Напряженно деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана пуансоном с рифлями Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Key words: cold welding, aluminum capsule connection, the degree of deformation

joints.

Evdokimov Anatoli Kirillovic, doctor of technical sciences, professor, [email protected]. Russia, Tula, Tula State University,

Vu Ngoc Thuong, postgraduate, [email protected]. Russia, Tula, Tula State University

УДК. 621.7, 539.3

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕРИАЛА ПРИ РЕДУЦИРОВАНИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СТАКАНА ПУАНСОНОМ С РИФЛЯМИ

О.Н. Митин, Ю.А. Иванов

Приведен анализ напряженно-деформированного состояния материала в стенки цилиндрической заготовки при ее редуцировании профильным пуансоном через гладкую коническую матрицу. Изложены результаты, характеризующие изменение гидростатического напряжения, интенсивности напряжений, компонент деформаций и температур, возникающих изменение в стенке стакана в процессе его редуцирования.

Ключевые слова: математическое моделирование, формирование винтовых рифтов, пуансон, матрица, рифление, редуцирование, напряжение, деформация.

Ранее в статьях [1, 2] с использованием программного комплекса QForm 2D/3D было рассмотрено математическое моделирование процесса формирования винтовых рифтов на внутренней поверхности стакана при редуцировании его профильным пуансоном через цилиндрическую матрицу (рис. 1).

Проанализируем основные характеристики напряженно-

деформированного состояния материала в процессе редуцирования для четырех характерных этапов нагружения заготовки, которые представлены на рис. 2.

В процессе нагружения материал заготовки нагревается. Анализ показал, что температура в области рифта распределена не равномерно по объему материала (рис. 3).

Наибольшее ее значение достигается в верхней точке рифта. После того как рифт сформирован в процессе дальнейшего нагружения температура в области данного рифта начинает уменьшаться, что видно из картины распределения температур на четвертом этапе.

Рис. 1. Схема процесса редуцирования: 1 - пуансон; 2 - заготовка;

3 - матрица

Первый этап Второй этап

Третий этап Четвертый этап

Рис. 2. Геометрия заготовки на четырех этапах формоизменения

В процессе формирования рифта на первом этапе во всей области реализуется высокие значения сжимающего гидростатического напряжения (рис.4).

На следующих этапах формирования рифта металл начинает претерпевать растяжения в области стенки, это приводит к возникновению положительных значений гидростатического напряжения на втором и третьих этапах. На четвертом этапе во всей области рифта реализуется положительные значения гидростатического напряжения, что свидетельствует о возможности разрушения материала в этой области. При этом, наи-

большее значение сжимающего и растягивающего среднего напряжения реализуется в вершине рифта.

Первый этап

Второй этап

121.9

99

Третий этап Четвертый этап Рис. 3. Изменение температуры в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

Первый этап

Второй этап

Третий этап Четвертый этап Рис. 4. Изменение среднего напряжения &ср в процессе

деформирования заготовки на четырех этапах

Анализ картины распределения интенсивности напряжения (рис. 5) в зоне рифта показал, что ее значения в процессе формирования рифта изменяется не значительно и степень неоднородности значений в области

рифта также сравнительно небольшая.

Первый этап Второй этап

Третий этап Четвертый этап Рис. 5. Изменение интенсивности напряжения а в процессе

деформирования заготовки на четырех этапах

Первый эта Второй этап

Третий этап Четвертый этап Рис. 6. Изменение накопленной деформации е в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

Следует отметить, что при формировании рифта в металле заготовки реализуется весьма значительные пластические деформации (рис.6), которые могут достигать значения 330 % в вершине рифта и 150 % на его периферийных участках. Это, во-первых, свидетельствует о значительном упрочнении материала и неоднородности получаемых свойств его в зоне образования рифта.

Первый этап

Второй этап

Третий этап Четвертый этап Рис. 7. Изменение пластической деформации е^

в процессе деформирования заготовки на четырех этапах

Так как в процессе формирования рифта материальные волокна, не только деформируются, но еще и поворачиваются, то понятие компонент деформация носит условный характер, кроме деформации в направлении оси у (рис. 7). Это связано с тем, что волокна материала в направлении оси у не меняют своего положения в пространстве и сжимаются в процессе нагружения (е< 0), что соответствует процессу редуцирования цилиндрического стакана.

Список литературы

1. Митин О.Н., Иванов Ю.А. Анализ существующих технологий получения цилиндрических заготовок с рифлением // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 1. С. 150-156.

2. Митин О.Н. Формирование винтовых рифтов на внутренней по-

верхности цилиндрического стакана // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 3. С. 562-570.

Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, начальник отдела, [email protected]. Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,

Иванов Юрий Анатольевич, зам. генерального директора, [email protected], Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»

STRESS-STRAIN STATE OF THE MATERIAL WITH REDUCED CYLINDRICAL CUP

PUANSONOM WITH THE FLUTE

Mitin O.N., Ivanov Y.A.

The article contains the analysis of the stress-strain state of the material in the walls of the cylindrical workpiece when it reduced the core punch through smooth conical matrix. Presented are the results of describing change of hydrostatic voltage, stress intensity component of deformation and temperature arising from a change in the glass in the process of its reduction.

Key words: mathematical modeling, forming screw rift, punch, matrix, corrugated, reduction of stress, strain.

Mitin Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, head of department, 8 (4872) 46-45-75, [email protected], Russia, Tula, JSC NPO Splav,

Ivanov Yuriy Anatolevich, deputy director general, [email protected], Russia, Tula, JSC NPO Splav

УДК 623.455.1: 621.7.043

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ СПЕЦИЗДЕЛИЙ

Н.А. Тарасова

С привлечением основных соотношений осесимметричного течения жестковязкопластических сред и метода локальных вариаций анализируется напряженно-деформированное состояние процесса полугорячей штамповки полуфабрикатов спе-цизделий как ключевой операции прогрессивной технологии изготовления специзделий из прутковых заготовок стали 18ЮА.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, полугорячая

штамповка, осесимметричное течение, метод локальных вариаций.

Для решения ряда задач ОМД применяется вариационный метод теоретического исследования процессов деформирования, в котором используется энергетический принцип механики, базирующийся на теореме