CC BY
6
УДК 621.983
ВЛИЯНИЕ ЧИСЛА КЛИНОВЫХ СПИРАЛЬНЫХ ВЫСТУПОВ МАТРИЦЫ НА НЕОДНОРОДНОСТЬ ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ВЫТЯЖКЕ С ЛОКАЛЬНЫМ УТОНЕНИЕМ
Проанализировано влияние числа многозаходных спиральных клиновых выступов матрицы на интенсивности деформаций и интенсивности напряжений при вытяжке с локальным утонением. Выполнено компьютерное моделирование вытяжки методом конечных элементов в программе ОРогт.
Ключевые слова: интенсивность напряжений, интенсивность деформагцт, технологическая сила, ОРогт, неоднородность спиральные клиновые выступы, угол подъёма, рифля.
В числе важных задач промышленности находится разработка новых технологических процессов, с использованием передовых методов обработки металлов давлением. Одним из таких способов является получение наружной рифленой поверхности на цилиндрической оболочке [1, 2]. Отличительной чертой данного метода является вытяжка с локальным утонением через матрицы с многозаходными спиральными выступами клиновой формы по периметру рабочего пояска. Полуфабрикат, получаемый локальным утонением на первом переходе представлен на рис. 1.
Рис. 1. Полуфабрикат детали с рифлями, получаемыми вытяжкой с локальным утонением через матрицу с многозаходными спиральными клиновыми
выступами с углом подъема 40
Для исследования было проведено компьютерное моделирование процесса в (ЗРогт [3]. В качестве исходных параметров расчета было принято следующее: материал заготовки - сталь 10 (изотропный). Заготовка представляла собой стакан диаметром 36 мм, толщиной 3 мм.
Исследование интенсивности деформаций и напряжений производилось в двух точках, а именно в середине толщины заготовки в месте наибольшего (Р1) и наименьшего (Р0) утонения стенки (рис. 1) в зависимости от числа спиральных выступов: 12, 16, 20 и 24, угол подъема которых составлял всегда 40°. Высота выступов - 2 мм.
В процессе такой вытяжки происходит локальное деформирование участков, что приводит к возникновению значительных сдвиговых деформаций в окружном и меридиональном направлении [4]. Подтверждением этого является наличие неоднородного поля напряжений и деформаций (рис. 2).
Неоднородность полей интенсивности напряжений на локальных участках заготовки характеризуется показателем неоднородности:
С.С. Яковлев, И.А. Чижов, А.С. Архипцев
I
Д<74 =
(1)
где (71тах и а1тт ~ соответственно максимальное и минимальное значение интенсивности напряжения. Неоднородность полей интенсивности деформаций считается аналогично.
Рис. 2. Поле: а — интенсивности напряжений; б — интенсивности деформаций, в момент прохождения через матрицу с многозаходными спиральными клиновыми
выступами по периметру рабочего пояска
Данные, полученные в результате компьютерного моделирования и расчетные значения показателей неоднородности приведены в таблице.
Значения интенсивности напряжений и деформаций в точках РО и Р1 в зависимости от числа спиральных выступов матрицы
Число выступов Деформации г Напряжения о, МПа
Выступ (точка Р1) Впадина (точка Р0) Показатель неоднородности, % Выступ (точка Р1) Впадина (точка Р0) Показатель неоднородности, %
12 0,96 0,64 40 538 514 4,6
16 0,83 0,66 22,8 551 532 3,5
20 0,85 0,68 22 521 496 5
24 0,89 0,78 13,2 554 536 3,3
Используя данные, представленные в таблице, были сделаны графики интенсивности деформаций и напряжений и показателей неоднородности, представленные на рис. 3, 4 и 5 соответственно.
■РО Р1
16 20 Количество выступов
Рис. 3. Изменение интенсивности деформаций в точках РО и Р1 при вытяжке с локальным утонением в матрицах с различным числом спиральных выступов по периметру рабочего пояска
P0 P1
16 20 Количество выступов
Рис. 4. Изменение интенсивности напряжений в точках Р0 и Р1 при вытяжке с локальным утонением в матрицах с различным числом спиральных выступов по периметру рабочего пояска
-деформация -напряжения
16 20 Количество выступов
Рис. 5. Показатели неоднородности интенсивности напряжений и деформаций
Выводы:
1. Из графиков следует, что наибольшая неоднородность интенсивности деформаций возникает при числе спиральных выступов равным 12, с показателем неоднородности 40 %, а меньше всего при 24 клиновых выступов с показателями неоднородности 13,2 %.
2. Число спиральных клиновых выступов в данном случае не оказывает существенного влияния на показатель неоднородности интенсивности напряжений.
3. Неоднородность поля интенсивности напряжений приводит к увеличению неоднородности поля интенсивности деформаций и возникновению дополнительных сдвиговых деформаций, в следствии чего улучшаются эксплуатационные характеристики готового изделия.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Коротков В. А. Способ получения рифлей на внешней поверхности цилиндрических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. №7. С. 306-308.
2. Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки. Патент РФ №2655555, кл. В21С 37/20 / Иванов Ю.А., Коротков В.А., Кухарь В.Д., Ларин С.Н., Митин О.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. // Опубл. 28.05. 2018. Бюл. №16.
3. QForm [Электронный ресурс] URL: http://www.qform3d.ru/products/qform (дата обращения: 15.12.2018).
4. Theory of Metal Forming Plasticity: Classical and Advanced Topics / Andrzej Sluzalec - 1st ed. Springer, 2010. 278 p.
Яковлев Сергей Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чижов Иван Алексеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Архипцев Антон Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF THE NUMBER OF V-BALTED SPIRAL MATCHES OF THE MATRIX ON THE INHOMOGENEITY OF THE FIELD OF STRESSES AND DEFORMATIONS DRAWING WITH LOCAL DECOMPOSITION
S.S. Yakovlev, I.A. Chizhov, A.S. Arkhiptsev
The effect of the number of multiple spiral wedge protrusions of the matrix on the strain intensity and stress intensity upon extraction with local thinning is analyzed. Computer simulation of the hood using the finite element method in the QForm program was performed.
Key words: stress intensity, strain intensity, technological force, QForm, inhomoge-neity, spiral wedge protrusions, lifting angle, flute.
Yakovlev Sergey Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chizhov Ivan Alekseevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Arkhiptsev Anton Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043, 539.376
ВЫДАВЛИВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО КОЛЬЦЕВОГО РЕБРА НА КОРПУСНОЙ
ОБЕЧАЙКЕ
А.В. Черняев, В.А. Гладков
Рассмотрен процесс выдавливания внутренних ребер на цилиндрической обечайке корпуса. Даны соотношения для расчета режима технологии. Принято состояние вязкопластичности, использован энергетический метод расчета.
Ключевые слова: выдавливание, вязко-пластичность, деформации, напряжения, давление, повреждаемость.
Корпуса ряда изделий специальной техники состоят из обечаек с внутренними поперечными ребрами жесткости. Обечайка и ребра по условиям прочности являются монолитной конструкцией из высокопрочных сплавов. Традиционная технология изготовления - резание. Повышение эффективности производства названных обечаек может быть достигнуто за счет применения технологии обработки давлением, которая
259
