CC BY
9
Исаева Анна Николаевна, соискатель, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
CRIMPING WITH EXPRESSION OF STEEL PIPE BILLET S.N. Larin, A.N. Isaeva, S.S. Yakovlev
The operation of cold crimping of a steel pipe billet has been investigated. A feature of the process under consideration is that the conical element of the product undergoes upsetting at the final stage of deformation. The influence of the deformation parameters on the flow of the operation under consideration is established.
Key words: crimping, extrusion, upsetting, shaping, research.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Isaeva Anna Nikolaevna, applicant, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-118-121
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ НА СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОРТОГОНАЛЬНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
С ПРОШИВКОЙ
Н С. Пасынкова, О.Ю. Гурова
Рассмотрена операция изготовления пустотелых тройников из титанового сплава ВТ6 посредством совмещения операций прошивки двумя перемещающимися выдавливания в ортогональном направлении. Исследовано влияние степеней деформации на значения сил на деформирующих пуансонах.
Ключевые слова: тройники, ортогональное выдавливание, формообразование.
Изготовление пустотелых тройников методами формообразования принято осуществлять за несколько операций. В частности - ортогональное выдавливание и прошивка. В работе рассмотрен процесс, позволяющих получить полуфабрикат тройника под дальнейшую обработку, получение которого реализуемо за одну операцию. Это обеспечивается путем воздействия на прутковые заготовки двумя перемещающимися пуансонами. При этом осуществляется истечение металла в зазор между инструментами и в отверстие в матрице, расположенное ортогонально перемещению пуансонов (рис. 1). Моделирование данной операции осуществлялось в программе DEFORM. На базе результатов моделирования было проанализировано изменение силовых режимов и получены закономерности влияния степеней деформации на значения сил на деформирующих пуансонах.
О О
О о
а
тжш» б
Рис. 1. Эскиз исследуемого процесса до начала рабочего хода (а) и после (б)
Заготовкой являлся пруток из сплава ВТ6 диаметром ^о = 40 мм. Диаметры рабочих отверстий матрицы принимались равными диаметру заготовки. Диаметры перемещающихся пуансонов принимались равными О = 24, 28, 32, 32 мм. Диаметр неподвижного пуансона О2 = 24, 28, 32, 32 мм. Деформирование осуществлялось в
горячих условиях. Заготовка нагревалась до температуры 900°С . Скорость деформирования принималась равной 5.. .50 мм/мин.
Основное внимание в статье было уделено оценке изменения сил на деформирующих пуансона при разных соотношениях размеров и скороятх деформирования.
На рис. 2 показан полученный в ходе исследований график зависимости сил на горизонтальных пуансонах в течении времени деформирования для разных скоростей их перемещений.
Р. Н
3\ 2\ к
\ \ \
О 0,2 0,4 0,6 0,8
Рис. 2. График зависимости Р, кН от относительного хода горизонтальных пуансонов И = Итек / Икон 1 - V = 5мм / мин; 2 - V = 20мм / мин;
3 - V = 50мм / мин
В плане закономерности изменения сил процесс можно разделить на три этапа: интенсивный рост сил (в интервале И = 0...0,3), связанный с нестационарной стадией деформирования; стационарная стадия, на которой сила деформирования практически не меняется; окончательная стация, на которой сила начинает интенсивно расти (в интервале И = 0,8...1,0).
Установлено, что при медленных скоростях формоизменения последняя стадия не так сильно выражена, как при больших скоростях. Сила деформирования при увеличении скорости перемещения инструмента с 5 мм/мин до 50 мм/мин увеличивается в 2,5 раза.
Выполнена оценка влияния относительных диаметров деформирующих пуансона в горизонтальном dl и вертикальном d2 направлениях для разных величин скруг-ления их кромок.
На рис. 3 дана зависимость влияния диаметров деформирующих пуансона в горизонтальном и вертикальном й2 направлениях на величины сил.
Р,кН
900 800 700 600 500 400 300 200 100
О _
0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 ^
Рис. 3. График зависимости Р, кН от относительного диаметра (г = 1 мм)
1 - й2 = 0,6; 2 - й2 = 0,7; 3 - й2 = 0,8; 4 - й2 = 0,9
Р,кН
800 700 600 500 400 300 200 100 О
0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 ¿/^
Рис. 4. График зависимости Р, кН от относительного диаметра ^ (г = 5 мм)
1 - й2 = 0,6; 2 - й2 = 0,7; 3 - й2 = 0,8; 4 - й2 = 0,9
Установлено, что при минимальных значениях относительных диаметров деформирующих пуансона в горизонтальном направлении с ростом относительного
диаметра в вертикальном й 2 направлении не оказывает влияние на значения силы. С ростом величины влияние й 2 становится заметнее. При = 0,9 с увеличением й 2 с ,06 до 0,9 сила растет в 3 раза. С ростом ^ с ,06 до 0,9 сила растет в 2,5...7 раз. Увеличение скругления кромок с 1 до 5 мм приводит к снижению сил на 10.12%. На рис. 5 представлена зависимость изменения сжимающих напряжений от относительных диаметров деформирующих пуансона в горизонтальном й.1 и вертикальном
й 2 направлениях для разных величин скругления их кромок.
<г,МПа
350 300 250 200 150 100 50 О
1 2 3 4\
\
с1
1
Рис. 5. График зависимости с, МПа от относительного диаметра ^ (Г = 1 мм)
1 - й2 = 0,6; 2 - й2 = 0,7; 3 - й2 = 0,8; 4 - й2 = 0,9
120
Установлено, что до величины d1, равной 0,75 сжимающие напряжения практически не меняются. При значении di, большем чем 0,75 величины сжимающих напряжений увеличиваются в 2 раза.
Выполненное исследование позволило выявит рациональные параметры, при которых процесс наиболее эффективен. Так наилучшими с точки зрения обеспечения сил являются: величины относительных диаметров di = 0,7...0,82; d2 = 0,8...0,85 и
скорости деформирования V = 5...20 мм / мин.
Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8
Список литературы
1. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
2. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 10. С. 440-445.
3. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
4. Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. №10. С. 462-465
Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гурова Ольга Юрьевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE INFLUENCE OF THE DEGREE OF DEFORMATION ON THE POWER REGIMES OF ISOTHERMAL ORTHOGONAL EXTRUSION WITH A PIPE
N.S. Pasynkova, O.Yu. Gurov
The operation of making hollow tees from VT6 titanium alloy by combining the piercing operations with two moving extrusions in the orthogonal direction is considered. The influence of the degrees of deformation on the values of forces on deforming punches is investigated.
Key words: tees, orthogonal extrusion, shaping.
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Gurova Olga Yurievna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
