CC BY
5
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
В текущей работе исследование силовых режимов выполнено с учетом ранее полученных результатов.
На рис. 2-3 показаны графики изменения силы выдавливания от величины степени деформации при разных значениях контактного трения.
Р, кН
2000 1500 1000 500 0
0
Рис. 2. График изменения Р, кН от г = —0-пуанс (—заг = 90 мм, а = 14° ; Я = 1 мм):
Ъ
1-11 = 0,05 ; 2 - [1 = 0,1; 3- ц = ОД 5 Р, кН
5000 4000 3000 2000 1000 0
0.5 0.625 0.75
Рис. 3. График изменения Р, кН от г = —0-пУанс (—заг = 159 мм, а = 14° ; Я = 1 мм):
1 - ц = 0,05 ; 2 - ц = 0,1; 3 - ц = 0,15
Выявлено, что при рассматриваемой схеме деформирования рост степени деформации на величину силы влияет по нелинейной зависимости. Для заготовок с габаритами — заг = 159 мм критической величиной г, после которой начинается резкий рост силы является г = 0,75 . То есть в интервале г = 0,875...0,75 сила увеличивается в 2 раза. В интервале г = 0,75...0,5 сила растет в 4 раза. Для заготовки —заг = 90 мм граничной величиной г, определяющий границу интенсивного роста силы является г = 0,7 . Здесь в интервале г = 0,875...0,7 сила растет в 2,2 раза. В интервале г = 0,7...0,5 сила растет в 3,5 раза. Для заготовок диаметром —заг = 159 мм максимальная сила в 2,5 раза больше чем для заготовок —заг = 90 мм. Рост трения приводит к линейному росту силы. С ростом ц с 0,05 до 0,15 сила увеличивается для всех рассмотренных вариантов на 20%.
На рис. 4-5 показаны графики изменения силы выдавливания от угла конусности пуансона и величины скругления кромок пуансона.
Из данных зависимостей выявлено, что угол конусности пуансона по разному влияет на силу деформирования заготовок с разными габаритными размерами. Так для заготовки —заг = 90 мм влияние угла конусности на Р носит более линейный характер, чем для заготовок с —заг = 159 мм. Для габаритного размера заготовки — заг = 90 мм с ростом а,° сила постоянно растет на 20 %. Для габаритного размера заготовки —заг = 159 мм с ростом а,°
сила растет по гиперболической зависимости. В интервале а = 11... 13° сила увеличивается на 5 %. В интервале а = 13...17° сила увеличивается на 25 %. Увеличение радиуса рабочей кром-
19
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 2
ки пуансона приводит к снижению силы деформирования на 3 %. При минимальных значениях а,° в рассмотренном интервале изменение радиуса рабочей кромки пуансона практически не влияет на изменение силы деформирования.
Р, кН
600 550 500 450
и в 15 а,с
Рис. 4. График изменения P, кН от а,° (Озаг = 90 мм, r = 0,3, ц = 0,15): 1 - R = 1 мм; 2 - R = 3 мм; 3 - R = 6 мм
1 2 3 \
gsí-
Р, кН
1500
1350
1200
i \ 2 \ \
11
13
15
а.
Рис. 5. График изменения Р, кН от а,° (—заг = 159 мм, г = 0,3, ц = 0,15): 1 - Я = 1 мм; 2 - Я = 3 мм; 3 - Я = 6 мм
Пользуясь сводной информацией, полученной по результатам моделирования было выполнено многофакторное исследование. Получена вторичная математическая модель, позволяющая оценить значение силы выдавливания.
Р = 13328т - 88,22—г + 89,48— + 3503г - 4478 - 79,42—т .
Выводы. Установлены режимы холодного выдавливания стальной трубы коническим пуансоном. С точки зрения обеспечения минимальных сил деформирования при сохранении рациональных с точки зрения технологических возможностей процесса и геометрических характеристики следует соблюдать интервал степеней деформации, достигаемых за один ход деформирования г = —0-путс = 0,875.0,625, интервал углов конусности пуансона
2t
а= 11...15° и обеспечение минимально возможного, исходя из возможностей обеспечения, величины контактного трения.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 20-08-00401.
Список литературы
1. Евдокимов А.К., Назаров А.В. Учет противодавления при обратном выдавливании с активным трением // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 11. С. 28-35.
2. Евдокимов А.К., Петров Б.В. Механизм образования утяжины в ступенчатой стенке выдавленного стакана // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 74 - 81.3.
3. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
20
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
