CC BY
73
вость формообразования тонколистового металла. М.: Машиностроение, 1974. 136 с.
Малиничев Евгений Сергеевич, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
NFLUENCE ANISOTROPY OF MECHANICAL PROPERTIES OF THE WORKPIECE MATERIAL ON MAGNETIC PULSE-STAMPING WITH FACES
Malenichev E.S.
Investigated the influence of the anisotropy of mechanical properties of the workpiece material on magnetic pulse stamping parts with faces. It is shown that with increasing anisotropy factor deformation process parameters increases, and with increasing anisotropy factor deformation parameters of the process are reduced. High degrees of deformation at the same energy Difficult-minute achieved with material, which r^ >1 and rq <1.
Key words: anisotropy, magnetic pulse forming, power voltage.
Malenichev Evgeniy Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State Universit.
УДК 621.938
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ФЛАНЦЕВ НА ТОРЦЕ И СТЕНКЕ ВНУТРЕННИХ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗАГОТОВОК
Д.Э. Басалаев, Э.П. Басалаев, К.Х. Нгуен
На базе метода конечных элементов проведено исследование процессов формирования фланцев на торцах и стенках полых цилиндров с помощью цифрового моделирования DEFORM-3D. Показано влияние геометрических факторов, технологической схемы, характеризующих форму и размеры заготовок, степень осадки, на силовые и деформационные параметры процесса и конечную форму получаемых изделий.
Ключевые слова: полые цилиндры, формообразование фланцев, DEFORM™-3D, Solidworks, матрица, пуансон, моделирование.
Расчетная схема процесса представлена на рис. 1. При применении МКЭ исследуемая модель представляется через узловые точки, связанные структурными элементами. При решении задачи на систему требовалось
наложить ряд ограничений (граничных условий), адекватно отражающих картину течения материала в процессе деформирования.
а б
Рис. 1. Получение фланцев на внутренних полых цилиндрических заготовках: а - на торце, б - на стенке
Исследовался процесс деформирования фланца полых заготовок из алюминия с маркой Д1 (Е - модуль Юнга, равный 0,72 МПа, Н - модуль упрочнения, равный 300 Мпа, оТ - предел текучести, равный 220 Мпа, и -коэффициент Пуассона, равный 0.3), внутренним диаметром 50 мм, высотой 32 мм и толщиной стенки 5 мм, трение ^ - на границах принималось равным 0,12.
Схема изменения знака деформации показпнп на рис. 2.
а
б
Рис. 2. Схема изменения знака деформации процесса формообразования фланцев на полых цилиндрических заготовках: а - на торце; б - на стенке
Для удобства анализа технологических процессов с чередованием
110
схем преимущественного растяжения и преимущественного сжатия уравнения запишем в виде
о =л/3Т0±—Ме , (1)
р, с и 2 Р,с
где ор с - напряжение течения при растяжении или сжатии; То - пластическая постоянная, равная пределу текучести материала при чистом сдвиге; ер с - деформации при растяжении и сжатии. Знак «+» относится к случаю
растяжения, а знак «-» - к случаю сжатия. В формуле показано, что напряжение уменьшается в случае сжатия и увеличивается в случае растяжения.
Так как из-за наличия радиального биения процесс формообразования фланцев перестает быть осесимметричным, необходимо моделировать всю заготовку, а не одно сечение. Поэтому необходимо 3Б-моделирование; т. е. для исследования процесса формирования фланца используется модель, которая представляет собой полную осесимметричную заготовку в 3Б. В связи с указанными факторами для моделирования выбран программный комплекс ВБЕОКМТМ-3Б V. 6.1, позволяющий моделировать процессы объёмной штамповки с использованием 3Б конечных элементов пирамидальной формы. Для создания геометрии деталей экспериментальных штампов и заготовок используем программный комплекс БОЬГО-WORKS 2010 (таблица).
