CC BY
4
4. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
5. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нуждин Георгий Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, заместитель генерального директора, nuzhdin. 65@mail.ru, Россия, Москва, ООО НПФ «Техполиком»
POWER MODES OF REVERSE EXTRACTION OF A STEEL PIPE S.N. Larin, V.I. Platonov, G.A. Nuzhdin
The article presents the results of the analysis of the power modes of reverse extrusion of a pipe billet from a steel alloy in a cold state. Established rational modes of deformation, providing the minimum possible power modes.
Key words: reverse extrusion, cold deformation, force.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Platonov Valeriy Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nuzhdin Georgy Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, deputy general director, nuzhdin. 65@,mail.ru, Russia, Moscow, NPF Techpolicom LLC
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-21-25
ПОЛУЧЕНИЕ НЕСТАНДАРТНЫХ ГОЛОВОК СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
А.И. Гасанов
Проводится исследование операции получения головок винтов, болтов и иных соединительных элементов этого типа. Отличительной особенностью головок является их нестандартная форма, необходимая для специального оборудования, чтобы избежать возможности применения стандартных инструментов. Рассматривается технология в комплексной позиции: сила, деформации, средние напряжения, форма изделия и другие важные для оценки параметры. Что необходимо для правильного проектирования технология изготовления подобного вида изделий. Также приводятся схемы распределения этих параметров и необходимые графики.
Ключевые слова: напряжения, деформации, сила, ассиметричная, обработка, холодная штамповка, давление.
В некоторых машиностроительных изделиях могут присутствовать специальные винты, болты и т.п. с нестандартной головкой, это необходимо, например, для того чтобы важные крепежные изделия были вывинчены только в особых случаях, а неопытный персонал не мог нарушить работу всего механизма, также это первичная защита от несанкционированного
доступа и обеспечения безопасности персонала. Однако такие детали сложно изготавливать, и практически единственным методом получения изделий является холодная или горячая объемная штамповка. Однако для холодной штамповки требуется значительное усилие, поэтому зачастую применяют штамповку полностью нагретой или частично нагретой заготовки [1-5].
В данном случае рассмотрим получение детали (рис. 1) методом горячей штамповки при температуре 1100 градусов Цельсия в программной среде QForm, в которой возможно смоделировать процесс получения такого типа изделия при использовании выбранной технологии [6-9]. Материалом был выбрана сталь 10. Нижняя часть цилиндрической заготовки закреплена в матрице и на верхнюю часть заготовки осуществляют воздействие пуансоном. При этом материал не упруго пластический, а жесткопластический, что убирает в расчете упругие деформации, а только пластические. Инструмент при этом является жестким. При расчете использовались стандартные настройки разбиения инструмента и детали на конечные элементы.
Изготовление подобных нестандартных деталей почти всегда сопровождается почти полной не изученностью технологии. А очень важным является полное и комплексное исследование процесса. В том числе исследуется изменение формы в процессе деформации, интенсивности напряжений и деформаций, а также технологическая сила.
Рис. 1. Соединительный элемент с нестандартной головкой На рис. 2 представлено последовательность изменения формы полуфабриката.
I
Рис. 2. Стадии изменения формы
Процесс проходит следующим образом: сначала пуансон давит на верхнюю часть заготовки и начинает формироваться головка, в процессе формирования головки, ближе к концу начинает формироваться горизонтальная часть шляпки.
Также исследуются напряжения (рис. 3, а) и деформации (рис. 3, б), возникающие на финальной стадии формоизменения.
Рис. 3. Схемы распределений интенсивности: а - деформаций; б - напряжений
Интенсивность деформаций достигает почти 800% в нижней части шляпки, при этом деформации в верхней части головки меньше вдвое и составляет ориентировочно 400%. В нижней части болта практически не наблюдаются пластические деформации, так же, как и напряжения. Пиковое значение напряжений составляет 285 МПа в углах головки.
Следующим шагом стало исследование технологической силы штамповки (рис. 4).
2000 1500 1000 500
О 0,05 ОД 0,15 0,2
Рис. 4. Технологическая сила
Нагрузка постепенно растет в начале, однако после практически полного заполнения свободного пространства штампа возникает резкий рост силы до практически 2 МПа. Однако деталь к тому времени уже сформирована и на следующем этапе требуется механическая обработка готового изделия.
Так как массовое и крупносерийное производство нестандартных изделий маловероятно, то применение нагрева оправдано. В случае же если необходимо получить большое число изделий с высокой скорость, то лучше рассматривать холодную объемную штамповку, так как операция нагрева является весьма трудоемкой и отнимает много времени и сил, в тому же необходимо нагревательное оборудование, например, индукционные нагреватели.
Таким образом получение подобного изделия горячей объемной штамповкой возможно, при этом не возникает критических ситуации с возможными образования трещин, прострелов и других дефектов из-за практически полного отсутствия растягивающих напряжений, а преобладании сжимающих. А согласно комплексу параметров, таких как напряженно-деформированное состояние, технологическая сила и повреждаемость то можно судить о возможности применения такого подхода для формирования соединительных элементов с нестандартной головкой пластическим деформирование в режиме горячей объемной штамповки.
Список литературы
1. 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.
2. Яковлев С.С. Анализ интенсивности напряжений и деформаций при рифлении внутренней поверхности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 88-93.
3. Пасынков А.А. Изотермическое выдавливание ребер на плите // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. Т. 18. № 4. С. 158-161.
4. Пасынков А.А., Гололобова Л.Е. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 370-375.
5. Ларин С.Н., Платонов В.И. Анализ изменения геометрии изделий при изотермическом свободном деформировании титановых сплавов в квадратную матрицу // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2018. № 4-2 (330). С. 57-62.
6. Яковлев С.С. Оценка влияния геометрии инструмента на напряжения в заготовке и силу при раздаче // Материалы XLIII Международной молодёжной научной конференции «Га-гаринские чтения». М: МАИ. 2017. С. 372-373.
7. Бессмертная Ю.В., Яковлев Б.С. Исследование силовых режимов изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из овальных анизотропных заготовок // Вестник машиностроения. 2017. № 5. С. 78-83.
8. Ремнев К.С., Яковлев С.С., Калашников А.Е. О потере устойчивости тонких анизотропных заготовок при вытяжке осесимметричных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 11. С. 32-35.
9. Яковлев С.С., Пасынков А.А. Теоретические и экспериментальные исследования операции горячей штамповки в разъемных матрицах // Известия МГТУ МАМИ. 2013. Т. 2. № 2 (16). С. 92-96.
Гасанов Аббас Иса оглы, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MANUFACTURE OF ASYMMETRIC PRODUCTS BY EXTRUSION
A.I. Gasanov
The paper considers the process of obtaining an asymmetric product by cold forging. The technology is analyzed from the point of view of the technological force, the geometric shape of the product, the stressed and deformed state. A force graph, stress distribution diagrams, deformations and damage are given in order to more comprehensively assess the ongoing process, since cold die forging operations are a series of complex technological operations, especially when it comes to obtaining asymmetric products.
Key words: stresses, deformations, force, asymmetric, processing, cold forging, pressure.
Gasanov Abbas Isa ogly, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
