CC BY
4
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.
10. Архипцев А.С. Влияние формы матрицы на напряжения, деформации и силовые режимы вытяжки с утонением стенки // Молодежный вестник политехнического института. Тула: Изд-во ТулГУ. 2019. С. 166-168.
Березина Ксения Алексеевна, студентка, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
MANUFACTURE OF ASYMMETRIC PRODUCTS BY EXTRUSION
K.A. Berezina
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.
Berezina Ksenia Alekseevna, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-14-18
ПРЯМОЕ ХОЛОДНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ КОЛЬЦЕВОЙ ОБОЛОЧКИ
А.В. Алексеев, И.С. Хрычев
В статье приведены результаты моделирования прямого выдавливания алюминиевой кольцевой оболочки холодном состоянии применительно к изготовлению ступичных изделий ответственного назначения. Установлены рациональные режимы деформирования.
Ключевые слова: прямое выдавливание, сила, геометрия, деформирование.
В статье рассмотрена операция - прямого холодного выдавливания кольцевой оболочки, позволяющая добиться значительных степеней деформации. Данный процесс позволит получить изделия ступичного типа из относительно тонких колец [1-4]. Применение таких изделий возможно, в качестве соединительных элементов концов труб различного сечения. Рассмотрен процесс получения фланцев из алюминиевого сплава В95. Соединение должно отличаться стабильным качеством и одновременно высокой прочностью. Ввиду того, что деформирование будет реализовано в комнатных условиях очень внимательно надо подходить к назначению режимов деформирования. Важно назначать их таким образом, чтобы исключить значительных нагрузок на инструмент и возможность разрушения материала заготовки. Далее в работе приведены результаты моделирования прямого выдавливания алюминиевой кольцевой оболочки холодном состоянии применительно к изготовлению ступичных изделий ответственного назначения.
Предполагается что материалом кольцевых заготовок является сплав алюминия В95. Температурный режим штамповки - деформирование в холодных условиях. На рис. 1 представлен эскиз операции с указанием исследуемых параметров. Заготовкой под выдавливание принимали кольцо диаметром Dвн = 100 мм; Овнутр = 70 мм. Толщина заготовки
tзаг = 15 мм. Диаметр оправки Оопр = Овнутр = 70 мм. Толщина получаемой стенки изделия
'внутр
tст = Ематр — Овнутр = 1...7 мм. Коэффициент трения ц = 0,08 . Рассматривалось деформирование заготовки с величиной хода инструмента А = 10 мм. Радиус скругления кромки матрицы 0,5 мм. Исходная температура заготовки
ОвИ
Цзнутр
шШ
Ж
У/у/уУ/.
ж
V
№
а
шш!
Рис. 1. Схема выдавливания кольцевой заготовки
На рис. 2 представлены результаты моделирования данной операции в виде эскизов деталей с изображенными на них распределением средних нормальных напряжений.
Б1гев8 - Меап ¡МРа;
I I
йгеза - Меап (МРа) 1000
В^езз- Меап (МРа)
3 4
Рис. 2. Эскизы изделий на конечном этапе с иллюстрацией полей средних напряжений:
= 0,2 ; 3 - tст / ^заг = 0,35 ; 4 - tст /1заг = 0,5
1 - tст / ^заг 0,07 ; 2 - tст /1заг
Установлено, что в конечный момент деформирования с увеличением степени деформации (уменьшением толщины заготовки) картина распределения напряжений в объеме изделия. В частности, растут как величины сжимающих напряжений под деформирующим инструментом, так и зоны их действия. При максимальный из рассмотренных степеней деформации зона сжимающих напряжений располагается непосредственно под пуансоном и в элементе стенке на выходе из очага деформации. При минимальной из рассмотренных степеней деформации зона сжимающих напряжений ограничивается небольшим кольцевым элементом на пе-
15
1
2
риферии фланце. При уменьшении степени деформации наоборот, растут объемы зон заготовки с растягивающими напряжениями. В целом данные зоны располагаются на краевом элементе выдавливаемой стенки трубы.
На рис. 3 представлены результаты моделирования данной операции в виде эскизов деталей с изображенными на них распределением интенсивностей напряжений.
5[ '.к - БОЛ'--; |МРУ| ------..
