.

Рассмотрим формоизменяющую операцию, позволяющую получать полуфабрикаты под пустотелые титановые тройники. Она заключается в вдавливании вертикального отростка путем перемещения двух рабочих пуансонов в горизонтальном направлении. В статье изучено влияние степеней деформации, скоростей деформирования на напряжения в детали. На рис. 1 представлена схема операции.

Исследование напряженного состояния детали основывалось на результатах моделирования в программе DEFORM. При расчетах принимались следующие размеры и их соотношение: Dq = 40 мм; D = 15...45 мм. Исследовалось влияние величин скоростей перемещения пуансонов V = 0,03...10 мм/с и трения m = 0,1...0,4. Материал заготовки - слав ВТ6. Температура деформирования 900°С .

На рис. 2 дана зависимость, устанавливающая влияние относительного диаметра выдавливаемого отростка на максимальные по абсолютной величине растягивающие и сжимающие напряжения в детали.

.1

Рис. 1. Схема ортогонального выдавливания

а,МПа

400 200

О

-200 * -400 -600 -800 -1000

0,4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 01

' \

%1

Рис. 2. График зависимости а от / До

Из графика, показанного на рис. 2 видно, что увеличение относительного диаметра выдавливаемого вертикального отростка приводит к снижению сжимающих напряжений в 2 раза и снижению растягивающих напряжений в 2.1 раза.

На рис. 3-5 представлены графики зависимости скоростей деформирования на величины сжимающих и растягивающих напряжений в детали при деформировании.

(7, МП а

600 400 200 о

-200 ф--400 -600 -300 -1000 -1200

У у мм! с

Рис. 3. График зависимости а от V (Д / До = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

а, МП а

400 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000

- Л

1

о ; > у\

2/

Рис. 4. График зависимости а от V (Д^/ До = 0,75 ): ■ сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

535

—г

/

1 v]

V

7

w

, мм! с

а, МП а

400 200 О -200 -400 -600 -800 -1000

Рис. 5. График зависимости s от Vj (Dj / Dq = 1): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

Из анализа данных графиков, установлено, что при относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равному 0,4 с ростом скорости деформирования наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих напряжений в 2,2 раза и рост растягивающих напряжений в 2,1 раза. При относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равном 0,75 с ростом скорости деформирования наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих напряжений в 3,6 раза и рост растягивающих напряжений в 2,4 раза. При относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равном 1,0 с ростом скорости деформирования наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих напряжений в 3,75 раза и рост растягивающих напряжений в 3,2 раза.

На рис. 6-8 показаны графические зависимости, позволяющие установить величин трения на границах контакта инструмента и заготовки на максимальные величины сжимающих и растягивающих напряжений в детали при выдавливании.

<7, МПа

400 200 о

-200 Q -400 -600 -800 -1000 -1200

__

2/

1 п 7 П з и

И

А

/

Рис. 6. График зависимости а от т (В\1 Бо = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

а, МП а

400 ■ 300 ■ 200 100

о --100 о -200 ■ -300 --400 -500 --600

м

Рис. 7. График зависимости а от т (Бо = 0,75): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

536

Рис. 8. График зависимости S от f (D\! Dq = 0,4): 1 — сжимающие напряжения; 2 —растягивающие напряжения

Анализ результатов исследований, представленных на рис. 6-8 позволил установить, что при относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равному 0,4 с ростом контактного трения наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих и растягивающих напряжений на 25%. При относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равном 0,75 с ростом контактного трения наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих и растягивающих напряжений на 5%. При относительном диаметре выдавливаемого вертикального отростка, равном 1,0 с ростом контактного трения наблюдается рост по абсолютной величание сжимающих и растягивающих напряжений на 5%.

Таким образом установлено, что на изменения напряжений в изделии в процессе выдавливания больше всего оказывает влияние скорость деформирования. Ввиду этого обеспечение деформирования с минимальными скоростями является условием получения изделий без разрушения.

Работа выполнена в рамках гранта ректора ТулГУ.

Список литературы

1. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.

2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.

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.

4. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Верхнеграничные оценки давления при плоском нестационарном деформировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 3. С. 56-63.

Михальченко Сергей Николаевич, аспирант, aspirant_tsu@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Мальцева Анталья Сергеевна, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

EVALUATION OF THE INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON THE STRESSES IN THE PARTDURING ORTHOGONAL EXTRUSION

S.N. Mikhalchenko, N.S. Maltseva 537

The article presents the results of studies of the stress state of products during orthogonal hot deformation of titanium billets. Research is based on finite element modeling. Key words: hot deformation, orthogonal to the squeezing, pressure, study.

Mikhalchenko Sergey Nikolaevich, postgraduate, aspirant_tsu@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Maltseva Antalya Sergeevna, student, sulee@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.7.043

КОМПЛЕКСНОЕ СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ПРЯМОГО

ВЫДАВЛИВАНИЯ

С. С. Яковлев

В работе проведено комплексное исследование процесса прямого выдавливания. Исследование проводится аналитически и с использованием метода конечноэле-ментного анализа. Рассмотрено напряженное и деформированное состояние и технологическая сила.

Ключевые слова: выдавливание, прямое выдавливание, напряжения, деформации, сила, комплексный анализ.

Комплексная оценка необходима для всех процессов обработки металлов давлением, так как многие операции являются весьма сложными, а изменение одной из многих характеристик процесса (например, трение, форма заготовки, материал изделия, геометрия оснастки, температурный режим, скорость деформирования, тип операции, оборудование для штамповки и др.) приводит к изменению течения формоизменения [1-5]. Вот почему необходимо проводить исследования напряженно-деформированного состояния силовых характеристик процесса и другие исследования.

В работе будет проведено комплексное сравнение разных форм матриц для выдавливания. Для этого были проведены моделирования в программе QForm, и были получены следующие данные:

- схематичные изображения процесса деформирования (рис. 1);

- технологическая сила (рис. 2)

- интенсивность напряжений (рис. 3);

- средние напряжения (рис. 4);

- интенсивность деформаций (рис. 5).

Второй вид матрицы имеет фаску на рабочей кромке, а первый вид матрицы не имеет фаски, данное обстоятельство в значительно мере меняет характер течения материла и влияет на все характеристики процесса. Начальные условия процесса:

- материал заготовки: сталь 10, изотропный;

- температурный режим: холодное деформирование;

- диаметр цилиндрической заготовки: 48 мм;

- диаметр выдавленного полуфабриката 30 мм;

- смазка: минеральное масло.

Исследование показало, что материалу «проще» деформироваться через плавно сужающееся отверстие матрицы, это показывает и график технологической силы.