CC BY
5
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-10-385-388
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ
Л.В. Каркач
Программы для математического моделирования имеют широкие возможности, в том числе и в области решения проблем обработки металлов давления, которые представлены большим числом видов операций и их комбинаций, что приводит к необходимости их комплексного изучения. Разделяют операции листовой и объемной штамповки, так процесс раздачи трубной заготовки является операцией листовой штамповки, и может быть осуществлен в комбинации с отгибанием кромки, что приводит к значительному усложнению самой операции и, как следствие, исследованию операции. Такой процесс имеет сложное течение материала и из-за высокой сложности процесса может произойти потеря устойчивости заготовки. Поэтому в данной работе проводится исследование процесса с помощью компьютерного моделирования при разных условиях трения. Анализируются формы получаемых изделий, технологические силы и повреждаемости при всех вариантах трения. Приводятся графики нагрузки, форма получаемого изделия, а также изображения распределения повреждаемости по материалу детали. Анализируются возможные дальнейшие исследования этого процесса.
Ключевые слова: раздача, деформирование, повреждаемость, краевая часть, технологическая сила, трубная заготовка.
Трение в процессах обработки металлов давлением играет важную роль, от этого фактора зависит качество получаемого изделия, технологическая сила операции, износ инструмента и прочие параметры процессов [1-3]. Поэтому исследования влияние этого фактора на производственные процессы является важной задачей, особенно данный вопрос затрагивает процессы листовой штамповки, в которых трение играет очень важную роль. Однако исследование процессов ОМД с точки зрения трения очень сложны в экспериментальном плане, поэтому все чаще используются компьютерные моделирования.
Программы для математического моделирования имеют широкие возможности, в том числе и в области решения проблем обработки металлов давления, которые представлены большим числом видов операций и их комбинаций, что приводит к необходимости их комплексного изучения. Разделяют операции листовой и объемной штамповки, так процесс раздачи трубной заготовки является операцией листовой штамповки, и может быть осуществлен в комбинации с отгибанием кромки, что приводит к значительному усложнению самой операции и, как следствие, исследованию операции. Такой процесс имеет сложное напряженно-деформированное состояние материала и из-за высокой сложности процесса может произойти потеря устойчивости заготовки. Поэтому в данной работе проводится исследование процесса с помощью компьютерного моделирования при разных условиях трения. Был выбран QFoIm, который имеет широкие функциональные возможности [4-10]. В это программе замоделирован процесс раздачи и изгибом кромки при разных режимах трения, при этом Трение Кулона равно 0,1, 0,2 и 0,3. Было получено изображение детали (рис. 1), также на рисунке приведен пуансон.
« <2 Г
Рис. 1. Получаемая деталь и пуансон
Было установлено, что при всех рассматриваемых трениях деталь имеет одинаковую форму, то есть установлено, что на форму и размеры деталей при раздаче и отгибе трение не влияет. Далее были рассмотрены технологические силы процессов при разном трении (рис. 2).
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 10
4 3 5
^ 2,5 га ">
с 2 5 1,5 2_
0,5 ______-----С^Г '
0 0,02 0,01 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 Время, секунды
-0,1 0,2 -0,3
Рис. 2. Технологическая сила
Как и следовало ожидать, с увеличением фактора трения повышается и технологическая сила. При этом сила отличается примерно на 30% в зависимости от коэффициента трения. Также важной частью исследований является повреждаемость (рис. 3).
Рис. 3. Повреждаемость
Трение на повреждаемость в данном случае не сыграло никой роли и на рис. 3 приведена повреждаемость для одного из рассматриваемых случаев. Достигает эта характеристика величины 0,4, что допустимо для деталей не ответственного назначения, при этом повреждаемость отмечается только в верхней части изогнутого материала.
Таким образом установлено, что трение оказывает влияние на технологическую силу и с ее увеличением возрастает нагрузка, однако форма получаемого изделия, а также повреждаемость материала не меняется. Что свидетельствует о малозначительном влиянии трения на процесс, однако стоит изучить напряженное и деформированное состояние в материале, а также вероятность образования дефектов и другие характеристики процесса.
Список литературы
1. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
3. Шишкин Д.О., Петров П.А. Разработка конечно-элементной модели технологии изготовления детали "переход эксцентрический" // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 591-597.
4. Ларин С.Н., Платонов В.И., Яковлев С.С. Определение величины повреждаемости при формировании прямоугольных каналов в многослойных листовых конструкциях // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2017. № 4-2(324). С. 3-8.
386
5. Гладков Ю.А., Каневский С.С. Моделирование прессования алюминиевых профилей в новой версии программы Qform Extrusion VX: совместная деформационная задача // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2016. № 11. С. 41-48.
6. Погорильчук А.Я., Резвых Р.В. Методика проектирования процессов вальцовки в САПР VeraCAD и системе моделирования методом конечных элементов QForm 2D/3D // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. № 7. С. 3.
7. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Исследование температур полуфабриката и инструмента при рифлении наружной поверхности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 4. С. 454-457.
8. Восстановление деталей типа "разжимной кулак" с помощью программного продукта QFORM 3D / Т.В. Астащенко, А И. Швеев, В.И. Астащенко, Р.Ш. Садриев // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2010. № 1. С. 492-495.
9. Shramko A., Danchenko V., Mamuzic I. The application of the program qform 2D in the stamping of wheels for railway vehicles // Materiali in Tehnologije. 2009. Vol. 43. No 4. P. 207-212.
10. Comparative Study of Superelastic Ti-Zr-Nb and Commercial VT6 Alloy Billets by QForm Simulation / T.D. Xuan, V.A. Sheremetyev, A.A. Kudryashova [et al.] // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62. No 1. P. 39-47.
Каркач Леонид Витальевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель - Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF THE OPERATION OF SHEET STAMPING IN THE SOFTWARE COMPLEX
L.V. Karkach
Programs for mathematical modeling have ample opportunities, including in the field of solving the problems ofpressure metal processing, which are represented by a large number of types of operations and their combinations, which leads to the need for their comprehensive study. The operations of sheet and die forging are separated, so the process of expansion of a pipe billet is a sheet forging operation, and can be carried out in combination with bending the edge, which leads to a significant complication of the operation itself and, as a result, the study of the operation. Such a process has a complex material flow and, due to the high complexity of the process, buckling of the workpiece may occur. Therefore, in this paper, the process is studied using computer simulation under different friction conditions. The forms of the obtained products, technological forces and dam-ageability are analyzed for all types offriction. Load graphs, the shape of the resulting product, as well as images of the distribution of damage by the material of the part are given. Possible further studies of this process are analyzed.
Key words: expansion, deformation, damageability, edge part, technological force, pipe billet.
Karkach Leonid Vitalevich, undergraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
Scientific supervisor - Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
