CC BY
0
Key words: Inconel 718, SLM, anisotropy coefficient, hardening curves, heterogeneity of mechanical properties, heterogeneity ofplastic flow.
Korotkov Viktor Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, vak [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Chukanov Alexander Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, leading researcher, alexchuka-nov@yandex. ru, Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University,
Tsoi Evgeny Vladimirovich, postgraduate, tsoyev@tsput. ru, Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical
University,
Frolov Artiom Alekseevich, student, froloff2003@yandex. ru, Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical
University
УДК 621.77
Б01: 10.24412/2071 -6168-2024-10-621 -622
КОНТРОЛЬ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ШТАМПОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
О.Г. Ветков
В статье подробно рассматриваются этапы и методы контроля качества, начиная с входного анализа сырья и заканчивая финальными испытаниями готовой продукции. Особое внимание уделено использованию методов неразрушающего контроля и современных инструментов для измерений геометрических параметров. Рассматривается внедрение компьютерного моделирования технологических процессов, что позволяет сократить риск брака, оптимизировать параметры штамповки и значительно улучшить качество изделий. Моделирование на базе программного обеспечения, например, QForm, становится важным инструментом прогнозирования и предупреждения дефектов. Подчеркивается важность комплексного подхода, включающего совершенствование методов контроля, модернизацию оборудования и повышение квалификации персонала. В статье представлены примеры аналитических данных, подтверждающих возможность снижения вероятности образования дефектов благодаря таким подходам.
Ключевые слова: штамповка, контроль качества, методы неразрушающего контроля, компьютерное моделирование, оптимизация технологических процессов, механические испытания, дефекты изделия.
Контроль качества изделий штамповочного производства является важной частью в обеспечении надежности и долговечности выпускаемой продукции. Штамповка - это процесс обработки металлов давлением, при котором заготовка пластически деформируется, приобретая заданную форму и размеры [1-3]. Для гарантии соответствия готовых изделий требованиям чертежей и технических условий необходимо проводить тщательный контроль на всех этапах производства.
Контроль качества штампованных изделий начинается с входного контроля материалов. Проверяются механические свойства, в том числе и анизотропия листовых заготовок, химический состав и геометрические параметры заготовок [4-5]. Это позволяет избежать использования некачественного сырья, адаптировать производство и снизить риск брака.
В процессе самой штамповки необходимо контролировать параметры технологического процесса: усилие, температура штампа и заготовки, скорость деформации, точность позиционирования заготовки, соосность заготовки и инструмента, количества смазочного материала [6-7]. Современные штамповочные автоматы оснащены датчиками и системами мониторинга, которые отслеживают эти параметры в реальном времени и позволяют оперативно выявлять отклонения.
На первом этапе проводится визуальный контроль изделий для выявления поверхностных дефектов, таких как царапины, вмятины, заусенцы. Дефектные изделия отбраковываются или, если возможно, направляются на исправление.
После проводится контроль геометрических параметров изделий, проверяются размеры, форма, отклонения. Для этого используются различные измерительные инструменты: штангенциркули, микрометры, шаблоны, нутромеры, угломеры, кронциркуль, радиусомеры и пр. Также применяются бесконтактные методы контроля, такие как оптические системы и координатно-измерительные машины. Помимо этого, применяются автоматизированные системы контроля размеры и формы.
Важным этапом является выявление скрытых дефектов, таких как трещины, расслоения, внутренние разрывы. Для этого применяются методы неразрушающего контроля: ультразвуковая дефектоскопия, рентгеноскопия, капиллярная дефектоскопия. Эти методы позволяют обнаруживать дефекты без нарушения целостности изделия.
Для подтверждения механических свойств материала после штамповки проводятся испытания на растяжение, твердость, ударную вязкость. Результаты испытаний сравниваются с требованиями стандартов и технических условий.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 10
Результаты контроля качества документируются и анализируются. На основе анализа разрабатываются корректирующие и предупреждающие действия, направленные на устранение причин брака и повышение качества продукции.
Однако контроль качества является не единственной задачей, помимо этого, требуется изначальный процесс повышения качества изделия, который может быть обеспечен за счет технического обслуживания оборудования, повышение квалификации оборудования, помимо этого, в настоящее время активно применяются компьютерные моделирования процессов получения деталей.
За последние десятилетия компьютерные технологии совершили колоссальный скачок, что открыло новые горизонты для оптимизации промышленных процессов. Моделирование процессов штамповки с использованием специализированного программного обеспечения стало революцией в отрасли. Основные преимущества применения компьютерных моделей включают в себя множество пунктов. В том числе предварительный анализ процесса. Компьютерное моделирование позволяет смоделировать весь процесс штамповки ещё до того, как он начнётся на производственной линии. Это помогает определить возможные дефекты, такие как трещины, складки, утонение металла или искажения геометрии. Также с помощью моделирования можно точно настроить параметры, такие как усилие, температура, скорость деформации и подготовка материала. Это уменьшает количество пробных итераций, что экономит время и ресурсы. Компьютерное моделирование помимо прочего способствуют повышению уровня точности изделий. За счёт точного расчёта воздействия на металл оптимизируется процесс, что способствует более равномерной деформации металла и повышению качества конечной продукции.
Так, например, далее приведены возможности компьютерного моделирования для повышения качества изделия, с помощью программы Qform возможно определение вероятности образования дефектов (рис. 1) и параметра повреждаемости Кокрофт-Латам (рис. 2). [8-10].
