CC BY
12
4. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.
5. Ларин С.Н., Пасынков А.А., Яковлев С.С. Оценка напряженно-деформированного состояния заготовки при вытяжке через сложнопрофильную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 10. С. 466-470.
6. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1977. 317 с.
7. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение.1979.
520 с.
Подтягин Валентин Эдуардович, магистрант, mpf-tula@,rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN BILLETS AND PUNCHING RIGGES
DURING BACK EXPRESSION
V.E. Podtyagin
The scheme of distribution and values of temperatures in the workpiece and die tooling during the implementation of various types of back extrusion is considered. The influence of the temperatures of stamping on the geometry of the semi-finished product and the technological force required for deformation is estimated.
Key words: research, stamping, forming, back extrusion, extrusion.
Podtyagin Valentin Eduardovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ РАЗЛИЧНЫМИ
МЕТОДАМИ ОМД
ИВ. Юрков
Проводится сравнительный анализ деталей, полученных различными методами обработки металлов давлением на предмет повреждаемости материала, возникающих средних напряжений и возможного дефектообразования как в самом изделии, так и на его поверхностях.
Ключевые слова: штамповка, сравнение, выдавливание, объёмная штамповка, комбинированное выдавливание, обратное выдавливание, осадка.
Разработка технологии изготовления детали методами обработки металлов давлением является сложным процессом, в связи с тем, что одну и ту же деталь можно штамповать разными способами, при разных условиях и из отличающихся заготовок. И зачастую изменение технологии изготовления на другую позволяет увеличить технологичность процесса, снизить силу формоизменения, улучшить качество полуфабриката [1-7]. Поэтому исследования в области сравнения и анализа различных методов и технологий являются важными работами, нацеленными на улучшение существующих технологических процессов. В данном случае проводится сравнение двух методов получения втулки с полостью: комбинированное выдавливание в открытом штампе и обратное выдавливание с элементами осадки. Эти процессы можно производить как в режиме холодной, так и в режиме горячей штамповки. Однако большинство процессов выдавливания стальных изделий проводятся в горячем состоянии для повышения пластичности материала, снижения вероятности разрушения материала и уменьшения технологической силы, поэтому будет проводиться исследование именно горячей штамповки
477
Сравнение можно проводить несколькими способами: аналитический метод, экспериментальный и компьютерный. Аналитический весьма трудоемок и имеет низкую точность, эксперимент - дорогостоящий и низкопроизводительный. В то время как компьютерное моделирование позволяет оценить большое число параметров за короткий промежуток времени. Поэтому анализ горячего выдавливания будет проводиться в условиях компьютерного моделирования в программе QForm. Оценивались средние напряжения, поля возможных дефектов и величина параметра Кокрофта-Латам при изготовлении одной и той же детали при температуре 1150 градусов из стали 10. Температура инструмента равнялась температуре заготовки. Для сравнения технологий были выбраны несколько параметров: величина Кокрофт-Латам (рис. 1), средние напряжения (рис. 2) и поля Garfield, так как эти характеристики прямо или косвенно показывают возможное дефектообразование.
Рис. 1. Распределение параметра Кокрофт-Латам
Величины параметра Кокрофт-Латам и их распределение сильно отличаются у рассматриваемых полуфабрикатов. Так при комбинированном выдавливании (рис. 1, а) величина параметра достигает 1 ед., что в 2 раза выше, чем при обратном выдавливании.
Рис. 2. Средние напряжения
От метода штамповки сильно зависит напряженное состояние в заготовке, и может значительно отличаться не только величина средних напряжений, но и ее характер. Так при обратном выдавливании в большей части заготовки преобладают сжимающие напряжения, а при комбинированном присутствуют и растягивающие, и сжимающие.
Поля Garfield показывают возможность образования поверхностных браков и дефектов в изделии. В данном случае количественная характеристика у разных процессов почти идентична, однако характер распределения сильно отличается. При комбинированном выдавливании (рис. 3, а) возможно образование дефектов на донной части втулки, а при обратном -во внутренней полости.
б
а
б
Рис. 3. Поля Garfield
Таким образом, сравнивая описанные выше технологии можно сделать следующие
выводы:
1. Разные методы позволяют получить одни и те же детали по форме, но качество и другие параметры могут сильно отличаться.
