CC BY
9
УДК 621.777
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ МЕТОДОМ ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ЗАГОТОВОК
К. О. Поцелуев
Рассматриваются возможности улучшения качества торцевых поверхностей при выдавливании осесимметричных втулок. Анализируется возможность повышения коэффициента использования металла с одновременным снижением дефектообразо-вания в процессе холодного деформирования.
Ключевые слова: отрыв дна, равномерное распределение материала, контур рабочего инструмента, разрушение.
За последнее десятилетие современные процессы обработки металлов давление (ОМД) претерпевают значительные изменения, которые существенно влияют на повышение возможностей предельного формоизменения металлов, металлических сплавов и прочих материалов. Новые технологические и технические решения позволяют за достаточно короткие сроки исследовать и внедрять оптимизированные процессы ОМД в производство.
Толстостенные втулки из различных материалов традиционно изготавливались разными способами: вытяжка, выдавливание, ротационная вытяжка, скрутка и т.д.В зависимости от габаритов и конфигурации конечного изделия выбираются технологические режимы способные успешно внедряться в условиях крупносерийного производства.
Теоретические и экспериментальные исследования показали, что имеется возможность получения таких деталей методом прямого выдавливания без дополнительных операций (пробивки, сверления отверстия и т.д.). Рассматривается способ получения осесимметричных толстостенных втулок с одновременным выдавливание двух заготовок, позволяющий существенно снизить коэффициент использования металла (КИМ). В ходе моделирования данного технологического процесса в QForm 3Dбыло выявлено, что геометрия профиля рабочего инструмента и оснастки оказывает большое влияние на качество поверхности металла и конечного изделия [1].
Установлено, что подобрав такую форму пуансона, при которой мы можем избежать явления отрыва материала в процессе пластического формоизменения, можно получать осесимметричные втулки с КИМ=95...98%, что будет давать существенные преимущества в сравнении с обычным выдавливанием (рис. 1).
Заметим, что в зависимости от габаритов детали и заготовки, варьирование скоростно-силовых параметров процесса формоизменения может проходить по различным закономерностям [2, 3].
Рис. 1. Примеры варьирования формой контура пуансона
при выдавливании
В рамках существующих способов изготовления деталей мы традиционно получаем конфигурацию детали с перемычкой (рис. 2), что существенно усложняет технологический процесс. Использование в процессе деформирования нескольких заготовок позволяет исключить перемычку и получить конфигурацию детали, пригодную для дальнейшей чистовой обработки.
6
Б
Рис. 2. Деталь типа «втулка» получаемая комбинированным
выдавливанием
Для проведения сравнительного анализа и подтверждения актуальности расчетов, произведенных в Qform 3Б, целесообразно использовать данные, полученные в процессе исследования технологии комбинированного холодного выдавливания с помощью энергетического метода баланса мощностей (рис. 3).
Рис. 3. Разрывное поле скоростей для комбинированного выдавливания
По данным, полученным в ходе математического моделирования, были построены графические зависимости (с минимумом) силы деформирования от геометрических параметров инструмента, в частности от угла конусности пуансона (рис. 4). Из них следует, что оптимальный угол апр может быть от 30.45°, что позволило провести сравнительный анализ математических моделей выдавливания, полученных с помощью МКЭ и энергетического метода баланса мощностей. Рассматриваемая схема деформирования может применима также и для выдавливания нескольких заготовок при соблюдении определенных граничных условий в заготовке и инструменте.
Рис. 4. Зависимость безразмерной удельной силы деформирования Р/2к от угла конусности пуансона
Установлено, что явление равномерного распределение металла в ходе деформирования первой заготовки присутствует в процессе с использованием конусного пуансона (рис. 5), а минимальная сила деформирования достигается при углах, определенных с помощью метода баланса мощностей. Данные, полученные в ходе работы, могут служить основой для разработки рекомендация при апробации предлагаемого способа выдавливания [4].
Рис. 5. Равномерное распределение металла при использовании
конусного пуансона
Дальнейшие исследования в данной области могут существенно повысить производительность труда и технологичность изготовления полых втулок из различных металлов и сплавов с использованием холодного выдавливания. Проведение натурных экспериментов с использованием раз-
227
личных материалов позволит установить технологические режимы деформирования для широкой номенклатуры изделий, широко применяемых в машиностроении.
Список литературы
1. Евдокимов А.К. Холодное выдавливание сложнопрофильных изделий // Кузнечно-штамповочное производство и обработка металлов давлением. 2007.№1. С. 9-17.
2. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров / Пер. с англ. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1979.567 с.
3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
4. Hambli R., Potiron A. Comparison between 2D- and 3D- numerical modeling of superplastic forming processes // Comput. MethodsAppl. Mech. Engrg. 2001. 190.P. 4871 - 4880.
Поцелуев Константин Олегович, студент, mpf-tiila arambier. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MPROVING THE SURFACE QUALITY OF THE PARTS PRODUCED BY THE METHOD OF SIMULTANEOUS EXTRUSION OF MULTIPLE WORKPIECES
K.O. Potseluev
The paper discusses the possibility of improving the quality of end surfaces in the extrusion of axisymmetric plugs. The possibility of increasing the utilization of metal while reducing defect formation in the process of cold deformation.
Key words: separation of the bottom, a uniform distribution of the material, the contour of the working tool, destruction.
Potseluev Konstantin Olegovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