3 4
Рис. 3. Эскизы изделий на конечном этапе с иллюстрацией распределения интенсивностей
напряжений: 1 - ¡ст /1заг = 0,07 ; 2 - Iст /1заг = 0,2 ; 3 - Iст /1заг = 0,35 ; 4 -
ст ' 1 заг ¡ст /1заг = 0,5
1
2
Установлено, что в конечный момент деформирования с с ростом толщины выдавливаемой стенки изделия интенсивности напряжений в краевой ее части уменьшаются более чем в 4 раза. Величины интенсивностей напряжений в зонах заготовки под деформирующим инструментом с изменением степени деформации не меняются.
На рис. 4 представлены результаты моделирования данной операции в виде эскизов деталей с изображенными на них распределением интенсивностей деформаций.
Рис. 4. Эскизы изделий на конечном этапе с иллюстрацией распределения интенсивностей деформаций: 1 - ¡ст / г Заг = 0,07 ; 2 - ¡ст /t Заг = 0,2 ; 3 - t ст / * заг = 0,35 ; 4 - ¡ст / ¡заг = 0,5
На рис. 5 представлены результаты моделирования данной операции в виде эскизов деталей с изображенными на них распределением критерия разрушения заготовки.
COM Mir- О.СОО 'vllri
3 4
Рис. 5. Эскизы изделий на конечном этапе к оценке возможностей разрушения материала заготовки: 1 - tcm /1заг — 0,07 ; 2 - tcm /— 0,2 ; 3 - tcm /— O,35 ; 4 - tcm /1заг — O,5
Анализ рис. 4 и 5 показал, что изменение степени деформации при выдавливании алюминиевой кольцевой оболочки приводит к росту интенсивностей деформаций в 2,0...2,5 раза. Максимальные величины интенсивности деформаций имеют в области перехода внутренней стенки изделия во фланец при tст / tзаг — 0,5 (s¡ —1.75) и в нижней части фланца при
tст /1заг — 0,07 (si — 3). Ввиду особенностей напряженного состояния заготовки при выдавливании величины критерия разрушения материала заготовки незначительны. Таким образом выявлено, что наибольшее влияние степень деформации оказывает на напряженное сотояние изделий при выдавливании.
Работа выполнена в рамках гранта ректора ТулГУ для молодых ученых - магистрантов.
Список литературы
1. Теория обработки металлов давлением / под ред. Голенкова В.А. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.
2. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Бессмертная Ю.В., Ремнев К.С. Комбинированное выдавливание прутковой стальной заготовки с формированием стержневой части // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 4. С. 384-389.
3. Пасынков А. А., Гололобова Л.Е. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 2. С. 370-375.
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Нуждин Г.А. Оценка сил обратного выдавливания прутковой заготовки в матрицу квадратного сечения // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. Т. 18. № 10. С. 462-465.
Алексеев Александр Владимирович, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Хрычев Иван Сергеевич, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 2 DIRECT COLD EXTRACTION OF THE SHELL
A.V. Alekseev, I.S. Khrychev
The article presents the results of modeling the direct extrusion of an aluminum annular shell in a cold state in relation to the manufacture of critical hub products. Rational modes of deformation are established.
Key words: direct extrusion, force, geometry, deformation.
Alekseev Alexander Vladimirovich, undergraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Khrychev Ivan Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-18-21
СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ СТАЛЬНОЙ ТРУБЫ
С.Н. Ларин, В.И. Платонов, Г.А. Нуждин
В статье приводятся результаты анализа силовых режимов обратного выдавливания трубной заготовки из стального сплава в холодном состоянии. Установлены рациональные режимы деформирования, обеспечивающие минимально возможные силовые режимы. Ключевые слова: обратное выдавливание, холодное деформирование, сила.
Процессы холодного выдавливания сопровождаются значительными нагрузками на формообразующий инструмент [1-5], снижение которых можно обеспечить, варьируя параметры трения, либо подбирая соответствующую геометрию инструмента. В работе выполнена оценка влияния степени деформации, величины контактного трения, радиуса скругления кромок пуансона и его угла конусности на силы процесса. Анализ силовых режимов выполнен на базе моделирования процесса в программе DEFORM.
На рис. 1 дана схема процесса. Для анализа процесса были выбраны трубы диаметрами 90 мм и 159 мм с толщинами стенки 9 мм и 8 мм соответственно. Материал заготовок углеродистая сталь 10. Температура заготовки 20°С . Угол конусности матрицы 14... 20°. Степени
деформации r = —0-пуетс =о,15. 0,5. Коэффициент трения 0,05.0,15. Радиус скруления
2t
рабочей кромки пуансона 1.6 мм.
D
пуанс
Г),,
Рис. 1. Схема операции 18
