CC BY
4
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465.
Усенко Николай Антонович, д-р техн. наук, профессор, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Мальцева Анталья Сергеевна, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Михальченко Сергей Николаевич, аспирант, magistr_tsu@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF THE DIE TAPER ANGLE ON THE VALUES OF DEFORMATIONS IN THE
BILLET DURING COMPRESSION
N.A. Usenko, N.S. Maltseva, S.N. Mikhalchenko,
The article discusses the process of reducing the elements of VT6 titanium pipes with heating. Studies have been carried out to assess the changes in the maximum values of deformations depending on the taper angle of the matrix at small degrees of deformations.
Key words: crimping, heating, hot deformation, deformation.
Usenko Nikolay Antonovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Maltseva Antalya Sergeevna, student, sulee@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mikhalchenko Sergey Nikolaevich, postgraduate, magistr_tsu@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ МАТЕРИАЛА ПРИ ВЫТЯЖКЕ ПЛОСКОЙ КВАДРАТНОЙ
ЗАГОТОВКИ
Н.А. Самсонов, Р.С. Благочиннов
Рассмотрено получение цилиндрической пустотелой оболочки посредством вытяжки квадратной листовой заготовки. Рассмотрены несколько схем формоизменения. Для каждой из схем выполнена оценка изменения деформаций и повреждаемости материала заготовки.
Ключевые слова: вытяжка, подталкивание, квадратные заготовки, формоизменение.
В статье исследована операция изготовления цилиндрических изделий из квадратной плоской заготовки посредством ее вытяжки. В процессе вытяжки при превышении допустимых степеней деформации возможно возникновение дефектов в виде разрушения материала или складкообразования [1-4]. Для этого рассмотрено формоизменение квадратной заготовки по разным схемам деформирования в целях оценки деформационных параметров процесса. На рис. 1 представлены схемы вытяжки без подталкивания и с активным подталкиванием.
Заготовка под выполнения моделирования исследуемого процесса представляет собой плоский квадрат со стороной Ь = 90 мм из конструкционной стали 10. Толщина заготовки варьировалась в диапазоне 5 = 1,5.. .5 мм. Рабочее отверстие матрицы представляет собой цилиндрическую поверхность с диаметром в диапазоне ё = 60...75 мм.
Исследовано изменение повреждаемости материала, интенсивности деформаций и максимальных значений деформаций в различных точках на наружной и внутренней поверхности заготовки (рис. 2).
а б
Рис. 1. Схема вытяжки без подталкивания (а) и с активным подталкиванием (б):
1 - заготовка; 2 - матрица; 3 - пуансон; 4 - прижим; 5 - толкатели
& ■ ■
Рис. 2. Расположение контрольных точек
Для схем с активным подталкиванием рассматривалось два варианта, различающихся разными закономерностями изменения во времени операции скоростей движения толкателей. На рис. 3 даны графики скоростей перемещения толкателей. Линии 1 и 2 на графике характеризуют скорость перемещения толкающих элементов. Под графиками показана геометрия изделий в соответствии со скоростями перемещения толкателей. Данные скоростные режимы движения толкателей были выбраны ранее [5, 6], как обеспечивающие наилучшее формирование геометрии изделия.
V, мм/с
70 60 50 40 30 20 10 о
О 0,2 0,4 0,6 0,8
Г
1 2 Рис. 3. График изменения скоростей перемещения толкателей
450
На рис. 4 даны зависимости изменения интенсивностей деформаций от величины хода инструмента И для выбранных точек и разных схем деформирования: а - для вытяжки без подталкивания краев; б - для вытяжки с подталкиванием и скоростью перемещения толкателей, соответствующей линии 1 на рис. 3; в - для вытяжки с подталкиванием и скоростью перемещения толкателей, соответствующей линии 2 на рис. 3.
ч
1,4 1,2 1 0.8 0,6 0,1 0,2 о
о, г
У
Г
1
/
И
у—
/
/
0,1
0,6
б
0,8
Рис. 4. Графики зависимости г от И
Видно, что более равномерное деформированное состояние при вытяжке квадратной заготовки дают схемы (рис 4, б, в). Стандартная схема без подталкивания (рис. 4, а) обеспечивает меньшие значения интенсивностей деформаций, однако при ней наблюдается сильная неравномерность интенсивностей деформаций между краевыми зонами заготовки и зонами, расположенными ближе к ее центру. Различия в значениях интенсивностей деформаций на внутренней и внешней поверхностях заготовки не превышает 12% для точек, расположенных в угловом элементе заготовки (точки 1,2); 30 % для точек на срединной краевой поверхности заготовки (точки 3,4) и в 2 раза для точек в центральной части заготовки (точки 5-8).
