CC BY
67
определения стойкости пуансонов, предназначенных для выдавливания при повышенных температурах / В.М. Лялин, В.И. Петров, А.Н. Баранов. № 2005116950/02; заявл. 02.06. 2005; опубл. 20.09.2005; бюл.№ 26.; 7с.: ил.
5. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. 304 с.
V. Petrov
Forecasting of semi-hot extrusion tool durability by the method ofapproximate modeling The technique of forecasting of semi-hot extrusion stamping tool durability with respect to change of main technological parameters of the process is presented. The mathematical model of tool durability is obtained and the possibility of application of obtained results for calculation ofpunches durability it is shown.
Key words: semi-hot extrusion, test piece-punch, modeling, tool durability, mathematical
model.
Получено 02.11.10
УДК 621.73.06-52
Я.Н. Бовтало, асп., (495)223-05-23(доб.1393), [email protected] (Россия, Москва, МГТУ «МАМИ»)
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТА - УТЯЖИНЫ МЕТАЛЛА ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ПРЯМОМ, РАДИАЛЬНОМ И ОБРАТНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ ДЕТАЛИ ТИПА «ВТУЛКА С ФЛАНЦЕМ»
Исследован процесс зарождения возникновения дефекта -утяжины металла при холодном комбинированном выдавливании для деталей типа «втулка с фланцем»
Ключевые слова: штамповка, дефект, утяжина, металл, моделирование
При разработке технологического процесса холодной объёмной штамповки очень важно учитывать возникновение такого дефекта, как утяжина металла [1 - 4]. При появлении данного дефекта изменяется заложенная конструктором геометрия поверхности заготовки, что может привести к неисправимому браку получаемых заготовок и, как следствие, доработке штамповой оснастки. При помощи программы конечноэлементного моделирования QForm-2D можно провести ряд исследований для прогнозирования возможности возникновения данного дефекта металла, а также оценить его размер АИ (рис. 1), чтобы избежать или минимизи-
ровать появление временных и материальных затрат на доработку технологического процесса и оснастки.
С целью исследования процесса зарождения дефекта - утяжины металла - были выбраны две осесимметричные схемы комбинированного выдавливания (рис. 1).
а
б
Рис. 1. Схемы для комбинированного выдавливания: а - с фиксированной точкой по вертикали; б - с фиксированной точкой по горизонтали
Различие двух схем рис. 1, а и б заключается в выборе точки отсчёта углов верхней и нижней матриц. Расстояние А одинаково для обеих схем. Углы а и Ь изменяются как симметрично, так и комбинированно, принимая следующие фиксированные значения: 0, 30, 45, 60°.
Моделирование проводилось в системе РБогт-20 на примере осе-симетричной детали типа «втулка с фланцем».
На рис. 2, а-е представлены результаты моделирования процесса зарождения дефекта - утяжины металла (выделено темным); стрелками показано направление течения металла, более темным цветом - увеличение скорости течения металла по горизонтальной оси: чем темнее цвет, тем выше значение скорости.
При движении верхнего пуансона вниз (рис. 2, а, б) течение металла направлено в нижнюю матрицу (прямое выдавливание). Внутренние стенки формирующихся трубчатых частей корпуса начинают отклоняться от поверхности пуансонов, зарождая дефект (утяжину), так как наружная стенка трубчатой части находится в свободном состоянии и течение металла не ограничивается на данном этапе углами верхней и нижней матриц.
Анализ рис. 2, в-д показывает, что основной объём металла течет в прямом и радиальном направлениях, в обратном направлении металл не идёт. В верхней трубчатой части корпуса отчетливо виден сформировавшийся дефект металла - утяжина. В нижней трубчатой части наблюдается выравнивание стенки и данный дефект ликвидируется, что происходит благодаря правильно подобранному углу нижней матрицы, который перераспределяет объём металла и разбивает его на два течения (радиальное и прямое).
Количественная оценка дефекта металла в зависимости от угла верхней и нижней матриц и схемы выдавливания представлена в таблице.