2. Величина Кокрофт-Латам выше при комбинированном выдавливании, что может сказаться на вероятности разрушения материала в области с большим значением этой характеристики.
3. Также для комбинированного выдавливания характерно наличие как сжимающих, так и растягивающих напряжений, в то время как при обратном выдавливании основную массу составляют именно сжимающие напряжения, что в теории благоприятно сказывается на качестве изделия.
4. Поля Garfield показывают преимущество комбинированного выдавливания над обратным.
Подводя итог, в рассматриваемых технологических процессах при выставленных начальных значениях по анализируемым параметрам преимущество за способом обратного выдавливания, поэтому более целесообразно использовать последний вариант.
Список литературы
1. Богодухов С.И. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении: учеб. пособие для студ. Вузов / С.И. Богодухов, А.Д. Проскурин, Р.М. Сулейманов и др.; под общ. ред. С.И. Богодухова. Старый Оскол: ТНТ (Тонкие наукоемкие технологии), 2010. 559 с.
2. Колесов С.Н., Колесов И.С. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов. М.: Высшая школа, 2004. 518 с.
3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. Ле-нингр. отд-ние, 1979. 520 с.
4. Ковка и штамповка: справочник. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка. / под общ. ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. В 4 т. Т. 1. 717 с.
5. Ковка и штамповка: справочник. Горячая объемная штамповка. Ковка. / Под общ. ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. В 4 т. Т. 2. 720 с.
6. Ковка и объемная штамповка стали / Под общ. ред. М.В. Сторожева. М.: Машиностроение, 1967. В 2 т. Т. 2. 450 с.
7. Яковлев С.С. Анализ методов получения деталей типа втулка // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 572-576.
479
а
Юрков Иван Владимирович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPARATIVE ANALYSIS OF PARTS OBTAINED BY DIFFERENT OMD METHODS
I.V. Yurkov
A comparative analysis of parts obtained by various methods of metal processing by pressure is carried out for damage to the material, arising medium stresses and possible defect formation both in the product itself and on its surfaces.
Key words: stamping, comparison, extrusion, bulk stamping, combined extrusion, back extrusion, upsetting.
Yurkov Ivan Vladimirivich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-11-480-485
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РИФЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТОМ ОГРАНИЧЕННОЙ ДЛИНЫ
С.С. Яковлев
Проводится анализ данных о полях GartfieШ, Cockcroft-Latham и температурах в полуфабрикате при реализации рифления методом локального деформирования инструментами ограниченной длины с различными зазорами между рабочей оправкой и заготовкой.
Ключевые слова: рифление, сетка рифлей, цилиндрическая заготовка, Gartfield, сетка рифлей, давление, локальное деформирование, Cockcroft-Latham, трение.
Применение современных программных комплексов и математического моделирования в процессах обработки металлов давлением обусловлено необходимостью комплексной оценки процессов, которые зачастую трудно или невозможно выполнить при проведении физических экспериментов [1,2]. Поэтому в данной работе будет проведено исследование влияния зазора между рабочим инструментом и заготовкой при рифлении локальным формоизменением инструментом ограниченной длины [3-5] с помощью программного комплекса QForm. Было проведено компьютерное моделирование, которое является аналогичным проведенному ранее в программе DeForm [5], что обусловлено необходимостью более детального и обширного сравнения разных инструментов и исследования происходящих процессов при деформировании.
В результате моделирования были получены распределения температур в заготовке (рис. 1), поля Gartfíeld (рис. 2) и поля Сосксгой^аШат (рис. 3). Получены данные для рабочей оправки типа III [5] для различных по величинам зазоров, которое составляли 0, 0,15, 0,3 и 0,5 мм. Оценка температур необходима для исследования влияния зазора на рост температуры в процессе деформирования, поля Gartfíeld показывают возможные дефекты на внешней поверхности заготовки, а Сосксгой^аШат показывает величину, схожую с величиной повреждаемости.
В результате формоизменения повышается температура в заготовке, при этом температура увеличивается локально, так как реализуется локальное деформирование. При этом наибольшая площадь, на которой повышается температура наблюдается при беззазорном формоизменении, что объясняется большей площадью контакта заготовки и оправки. При этом максимальная температура в заготовке также наблюдается при использовании оправки без зазора и достигает 180°С в очаге деформации. Наибольшая же температура при зазоре 0,5 мм составляет 140°С.
