CC BY
27
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК. 621.7, 539.3
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-18-32, (Россия, Тула, ТулГУ),
О.А. Бойко, магистр., (4872) 35-18-32, (Россия, Тула, ТулГУ)
ОСАДКА КВАДРАТНОЙ И ШЕСТИГРАННОЙ ЗАГОТОВКИ В КРУГОВУЮ МАТРИЦУ
Проведено исследование осадки квадратной и шестигранной заготовки в круглую матрицу.
Ключевые слова: осадка многоугольных заготовок в круговую матрицу..
Значительное место в обработки металлов давлением занимает вытяжка пустотелых цилиндрических изделий, для получения которых обычно используются круглая заготовка, получаемая вырубкой из полосы или ленты. Однако использование заготовок такой формы приводит к значительным потерям металла, которые идут в отход.
В связи с этим предлагается использовать квадратные и шестигранные заготовки большей толщины, которые путем осадки в круглую матрицу позволяют получить заготовку требуемых размеров.
Ниже приводятся результаты исследования по осадки квадратной и шестигранной заготовки в круглую матрицу с целью получения круглой заготовки требуемой геометрии и толщины.
Предлагается проанализировать процесс осадки квадратной и шестигранной заготовки, вписанной в окружность диаметром 62мм (рис. 1). При этом толщина заготовок выбрана таким образом, что бы в процессе осадки получить круглую заготовку высотой 2,9 мм.
260
Рис. 1. Квадратная и шестигранная заготовки для осадки
Материал заготовок сталь 08кп, кривая упрочнения которого имеет вид (рис. 2).
Рис. 2. Квадратная и шестигранная заготовки для осадки
Поэтапное формоизменение квадратной и шестигранной заготовки в процессе осадки представлено на рис. 3.
□
□
ЗАГОТОВКА
^ Жа
а
б
Рис. 3. Поэтапное формоизменение и моделируемый сектор заготовок (а - квадратная, б - шестигранная)
Исходя из геометрии заготовок анализ напряженно-деформированного состояния будем проводить в секторном элементе, который для квадратной заготовки составляет 45 0, а для шестигранной 300 (рис.4).
(
а б
Рис. 4. Моделируемый сектор для квадратной заготовки (а)
и шестигранной (б)
В начальной стадии процесса деформации локализуются в области точки контакта заготовки и матрицы постепенно распространяясь на весь объем заготовки. В результате чего накопленная деформация по объему заготовки распределена достаточно не равномерно. Так для квадратной заготовки максимальные ее значения могут достигать 115% в области начального контакта заготовки и матрицы, а в срединной ее части значения не превышают 45% (Рис. 5)
0.65 0.95
0.45
Рис. 5. Распределение накопленной деформации в квадратной заготовке
Распределение компонент деформации вхх и еуу по объему заготовки так же неоднородно, что показано на рис. 6 и 7.
Рис. 6. Пластическая деформация в квадратной заготовке
-0.075
Рис. 7. Пластическая деформация £уу в квадратной заготовке
263
Деформация в направлении оси Ъ (рис.8), т. е. по толщине заготовки распределена по всему объему равномерно и ее максимальное значение в конце процесса будет равно -0,53.
Рис. 8. Пластическая деформация в квадратной заготовке
Аналогичная картина деформированного состояния наблюдается при осадке шестигранной заготовки, что показано на рис. 9-12. При этом максимальное значение деформаций по толщине заготовки будет равно -0,28.
Рис. 9. Распределение накопленной деформации в шестигранной заготовке
При осадке шестигранной заготовки величина накопленной деформации (рис. 9) и компонент деформации (рис. 10, 11, 12) значительно ниже, чем при осадке квадратной заготовки.
Рис. 10. Пластическая деформация ехх в шестигранной заготовке
Рис. 11. Пластическая деформация вуу в шестигранной заготовке
Рассматривая силовые процессы осадки данных заготовок, рис. 13 и рис. 14, следует отметить: 1. При осадке шестигранной заготовки усилие в 2 раза ниже, чем при осадке квадратной. 2. Трение значительно повышает усилие осадки, так изменение коэффициента трения от ¡1=0,05 до (1=0,2 повышает усилие осадки в два раза, как для квадратной, так и для шестигранной заготовки.
Рис. 12. Пластическая деформация по оси ггг в шестигранной заготовке
Нагрузка [МН]
1
; <=> о II II =4, =3.
-2
5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5
Расстояние [ми]
Рис. 13. График нагрузки при деформировании квадратной заготовки
Нагрузка [МН]
; ; \ Г
• .....2
1. ц= 0,05
2.11=0,2 ч
! !
3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 3 2.9
Расстояние [мм]
Рис. 14. График нагрузки при деформировании квадратной заготовки
Таким образом, реализация процесса осадки квадратной и шестигранной заготовки с целью получения круглой заготовки возможно только при использовании оборудования с очень большим номинальным усилием, что с практической точки зрения является не целесообразным.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ №10-08-97527-р_центр_а.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1979. 520 с.
2. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М., Машиностроение, 1989.
V.D. Kuchar, O.A. Boyko
SEDIMENT SQUARE AND HEXAGON OF THE WORKPIECE IN A CIRCULAR MATRIX
The study ofprecipitation square and hexagonal piece into a round cavity.
Key words: sediment polygonal blanks in a circular matrix.
Получено 28.09.12
УДК. 621.7, 539.3
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-18-32, (Россия, Тула, ТулГУ), О.А. Бойко, магистр., (4872) 35-18-32, (Россия, Тула, ТулГУ)
ВЫТЯЖКА КВАДРАТНОЙ ЗАГОТОВКИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ МАТРИЦУ
Проведено исследование вытяжки квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу.
Ключевые слова: вытяжка, квадратная заготовка, осадка.
Для получения цилиндрических изделий в большинстве случаев в качестве заготовки используется кружок, вырубленный из полосы или ленты, который в дальнейшем подвергают вытяжке. Однако использование кружка в качестве заготовки приводит к повышенному расходу металла.
В целях экономии металла используют квадратную или шестигранную заготовки. Рассмотрим процесс вытяжки без утонения квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу.
Моделирование процесса осуществлялось методом конечных эле-