Количественная оценка дефекта металла (утяжины) в зависимости от угла верхней и нижней матриц и схемы выдавливания
Параметр По схеме с фиксированной точкой
по вертикали по горизонтали
Угол а, градус 0 30 45 60 0 30 45 60
Угол в, градус 0 30 45 60 0 30 45 60
Утяжина АИ при угле а, мм 0,32 1,30 0,26 0 0,32 1,00 0 0
Утяжина АИ при угле в, мм 0,32 1,33 0,27 0 0,32 0,99 0 0
Угол а, градус 0 0 0 30 0 0 0 30
Угол в, градус 30 45 60 0 30 45 60 0
Утяжина АИ при угле а, мм 0,63 0,54 0,26 0,37 0,3 0,68 0,88 0,66
Утяжина АИ при угле в, мм 0,38 0,48 0 0,59 0,63 0 0 0,31
Угол а, градус 30 30 45 45 30 30 45 45
Угол в, градус 45 60 0 30 45 60 0 30
Утяжина АИ при угле а, мм 1,17 1,22 0,35 0,23 1,15 1,65 0 0,37
Утяжина АИ при угле в, мм 0,27 0 0,43 1,20 0,42 0 0,71 1,14
Угол а, градус 45 60 60 60 45 60 60 60
Угол в, градус 60 0 30 45 60 0 30 45
Утяжина АИ при угле а, мм 0,51 0 0 0 0 0 0 0
Утяжина АИ при угле в, мм 0 0,26 1,19 0,50 0 0,82 1,65 0
Комбинированное выдавливание с тремя направлениями течения металла показано на рис. 2, е, где видно, что объёма металла, поступающего в верхнюю трубчатую часть корпуса, явно недостаточно для устранения сформировавшегося дефекта - утяжины.
Не всегда появление утяжины ведёт к отбраковке заготовок, так как не исключена вероятность, что последующая механическая обработка резанием, заложенная конструктором, устранит данный дефект. Поэтому необходимо не только уметь прогнозировать сам факт появления данного дефекта, но и уметь количественно оценить его величину АИ.
Результаты моделирования по количественной оценке дефекта металла утяжина обработаны и представлены в таблице.
66
Анализ полученных данных показывает, что сам факт появления дефекта металла - утяжины, гораздо реже встречается при комбинированном выдавливании по схеме с фиксированной точкой по горизонтали. Особенно это заметно там, где углы верхней и нижней матриц составляют 45 или 60°, а также при их комбинации между собой.
г д е
Рис. 2. Поэтапный процесс зарождения дефекта металла - утяжины при угле верхней матрицы 30°, нижней матрицы 60° по схеме выдавливания с фиксированной точкой по горизонтали в системе
QForm-2D
Для количественной оценки данного дефекта надо начинать анализ с чертежа готовой детали, потом проверять возможность допущения данного дефекта, а также вероятность его устранения при последующей механической обработке резанием.
Выводы
1. Исследован процесс зарождения дефекта металла - утяжины при комбинированном выдавливании осесимметричных деталей типа «втулка с фланцем». Даны рекомендации по предотвращению данного дефекта путем комбинации углов матриц и выбора схемы комбинированного выдавливания. По результатам исследования выявлено, что при углах матриц 45 и 60°, а также при их комбинации между собой вероятность возникновения данного дефекта сводится к нулю.
2. Проведён количественный анализ дефекта металла - утяжины с целью прогнозирования размера данного дефекта и оценки возможности его устранения при помощи последующей механической обработки резанием.
Список литературы
1. Дмитриев А.М., Воронцов А.Л. Прогнозирование утяжин при штамповке // Справочник инженера. 2004. №11. С. 29-32.
2. Холодная объемная штамповка: справочник / под ред. Г.А. Навроцкого, В.А. Головина и А.Ф. Нистратова. М.: Машиностроение, 1973. 326 с.
3. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. / под ред. Е.И. Семенова. М: Машиностроение, 1987. 583 с.
4. Алиев И.С. Технологические возможности новых способов комбинированного выдавливания // Кузнечно-штамповочное производство. 1990. №2. С. 7-10.
Y. Bovtalo
Prediction of origination of defect - «shrinkage depression» in metal under the combined straightforward, radial and backward extrusion of detail of type «the bushing with a flange»
Process of origination of occurrence of defect - «shrinkage depression» in metal is investigated at the combined cold extrusion for details of type «the bushing with a flange».
Key words: cold forming, defect, shrinkage depression, metal, simulation.
Получено 02.11.10