05S (L5D Qj4 U 411
ОЛИ
ол
□ JD fl.15 0.111 Л05 П£0
Рис. 1. Вероятность дефектов на поверхности изделия
ш
OJO OJO П-Л
[14
0.W
ыо DJ0 од
О'» 0JD
Рис. 2. Повреждаемость материала
Данные исследования позволяют оптимизировать процесс, изменить геометрию или параметры процесса для снижения вероятности брака в дальнейшем производстве. Таким образом контроль качества изделий штамповочного производства - это комплексная задача, требующая применения современных методов и средств контроля, а также высокой квалификации персонала. Однако, помимо этого, для обеспечения высокого качества изделий необходимы также и компьютерные моделирования.
Список литературы
1. Иванов К.М., Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П. Разработка технологических процессов изготовления деталей общего и специального машиностроения. М.: Лань, 2018. 696 с.
2. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 4-е изд., пере-раб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
3. Семёнов Е.И., Кондратенко В.Г., Ляпунов Н.И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
4. Сметанин В.И., Соколов С.А., Колегов С.А. Диагностика дефектов, разрушений и брака на машиностроительном предприятии. М.: ТНТ, 2011. 192 c.
5. Контроль качества продукции в машиностроении: под редакцией А.Э. Артеса. М.: «Издательство стандартов», 1980. 272 с.
6. Губич Л.В., Ковалев М.Я., Паткевич Н.И. Внедрение на промышленных предприятиях информационных технологий поддержки жизненного цикла продукции. М.: Беларуская Навука, 2013. 190 c.
7. Ознобишин Н.С., Лурве А.М. Технический контроль в механических цехах. М.: «Высшая школа». 1979.
221 с.
8. Травин В.Ю., Исаева А.Н. Повреждаемость материала в стенке детали при вытяжке с утонением толстостенных осесимметричных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 10. С. 334-340. EDN RVSJNB.
9. Самсонов Н.А., Благочиннов Р.С. Повреждаемость материала при вытяжке плоской квадратной заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 11. С. 449-453. EDN RMJGPF.
10. Пугаев П.В. Комплексное компьютерное моделирование объемной штамповки детали с фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 310-312. EDN DKLDVP.
Ветков Олег Геннадьевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Недошивин Сергей Владимирович, д-р техн. наук, профессор, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CONTROL AND IMPROVEMENT OF QUALITY OF STAMPING PRODUCTS
O.G. Vetkov
The article examines in detail the stages and methods of quality control, from the incoming analysis of raw materials to the final testing offinished products. Particular attention is paid to the use of non-destructive testing methods and modern tools for measuring geometric parameters. The introduction of computer modeling of technological processes is considered, which allows reducing the risk of defects, optimizing stamping parameters and significantly improving the quality ofproducts. Modeling based on software, for example, QForm, is becoming an important tool for predicting and preventing defects. The importance of an integrated approach, including improving control methods, modernizing equipment and improving the skills ofpersonnel, is emphasized. The article presents examples of analytical data confirming the possibility of reducing the likelihood of defects due to such approaches.
Key words: stamping, quality control, non-destructive testing methods, computer modeling, optimization of technological processes, mechanical testing, product defects.
Vetkov Oleg Gennadievich, master's, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Nedoshivin Sergey Vladimirovich, doctor of technical science, professor, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.04
D0I: 10.24412/2071-6168-2024-10-623-624
АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ГОФРИРОВАНИИ ОБЖИМОМ
С.С. Яковлев, А.А. Шишкина
В статье рассматривается исследование температурных эффектов при холодной штамповке в процессе гофрирования цилиндрических трубчатых заготовок. Рассматриваются физические аспекты, связанные с образованием тепла в результате пластической деформации и трения в зоне контакта между заготовкой и инструментом. В работе проведено компьютерное моделирование в программе QForm для анализа температурных режимов инструмента при различных параметрах обработки. Статья содержит изображения распределения температур на инструменте и табличные данные максимальных температур при различных параметрах обработки. Полученные результаты имеют практическую значимость для оптимизации процессов продольного гофрирования пластического формоизменения. В заключении делаются выводы о том, как меняются температура оправки и матрицы для обжима при разных параметрах процесса, таких как амплитуда гофрирования, толщина заготовки.
Ключевые слова: температура, компьютерное моделирование, гофрирование, продольное, штамповка, обработка металлов давлением, штамповая оснастка, максимальная температура.
В современном производстве металлоизделий холодная листовая штамповка широко применяется для изготовления деталей из листового металла, этот процесс характеризуется высокой скоростью, экономичностью и возможностью получения сложных форм при пластической деформации металла при комнатной температуре [1-3].
К такой технологической операции относится и гофрирование цилиндрической трубчатой заготовки [4], которое основано на частичном обжиме заготовки с получением трубчатого полуфабриката с переменным диаметром стенки. Однако, несмотря на кажущуюся простоту, процесс сопряжен с рядом сложных физических процессов, в том числе и с термическими эффектами. Анализ температуры инструмента при штамповке является одним из факторов для достижения высокого качества изделия и долговечности штамповой оснастки.
Холодная штамповка подразумевает, что металл обрабатывается без значительного нагрева, однако процесс пластической деформации всегда сопровождается выделением тепла в зоне контакта между инструментом и
623
