CC BY
20
Хомченко Антон Васильевич, инженер-конструктор 1 кат., anton.homchenko@irkut.com, Россия, Москва, ПАО «Научно-производственная корпорация «Иркут»
BEHA VIOR OF THE SHALLO W COMPOSITE PANEL WITH INITIAL DEFECTS A T STRIKE INFL UENCE
A.L. Medvedsky, M.I. Martirosov, A. V. Khomchenko
Presented numerical modeling results of composite shallow cylindrical panel behavior at presence initial multiple interlaminar defects at strike influence. The analysis delamination after strike influence is carried out.
Key words: composite panel, interlaminar defect, strike influence, delamination.
Medvedsky Aleksandr Leonidovich, doctor of physical and mathematical sciences, docent, mdv66@mail.ru, Russia, Zhukovsky, Central Aerohydrodynamic Institute,
Martirosov Mikhail Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, vst@vst-st.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Khomchenko Anton Vasilevich, design engineer 1 category, anton. homchenko@irkut. com, Russia, Moscow, IRKUT CORPORATION
УДК 621.98; 539.376
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА БОЧКООБРАЗОВАНИЕ ПРИ СОВМЕЩЕНИИ ОСАДКИ И ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
Л.Е. Гололобова, И.В. Чупеткин, И. А. Чижов
В статье представлены результаты компьютерного моделирования совмещенного процесса осадки и обратного выдавливания цилиндрической заготовки из цветных специализированных сплавов. В ходе анализа результатов было выявлено формирование бочкообразности в осаживаемой части заготовки. В результате был проведен анализ влияния различных факторов на получение заготовки с минимальной бочкообразностью.
Ключевые слова: осадка, выдавливание, совмещение операций, бочкообразование, обработка давлением, исследование.
Как в общем, так и специальном машиностроении часто встречаются изделия, представляющие собой совокупность цилиндрических поверхностей различного диаметра. Например, различного рода фланцевые изделия, изделия типа «Цапфа» и т.д. Практическое использование данных видов изделий весьма широко. Они применяются, как и в ответственных узлах и агрегатах, так и там, где не требуются повышенные эксплуатационные характеристики. В случае применения их в узлах техники авиационно-космической области к таким изделиям предъявляются высокие требования по качеству и массе. Если рассматривать изготовление таких изделий пластическим формообразованием, то возникает целый ряд вопросов, касательно обеспечения формирования требуемой геометрии и обеспечения напряженно-деформированного состояния, на которые используя имеющиеся справочные данные сложно найти ответ. Изотермическая штамповка позволяет значительно сократить дефектообразование, снизить напряжения и давления операции. В этой связи было выполнено моделирование совмещенного процесса осадки и обратного выдавливания прутковых заготовок из алюминиевого сплава АМг6 и титанового сплава ВТ6С в программе QFORM. В процессе реализации данной операции реализуется сложное течение материала [1-3]. Схема процесса показана на рис. 1.
Для моделирования процесса осадки-выдавливания предполагалось в качестве материала заготовки применялись сплавы АМг6 (температура обработки 450°С) и ВТ6С (температура обработки 900°С). Предполагалось использование заготовок со следующими размерами: d0 = 50,55,60,65,70 мм; я = 1 мм; 10 мм; 15 мм ; И = 30, 50 мм; d1 = 30мм. Скорость перемещения инструмента У0 = 0,01 ...50 мм/с.
Рис. 1. Схема исследуемого процесса: 1 - нижний инструмент; 2 - матрица; 3 - заготовка
На рис. 2 представлена схема исследуемого процесса, полученная из используемого программного комплекса, позволяющая наглядно оценить его реализацию.
а б
Рис. 2. Схема процесса: а - до реализации; б - после реализации
Для перечисленных выше изменяемых в ходе моделирования параметров было выполнено исследование рассматриваемой операции. Анализируя полученные результаты было выявлено что в большинстве случаев при формировании фланца происходит бочкообразования.
В основном бочкообразование реализуется неравномерно с возможным формированием складок на торцах. Схемы, иллюстрирующие формирование бочки представлена на рис. 3-4. Все представленные ниже схемы соответствуют следующим условиям деформирования: скорость перемещения инструмента 50 мм/с, применение смазки, обеспечивающей коэффициент трения 0,3, диаметр выдавливаемого стержня ^ = 30 мм .