Параметры моделирования
Материал заготовки AL - 1100, COLD [70F(20C)] (американский аналог алюминиевого сплава Д1)
Температура штамповки 200С
Реологические модели:
Заготовка У пругопластическая
Детали штампов Жесткие
Число конечных элементов сетки заготовки, тыс 5 О 8 о
Размер КЭ, мм .5 ,5 0,
Скорость деформирования, мм/сек 5
Шаг интегрирования, мм 0,075 и 0,025
Параметр остановки расчета:
Формообразование фланцев на торце Ход пуансона 6 (80 шагов)
Формообразование фланцев на стенке Ход пуансона 6 (200 шагов)
Выталкивание заготовки Ход выталкивателя 30 мм
Коэффициент трения
Смазанные поверхности (матрица - заготовка, правка - заготовка, пуансон - заготовка) 0,05 (смазка Литол - 24)
прочие поверхности 0,12
Диаграммы изменения знака деформации по точке в очаге деформации представлены на рис. 3-5.
а б
Рис. 3. Диаграмма изменения знака деформации по точке в очаге деформации по оси ОХ: а - на торце, б - на стенке
а б
Рис. 4. Диаграмма изменения знака деформации по точке в очаге деформации по оси ОУ а - на торце; б - на стенке
а б
Рис. 5. Диаграмма изменения знака деформации по точке в очаге деформации по оси 01: а - на торце, б - на стенке
112
На рис. 3 - 5, показано, что напряжение в точке очага деформации, по осям ОХ, 07 уменьшается и по оси ОУ увеличивается. Значит, по осям ОХ, 07 элементы заготовки сжимаются, по оси ОУ разжимаются (см. рис. 2).
Диаграммы повреждаемости процесса представлены на рис. 6.
а б
Рис. 6. Диаграмма повреждаемости процесса формообразования фланцев на полых цилиндрических заготовках: а - на торце, б - на стенке
Известно, что процесс существует только, когда индекс величины повреждаемости - в пределе [ 0,1]. На рис. 6 видно, что максимальная величина поверждаемости процесса меншее 1: а - кмах=0,854 и б - кмах=0,402. Диаграмма распределения силы представлены на рис. 7.
а б
Рис. 7. Диаграмма распределения силы процесса формообразования фланцев на полых цилиндрических заготовках: а - на торце; б - на стенке
Диаграмма распределения интенсивности деформации при формировании фланцев представлена на рис. 8.
а б
Рис. 8. Распределение интенсивности деформации при формировании фланцев: а - на торце, б - на стенке
Из приведенных рисунков видно, что, при формировании фланцев наибольшие значения интенсивности напряжений сосредоточены в элементах внутренней части заготовки.
Изделия в практике показаны на рис. 9.
Рис. 9. Изделия при формообразовании фланцев в полых цилиндрических заготовках: а - на торце; б - на стенке
Заключение. При формировании фланцев на торцах и стенках внутри полых цилиндров с большой толщиной очень трудно избежать нарушений в переходных частях изделий. Но с помощью цифрового моделирования DEFORM-3D можно найти оптимальные параметры, чтобы достич высокого качества изделий.
Список литературы
1.http://www.deform.com/products/deform-3d/
2. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. 2-е изд., пере-раб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.
3. Чижиков Ю.М. Теория подобия и моделирование процессов обработки металлов давлением. М., 1970. 296 с.
4. Колмогоров В. Л. Элементы теории физического моделирования процессов обработки металлов давлением, анализ размерностей, аналогии. Свердловск, 1975. 80 с.
5. Харитонов А. А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тула, 2002. 190 с.
6. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
Басалаев Дмитрий Эдуардович, канд. техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Басалаев Эдуард Птрович, д-р техн. наук, доц., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Нгуен, асп., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE THEORETICAL RESEARCH OF FORMING PROCESS OF A FLANGE INSIDE OF HOLLOW CYLINDERS
D.E. Basalaev, E.P. Basalaev, K.H. Nguen
Based on the finite element method, we did research of the formation of the flanges on the ends of the hollow cylinder with a digital simulation DEFORM-3D. The influence of geometrical factors was showed in characterizing the shape and size pieces, precipitation level, technological scheme for power and deformation parameters of the process and the final form of received products.
Key words: hollow cylinders, forming flanges, DEFORMTM-3D, Solidworks, Bottom Die, Top Die, modeling.
Basalaev Dmitry Eduardovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Basalaev Edward Ptrovich, doctor of technical sciences, professor, tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nguen K.H., tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