На рис. 5 даны зависимости изменения повреждаемости материала заготовки от величины хода инструмента И для выбранных точек и разных схем деформирования: а - для вытяжки без подталкивания краев; б - для вытяжки с подталкиванием и скоростью перемещения толкателей, соответствующей линии 1 на рис. 3; в - для вытяжки с подталкиванием и скоростью перемещения толкателей, соответствующей линии 2 на рис. 3.
Установлено, что стандартная схема без подталкивания обеспечивает минимальные значения повреждаемости материала заготовки. Из предлагаемых схем, вытяжки с подталкиванием и скоростью перемещения толкателей, соответствующей линии 2 на рис. 3 дает меньшие значения повреждаемости, практически идентичные стандартной схеме. Можно выделить зоны в заготовке, с наибольшими значениями повреждаемости - это срединные части заготовки на ее наружной части (точки 6,8). Зоны в заготовке, с наименьшими значениями повреждаемости -это краевые части заготовки на ее внутренней части (точки 6,8).
Таким образом реализация предлагаемой схемы с подталкиванием и дифференцированными скоростями толкателей обеспечивает равномерное деформируемое состояние и допускаемые величины повреждаемости материала заготовки.
а
в
СО
о,э
0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0
fr 1-
! 1
/
/ ! -_
/у jH
/1_
0,2
0,4 0,6
а
ю
0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О
0,8
h
У
/ i
J /
J
h
Рис. 5. Графики зависимости ш от h
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-38-90021.
Список литературы
1. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
2. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.
3. Богатов А.А., Мижирицкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.
4. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
5. Самсонов Н.А., Ларин С.Н. Влияние степени деформации и размеров заготовок на процесс вытяжки с подталкиванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 110-114.
6. Самсонов Н.А., Пасынкова Н.С. Управление перемещением краев квадратной заготовки в матрицу круглого сечения их подталкиванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. C. 503-507.
Самсонов Никита Алексеевич, аспирант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Благочиннов Роман Сергеевич, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DAMAGE TO MATERIAL DURING EXTRACTING A FLAT SQUARE BILLET O.N. Samsonov, R.S. Blagochinnov
The preparation of a cylindrical hollow shell by drawing a square sheet blank is considered. Several shaping schemes are considered. For each of the schemes, an assessment was made of the change in deformations and damageability of the workpiece material.
452
б
в
Key words: drawing, pushing, square blanks, shaping.
Samsonov Nikita Alekseevich, postgraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula state University,
Blagochinnov Roman Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 621.7.043
СРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ В ДЕТАЛЯХ ПРИ ИХ ФОРМИРОВАНИИ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ
Я.В. Грибачев
Проведено исследование состояния, возникающего при формировании детали методом объемной штамповки, а именно обратного выдавливания с целью сравнения полученных данных с формоизменением детали методов комбинированного выдавливания.
Ключевые слова: деформации, сопротивление деформациям, выдавливание, обработка металлов давлением, горячая штамповка, сталь.
Для разных процессов получения одинаковых деталей характерно отличающееся напряженное и деформированное состояние. Поэтому необходимо подбирать для каждой детали оптимальную технологию ее получения для улучшения напряженного и деформированного состояния в заготовке [1-7]. Для этого необходимо проводить сравнение разных способов с целью определения наилучшего результата.
В частности, деталь «Втулка» можно получать литьем, резанием, обработкой давлением. Однако в данном случае будут сравниваться 2 метода обработки металлов давлением, оба связанных с горячим объемным деформированием. Первый заключается в использовании открытого штампа и комбинированного выдавливания, а второй - обратного выдавливания с применением осадки. Данные операции являются весьма распространенными, поэтому и были выбраны для исследований.
Исследования проводятся в программе QForm и сравниваются интенсивности деформаций, напряжений и сопротивление деформации. Штамповка в обоих случаях проводилась за одну операции, использовалась сталь марки 10, считающаяся жесткопластической. Так как рассматривается горячая объемная штамповка, то температура инструмента и заготовки составляла 1150 градусов. В последующем после операции предполагается, что полуфабрикаты будут подвержены механической обработке, резанию, для устранения возможных внешних дефектов и приведения заготовки к необходимой форме.
Так были оценены интенсивности напряжений (рис. 1), деформаций (рис. 2) и сопротивление деформации (рис. 3).
Рис. 1. Интенсивности напряжений
