CC BY
31
Бегов Павел Юрьевич, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula aramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, доц., aleksey.n.paskoamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FRICTION INFLUENCE IN THE RETURN EXTRUSION PROCESS OF THE RECTANGULAR PROFILE WAVE GUIDES
P. U. Begov, V.D. Kuchar, A.N. Pasko
Results of research of influence offriction in the process ofproduction of the rectangular profile waveguide tubes hy a method of the return extrusion, with use of the program QForm 2D/3D complex are presented.
Key words: wave guide, return extrusion, method of finite elements.
Begov Pavel Jur'evich, postgraduate, Boyko-OA ayandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, mpf-tula@ramhler. ru,, Russia, Tula, Tula State University,
Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, aleksey. n.pasko@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК. 621.7, 539.3
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПЛОСКОЙ КРУГЛОЙ ЗАГОТОВКИ В КОЛЬЦЕВУЮ МАТРИЦУ С ПОЛУЧЕНИЕМ ДЕТАЛИ ТИПА «ПОЛУТОР» СФЕРИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ В МЕРИДИАНАЛЬНОМ СЕЧЕНИИ
В. Д. Кухарь, А.Н. Пасько, О. А. Екимова
Рассматривается напряженно-деформированное состояние и силовые параметры процесса деформирования плоской круглой заготовки.
Ключевые слова: вытяжка, кольцевая матрица.
Процесс пластического формообразования детали типа «полутор» из плоской кольцевой заготовки характеризуется тем, что в процессе формоизменения на внешнем контуре детали реализуется операция вытяжки, а на внутреннем - операция раздачи [1, 2, 3]. Однако в результате получае-
мая деталь имеет на внутреннем диаметре сложное напряженно-деформированное состояние, что повышает риск возникновения разрушений. А так же наблюдается разность в высоте стенок готового изделия. В связи с этим исследуем процесс вытяжки детали типа «полутор» из плоской заготовки с аналогичными схемами нагружения. Так как заготовка сплошная, то по внутреннему диаметру заготовки применяется прижим, а так же и по внешнему контуру, в зависимости от геометрии используемого пуансона.
Для достижения кольцевой формы готового изделия необходима операция обрезки внутренней части полуфабриката, как показано на рис. 1.
На рис. 2 показана деталь типа «полутор», которая является осесимметричным телом, поэтому, основываясь на результате исследования представленных [1], для сокращения объема вычислений будем моделировать формоизменение сектора этой детали с наложением соответствующих ограничивающих условий.
В качестве заготовки принят круг из сплава Д16 [1] диаметром Б=234мм толщиной Н=2мм.
Формоизменение заготовки осуществляется кольцевым пуансоном со сферической торцевой поверхностью, радиус которой составляет ширины кольцевой части пуансона. Геометрические параметры пуансона и матрицы и заготовки представлены на рис. 2.2[1]. В нашем случае числовые значения указанных величин будут следующими: Бп=220мм,
йп=180мм, Ь=20мм, Бм=225,2мм, dм=174,8мм.. Расчетная схема операции
Рис. 1 Схема обрезки полуфабриката
Рис. 2 Деталь типа «полутор»
показана на рис. 3.
ГТ
3
- 2
г
Рис. 3 Расчетная схема операции: 1-пуансон; 2- заготовка; 3-прижим;
4-кольцевая матрица
В качестве оборудования примем механический пресс номинальной силой - 10 МЫ с количеством ходов в минуту - 35, и ходом пресса - 381 мм. Температура заготовки в процессе деформирования постоянная и составляет 20 0С. Так как данный сплав относится к алюминиевым, то выбираем в качестве смазки минеральное масло: фактор трения - 0,15, коэффициент теплопередачи 7500Вт/м*м*К.
Операция вытяжки рассматривается как переход тонкой плоской заготовки формы от исходной к детали типа «полутор».
Так как в процессе расчета система ХУ7 остается неизменной то оценку напряженно-деформированного состоянии заготовки будем производить для материальных точек лежащих в плоскости Х7 совпадающей с меридиональным сечением. Так как в процессе формоизмения материальные волокна в этом сечении не только деформироруются но и поворачиваются, то судить о деформированном состоянии будем по накопленной интенсивности деформаций точек, и деформации еуу которые в нашем случае совпадают с окружной деформацией заготовки.
Меридиональное сечение совпадает с плоскостью Х7. Так как в процессе расчета система координат ХУ7 остается неподвижной, о деформированном состоянии заготовки будем судить по величине деформации еуу и величине накопленной пластической деформации.
Анализ полученных результатов по накопленной деформации показывает (рис. 4), что наибольшая степень деформации находится сгибе.
Картина окружной деформации еуу (рис. 5) показала, что на всем торообразном участке получаемой детали находятся сжимающие деформации. Максимальные значения наблюдаются на внешнем диаметре полу-
чаемого изделия и не превышают 5%.
Рис. 4 Накопленная пластическая деформация в меридиональном
сечении
I
I
0.03 03
Рис. 5 Пластическая деформация еуу в меридиональном сечении
Таким образом, формообразование детали типа «полутор» из плоской круглой заготовки осуществляется только операцией вытяжки (рис.
