CC BY
25
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
УДК 621.983; 539.374
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82,
В.И. Платонов, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ОПЕРАЦИИ РЕВЕРСИВНОЙ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ ИЗ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Приведены результаты теоретических исследований силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из кристаллических трансверсалъно-изотропных материалов. Установлено влияние технологических параметров на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы операции реверсивной вытяжки.
Ключевые слова: реверсивная вытяжка, анизотропия, матргща, пуансон, сила, деформаг^ия, напряжение.
В работе [1] приведена математическая модель операции реверсивной осесимметричной детали с фланцем с коэффициентом вытяжки тс1 =ГП/Кз на радиальной матрице с прижимом.
Схема процесса реверсивной вытяжки, соответствующая установившейся стадии процесса, приведена на рис. 1.
Рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций на операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем.
Операция реверсивной вытяжки реализуется в условиях плоского напряженного состояния. Очаг пластической деформации состоит из шести участков.
Рис. 1. Схема реверсивной вытяжки осесимметричных деталей
с фланцем
Участок 1 расположен на плоскости матрицы и ограничен краем заготовки с текущей координатой с одной стороны и постоянной координатой гГр1, точкой сопряжения плоского и криволинейного участков
матрицы; участок 2 охватывает кромку матрицы и ограничен координатами гГр! и гп_\; участок 3 цилиндрический; участок 4 охватывает кромку
матрицы и ограничен координатами гп_\ и ггр2; участок 5 расположен на плоскости матрицы и ограничен координатами гтр2 и ггрз; участок 6 расположен на тороидальной поверхности матрицы и ограничен координатами ггр з и г„.
В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала. Получены выражения для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропной заготовки [1].
Силовые режимы операции реверсивной вытяжки исследовались в зависимости от коэффициента вытяжки т^, радиуса закругления матрицы Км ’ условий трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки |И и величины давления прижима с/ для алюминиевого АМгб и титанового ПТ-ЗВкт сплавов, механические свойства которых были следующие [2]: алюминиевый сплав АМгб — сто 2 =195,7 МПа; А = 277,24 МПа;
п = 0,256; Я = 0,6; титановый сплав ПТ-ЗВкт - Одд = 600,8 МПа;
А = 502,44 МПа; п = 0,559; Д = 2.
Расчеты выполнены при гп =950 мм; .уд =3,5 мм в следующих диапазонах изменения технологических параметров процесса: =0,6...0,9;
Яд^=2...20; |И =0,01 ...0,3; ^=0...6МПа; ^^ = ^^/зд .
Выбор оборудования зависит от диаграммы процесса реверсивной вытяжки «сила - путь». Такая диаграмма может быть построена по приведенным выше соотношениям. Графические зависимости изменения относительной величины СИЛЫ Р = /у(271^000 2) процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из алюминиевого АМгб и титанового ПТ-ЗВкт сплавов от относительной величины перемещения пуансона Иц = И/Иц при фиксированных значениях коэффициента вытяжки ти коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц приведены на рис. 2 соответственно. Здесь Иц - полный ход
Технологии и оборудование обработки металлов давлением пуансона; яд = 3,5 мм = ЯПр = 50 мм; д = 5 МПа.
1.: 1 о
*) у 0 г
jTT0.1
<.•.1 о О
md le
/ V'
ч а d 0,7
\
и/ X" А
"Ч
о :
0.1
Л,;
а
0.6 0.8
* I
1 О
О ?
и и
0.2; , О.;
ПТ7------
u 0.3 ja=0.2
/
Î 1 s \ \ / /
/\ Ц=0,1
б
Рис. 2. Графические зависимости изменения Р от hjj. а - титановый сплав ПТ-ЗВкт (\1 = 0,05); б - алюминиевый сплав АМгб (т^ = 0,844)
Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показал, что графические зависимости изменения относительной величины силы Р процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем от относительной величины перемещения пуансона /?/7 носят сложный характер. Показано, что с уменьшением коэффициента вытяжки т^ и увеличением коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки |И величина Р возрастает. Так, уменьшение
коэффициента вытяжки с 0,8 до 0,6 сопровождается ростом Р в 2 раза. Рост коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц с 0,1 до 0,3 сопровождается увеличением максимальной величины накопленных микроповреждений сое в 1,75 раза.
На рис. 3 приведены зависимости изменения относительных максимальных величин сил Р от радиуса закругления матрицы Я ¡у , коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ^ и относительной величины давления прижима д = д / Од 2 Ддя алюминиевого АМгб сплава (яд =3,5 мм; =50 мм). Следует заметить, что при реверсивной вытяжке относительные величины силы Р и радиального напряжения Ор на выходе из очага пластической деформации равны: Р-аг
( ^ _ ! ^0,2 )•
Анализ графических зависимостей показывает, что относительная величина силы процесса Р с уменьшением коэффициента вытяжки т^, радиусов закругления прижима и матрицы ростом коэффициента
трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки |И и относительной величины давления прижима д возрастает.
Приведенные выше результаты могут быть использованы для анализа силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из алюминиевых и титановых сплавов через радиальную матрицу.
1.5
1.0
0.0
ми
ц 0.2
N. у*
н V/'''
0.6 0.65 и.
0.3 и.85
а
0.7
0.6
0.^
0.4
Л*
0.2
[I 1
0
0,"
_ _
—1
■
0.005
0.015 0.025
ч------*
в
>*5 0.015
Рис. 3. Графические зависимости изменения Р от (а), |И (б) и д (в) для алюминиевого сплава АМгб:
а - ¿/ = 5 МПа; б - ¿/ = 5 МПа; в - ц =0,05
Работа выполнена по ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», грантам РФФИ и по государственному контракту в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Платонов В.И. Математическая модель операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из кристалли-
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
ческих анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1. С. 89-95.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
S.S. Yakovlev, V.I. Platonov
THE POWER CIRCUMSTANCES OF THE REVERSE DRAWING PROCESSING OF AXISYMMETRIC DETAILS WITH FLANGE FROM CRYSTALLINE ANISOTROPIC MATERIALS
The theoretical investigations results of the power circumstances of the axisymmetric details with flange reverse drawing processing from transverse-isotropic materials are provided. The influence of the technological parameters on the material’s flow cinematics, detail’s stressed and deformed states, power circumstances of reverse drawing operation was established.
Key words: reverse drawing, anisotropy, die, punch,force, deformation, stress.
УДК 593.3
A.A. Трещев, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой,
(4872) 35-54-58, [email protected],
B.Г. Теличко, канд. техн. наук, доц., (4872) 39-25-63, [email protected], Н.В. Васильев, асп., (4872) 35-54-58, с 1 [email protected]
(Россия, Тула, ТулГУ)
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГИБКИХ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИН ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ РАЗНОСОПРОТИВЛЯЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛОВ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
Рассмотрено моделирование напряженно-деформированного состояния гибких слоистых пластин из анизотропных разносопротивляющихся материалов. Получены результаты расчета модельных задач по определению напряженно-деформированного состояния слоистых пластин из анизотропных разносопротив-ляющихся материалов.
Ключевые слова: пластина, анизотропия, напряженно-деформированное состояние, разносопротивляемостъ, большие прогибы
Рассмотрим упругое равновесие прямоугольной трехслойной пластины, отнесенной к декартовой системе координат (рис. 1). Внешние слои пластины одинаковы по своим свойствам, при этом в произвольной точке каждого слоя одна из плоскостей упругой симметрии параллельна средин-