б
Рис. 3. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (йо = 50 мм): а - алюминиевый сплав АМг6; б - титановый сплав ВТ6С
Из представленных схем видно, что на характер бочкообразования и ее величину марка материла влияет не существенно (бочкообразование практически идентично). Так же установлено, что при постоянной величине диаметра стержня увеличение диаметра заготовки процесс идет более устойчиво -бочка во фланцевой части хоть и формируется, но образуется более равномерно, нет такого искажения фланцевой части как при меньших величинах диаметра заготовки.
164
б
Рис. 4. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (d0 = 70 мм): а - алюминиевый сплав АМг6; б - титановый сплав ВТ6С
В связи с этим были выполнены исследования, позволяющие выявить рациональные технологические параметры, позволяющие сделать процесс бочкообразования для заготовок меньших диаметров более стабильным. Для этого варьировались величины скорости деформирования. Схемы формирования изделия для разных скоростей деформирования показаны на рис. 5-6.
б
Рис. 5. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (d0 = 50 мм, алюминиевый
сплав АМг6): а - У0 = 50 мм/с; У0 = 0,1 мм/с
Как видно изданных схем снижение скорости деформирования более чем в 100 раз не приводит к принципиальным изменениям в геометрии фланца.
В дальнейшем мы попытались затруднить истечение металлав стержень путем изменения параметров трения на деформирующем инструменте - пуансоне и снижении его температуры. Трение на матрице (площадка для осадки) не изменялось. На рис. 7-8 представлены результаты исследований.
Рис. 7. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (й0 = 50 мм, V) = 0,1 мм/с, алюминиевый сплав АМг6): а -т = 0,3, Тпуанс = 450°С; т = 1
Т = 20°С
1 пуанс ^ С
б
Рис. 8. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (й0 = 50 мм, ¥0 = 0,1 мм/с, титановый сплав ВТ6С): а -т = 0,3, Тпуанс = 900°С;
б - т = 1 Тпуанс = 20°С
Как видно из данных рисунков для рассматриваемого диаметра заготовки увеличения трения и снижение рабочей температуры деформирующего инструмента положительно сказываются на формировании геометрии фланца.
В дальнейшем было выполнено изменение радиуса рабочего инструмента К . На рис. 9 представлены результаты исследований.
Как видно из представленного рисунка фланцевая часть для комбинированных параметров процесса, при которых усложняется истечение металла в стержень и увеличен радиус инструмента, отвечающий за переход фланца в стержень значительно улучшают условия формирования корректной геометрии фланца.
б
Рис. 9. Формирование бочкообразности во фланцевой части заготовки (d0 = 50 мм, у0 = 0,1 мм/с, алюминиевый сплав АМг6): а - ц = 1; Tпуанс = 20°С; R = 1мм ; б- ц = 1 ^^ = 20°С; R = 5мм
Было установлено что для рассматриваемого процесса коренным образом на формирование требуемой геометрии изделия влияет несколько параметров, наиболее важными из которых являются параметры трения и температуры на пуансоне (необходимо формирование такой величины трения, которое бы затрудняло истечение металла в стержень, за что так же отвечает и снижение температуры пуансона), изменения радиуса перехода фланца в стержень. Скорость и прочностные характеристики материала на формирование геометрии фланца хоть и оказывают влияние, но минимальное. Полученные результаты можно использовать при назначении условий деформирования для изготовления данной операцией схожих по геометрии изделий.
Список литературы
1. Чудин В.Н., Пасынков А. А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Куз-нечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
2. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я.А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.
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.
Гололобова Любовь Евгеньевна, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чупеткин Иван Валерьевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чижов Иван Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ON CASING FORMATION IN COMBINATION PRECIPITATION AND REVERSE EXTRUSION
L.E. Gololobova, I. V. Chupetkin, I.A. Chizhov
The article presents the results of computer simulation of the combined process of precipitation and reverse extrusion of a cylindrical billet from non-ferrous specialized alloys. During the analysis of the results, the formation of barrel formation in the upsetting part of the workpiece was revealed. As a result, an analysis was made of the influence of various factors on the preparation of a workpiece with minimal barrel-shaped.
Key words: sediment, extrusion, combination of operations, barrel formation, pressure treatment, research.
Gololobova Lyubov Evgenievna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chupetkin Ivan Valerievich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chizhov Ivan Alekseevich, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