5).
На рис. 6 показаны лагранжевые линии в меридиональном сечении, которые показывают картину течения металла. В данном варианте центральная часть остается неизменной. Линии параллельные оси О7 в тороб-разной составляющей изделия после деформирования имеют криволинейный вид, наибольшие изменения претерпевают линии находящиеся на внешнем крае. Следовательно, это подтверждает, что формообразование детали типа «полутор» из плоской круглой заготовки осуществляется операцией вытяжки.
Рис. 6 Лагранжевые линии в меридиональном сечении
Гидростатическое давление (среднее напряжение) в торобразной части полуфабриката в процессе нагружения является постоянно сжимающим. Только в зоне сгиба на внутренней части матрицы наблюдаются растягивающие напряжения (рис. 7). Из этого можно прогнозировать отсутствие разрушений во всей торообразной части получаемого изделия.
Рис. 7. Среднее напряжение в меридиональном сечении полутора (МПа)
Так как при сгибе на внутреннем радиусе матрицы во внешнем слое заготовки присутствуют растягивающие напряжения, рассмотрим более подробно напряженно-деформированное состояние в точке №1 (рис. 8).
Рис. 8 Характерная точка в меридиональном сечении
386
Накопленная степень деформации в этой точке составляет 0,025 (рис. 9, а), что на 5% меньше чем при аналогичном формоизменении плоской кольцевой заготовки [1].
1с
Рис. 9 Показатели напряженно-деформированного состояния в точке №1; а -1- накопленная степень деформации;
2 - интенсивностьскоростей деформаций; б - 1-интенсивность напряжений; 2 - среднее напряжение
Интенсивность скоростей деформации 16 1/с. Пересечение графиков (рис. 9, а) происходит при окончании формообразования торообразной части изделия, т.е. когда внешний диаметр заготовки спуститься с рабочего пояска вытяжной матрицы.
Однако интенсивность напряжений составляет 240МПа. Среднее напряжение составляет 50 МПа, что меньше чем при аналогичном формоизменении плоской кольцевой заготовки.
р,
мн
0 0.01 о.с 2 А
Рис. 10. Силовые параметры процесса, зависимость усилия от рабочего хода пуансона
На графике усилие-путь (рис. 10) видим, что для реализации данной операции требуется технологическая сила 0,14МПа. Максимальное усилие реализуется, в момент схода внешней кромки заготовки с горизонтальной плоскости матрицы на соответствующий радиус скругления.
Список литературы
1. Кухарь В. Д., Пасько А.Н., Екимова О.А. Теоретическое исследование комбинированного процесса вытяжки и отбортовки в кольцевую матрицу полусферического профиля // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула; ТулГУ. 2013. Вып. 8. С. 356 - 364.
2. Кухарь В.Д., Пасько А.Н., Екимова О.А. Теоретическое исследование комбинированного процесса вытяжки и отбортовки в кольцевую матрицу с получением детали типа “полутор” с цилиндрическими стенками // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула; ТулГУ, 2013. Вып. 8. С. 369 - 375.
3. Кухарь В. Д., Пасько А.Н., Екимова О.А. Теоретическое исследование комбинированного процесса вытяжки и отбортовки в кольцевую матрицу с получением детали типа “полутор” с П-образным профилем в меридиональном сечении // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула; ТулГУ, 2013. Вып. 9. С. 365 - 370.
4. Биба Н. А., Стебунов С. А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением // CAD/CAM/CAE Observer No 8 (44), 2008, ISSN 1407-7183.
5. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, доц., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Екимова Оксана Анатольевна, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ORETICAL STUDY OF THE DEFORMATION OF A FLAT ROUND BILLETS IN A CIRCULAR MATRIX WITH OBTAINING THE PARTS OF THE TYPE «POLUTOR» SPHERICAL PROFILE IN MERIDIAN SECTION
V.D. Kuchar, A.N. Pasko, O.A. Ekimova
Discusses the stress-strain state and force parameters ofprocess of deformation of a flat round billet.
Key words: kitchen, ring matrix.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, aleksey. n.pasko@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ekimova Oksana Anatol'evna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 621.983; 539.974
ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОНКОЙ ПОЛОСЫ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПРАВКЕ С ПОВЫШЕННЫМИ
УДЛИНЕНИЯМИ
К.С. Ремнев
Показано влияние механических свойств (констант кривой упрочнения) тонкой полосы на устойчивость при правке растяжением с повышенными удлинениями.
Ключевые слова: анизотропия, упрочнение, правка, растяжение, напряжение, деформация, устойчивость.
Правка растяжением позволяет получать высокую степень плоскостности тонких широких полос и листов из высокопрочных сталей и специальных сплавов, правка которых другими способами не дает удовлетворительных результатов [1, 2].
В работах [2, 3] получены основные уравнения и соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний, а также определены условия устойчивого протекания операции правки растяжением с повышенными удлинениями полосы из материала, обладающего плоскостной
