CC BY
9
УДК 621.73.01
ВЛИЯНИЕ ТРЕНИЯ НА НАГРУЗКУ И ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ
А.Е. Никишкин
Приведены результаты компьютерного моделирования процесса обработки металлов давлением. Проанализировано влияние величины фактора трения на силовую нагрузку и износ поверхности инструмента при горячей объемной штамповке осесим-метричной детали.
Ключевые слова: нагрузка, трение, смазочный материал, сила, износ поверхности инструмента.
Любая операция обработки металлов давлением является сложным технологическим процессом, на течение которого влияет множество различных факторов [1-6]: конфигурация штампового инструмента; тип оборудования, на котором осуществляется штамповка; механические свойства деформируемого материала; температура при которой происходит формообразование; скорость деформаций;
трение в зонах контакта штамповой оснастки с заготовкой. Поэтому изучение данных факторов является одной из важнейших задач обработки металлов давлением. В данной же работе рассмотрено то, как влияет величина фактора трения на силу формообразующей операции и на износ внешней поверхности инструмента при горячем объемном деформировании цилиндрической заготовки (рис. 1, а) из стали 10, которое происходит при температуре 900°С. Сначала было проанализирован износ нижнего (рис. 2) и верхнего (рис. 3) инструментов при помощи программы QForm для разных значений факторов трения, которые равнялись 0 (рис. 2, а), 0,1 (рис. 2, б) и 0,3 (рис. 2, в).
а б
Рис. 1. Заготовка (а) и полуфабрикат (б), получаемые в результате объемной штамповки
Наибольшему износу в штампах подвергаются детали, контактирующие с заготовкой, причем в местах с наибольшей величиной давления.
Так, в рассматриваемых вариантах установлено, что фактор трения оказывает влияние на износ, причем при увеличении фактора трения с 0 до 0,3 износ как нижнего, так и верхнего инструмента уменьшается в отдельных местах с 0,0035 до 0,0014. Наибольшему износу подвержены края верхнего инструмента и плоскость, которой осуществляется давление. В нижнем инструменте наибольший износ наблюдается в выпуклости.
0.00050 о.ооыо п.ооозс о.ооого 0.00010 о.оосос
Макс. 0,00141 Мии, 0,00000
Рис. 2. Износ нижнего инструмента
0,00130 0.00120 0.00110 0.00100 0.00090 0.00080 0.00070 0.00060 0.00050 0.00040
а. ооозо о.ооого
О.ОООЮ 0.00000
Мгкс. 0.00139 Мин. 0.00000
а
б
0.00140 ОЛОШ
оллго 0.00110 ЛХ01СЮ
о.оомо
О.ООСвО
о.ооота 0.00060 о.а»» о.оомо о.ооозо О.00Ш о.ооот олокю
Мак. 0.СС1М1 Мии. О.ОООЮ
Рис. 3. Износ верхнего инструмента
582
в
в
Фактор трения = 0 Фактор трения = 0,1 Фактор трения = 0,3
Рис. 4. Технологическая сила
Технологическая сила процесса объемной штамповки растет с увеличением значения фактора трения, о чем свидетельствуют кривые на рис. 4. При этом изменение силы составляет 10% при увеличении фактора трения с 0 до 0,3. При этом график нагрузки имеет характерный для такого процесса вид и после первой секунды выходит на стационарную стадию. Таким образом, применение смазочных веществ при горячей объемной штамповки подобной детали (рис. 1, б) позволяет снизить силовую нагрузку.
Выводы:
1. Наибольшему износу в штампах подвергаются детали, контактирующие с заготовкой, причем в местах с наибольшей величиной давления.
2. Износ инструмента увеличивается с уменьшением фактора трения.
3. Технологическая сила процесса объемной штамповки растет с увеличением значения фактора трения.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Подтягин В.Э., Никишкин А.Е. Исследование напряжений в инструменте при горячей объемной штамповки трубных заготовок с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 186-188.
2. Гололобова Л.Е., Чупеткин И.В., Чижов И.А. Оценка напряженного состояния при одновременной реализации осадки и обратного выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 138141.
3. Никишкин А.Е. Анализ характера поведения материала при холодном обратном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 340-342.
4. Ло Синь, Евсюков С.А., Юй Чжунци. Исследования процесса вытяжки в коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 513-520.
5. Яковлев С.С. Анализ силовых режимов при рифлении внутренней поверхности оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 7. С. 13-16.
6. Яковлев С.С., Платонов В.И., Черняев А.В. Математическое моделирование операции изотермического обратного выдавливания анизотропных трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 75-84.
Никишкин Александр Евгеньевич, магистрант, тр/-Ы1а@,гатЪ1ег.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет
583
INFLUENCE OF FRICTION ON LOADING AND TOOL WEAR IN COLOR PUNCHING
The results of computer modeling of the metal forming process are presented. The influence of the value of the friction factor on the force load and wear of the tool surface during hot forging of an axisymmetric part is analyzed.
Key words: load, friction, lubricant, force, wear of the tool surface.
Nikishkin Alexandr Evgenevich, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Приведен технологический процесс получения горячекатаных и холоднокатаных сталей. Описаны основные сферы применения, особенности использования, классификации и способы обработки листовых деталей.
Ключевые слова: метал, сталь, холоднокатаная, горячекатаная, обработка, металлургия, давление, прокатка.
Прокатка является одним из самый часто применяемых способов ОМД. Большинство производимых металлургической промышленностью черных и цветных металлов подвергаются прокатке [1-3]. При этом прокатка бывает по способу проката
- продольная;
- поперечная;
- поперечно винтовая.
Помимо данной классификации очень важной является классификация по температуре нагрева:
- холодная;
- горячая.
A.E. Nikishkin
УДК 621.7
ПРОКАТКА СТАЛИ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
С. С. Яковлев
(рис. 1, 2):
Рис. 1. Схема прокатки: а - продольная; б - поперечная; в - поперечно винтовая
584
