CC BY
3
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. Бурцев В.М. Технология машиностроения. В 2-х т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев. М.: МГТУ им. Баумана, 2011. 478 с.
4. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 424 с.
5. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
6. Дмитриев А. М., Воронцов А. Л. Надежность метода конечных элементов // Справочник. Инженерный журнал. 2004. №6. С. 12-13.
7. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении / Тихонов А.Н. и др. М.: Машиностроение, 1990. 264 с.
8. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
9. QForm 2D/3D Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX. Часть 2. Руководство пользователя. «КванторФорм», 2018. 431 с.
Гребенщиков Иван Владимирович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Коротков Виктор Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF OBTAINING SEMI-FINISHED METAL PRODUCT BY PLANTING METHODS
I.V. Grebenschickov
Mathematical modeling is a powerful and modern tool that allows you to study, improve and optimize various processes, including, for example, metal forming processes. This article discusses how mathematical modeling is used in the study of forging and stamping processes, and how this method helps in achieving results and improving the quality of manufactured parts. The basic computer software, which is based on methods of mathematical analysis, is presented. The paper also describes the main results of the study of the landing process using the creation and analysis of the model. Three-dimensional images of the distribution of average stresses and stress intensity in semi-finished products are provided. Research is being carried out on the influence of temperature on stress fields throughout the entire volume of the material, as well as at traced points. Conclusions are drawn about how the temperature of the aluminum alloy affects the distributions and maximum values of stress intensity and average stress.
Key words: upsetting process, average stresses, stress intensity, traced point, computer modeling, metal forming.
Grebenschickov Ivan Vladimirovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Korotkov Victor Anatolievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-358-359
ОЦЕНКА СИЛ ВЫСАДКИ ПУСТОТЕЛЫХ ТИТАНОВЫХ ОБОЛОЧЕК
И.С. Хрычев, А.В. Харченко
При осадке концевых элементов титановых пустотелых оболочек возникают значительные сжимающие напряжения в осаживаемой части наряду с растягивающими напряжениями на краевой поверхности. Силовые нагрузки, необходимые для реализации процесса деформирования заготовок из высокопрочных материалов, могут достигать огромных величин. Ввиду этого, для снижения неравномерности напряженного состояния и снижения силовых нагрузок, производится нагрев материала заготовки и деформирование с регламентированной скоростью. В статье выполнено моделирование высадки с целью оценки изменения силовых нагрузок при деформировании нагретой оболочки с малыми скоростями деформирования.
Ключевые слова: высадка, моделирование, формоизменение, сила, деформации.
В статье рассмотрен процесс получения утолщенных с торца пустотелых оболочек. Утолщения формируются осадкой посредством давления рабочего инструмента на торец трубы. Внутренняя поверхность полой заготовки контактирует с оправкой, препятствующей деформации заготовки в сторону ее оси. Схема процесса приведена на рис. 1. При реализации процесса осадки краевых элементов титановых пустотелых оболочек в холодном состоянии возникают значительные силовые нагрузки. Ввиду этого для снижения неравномерности напряженного состояния и снижения силовых нагрузок производится нагрев материала заготовки. В качестве заготовки под высадку принималась труба со следующими размерами: диаметр 60 мм, толщина стенки t =3...7 мм. Величина рабочего хода составляла 12 мм. Начальное расстояние между инструментами 20 мм. Материал заготовки титановый сплав ВТ6. Температура нагрева 900°С . Скорость перемещения нажимного пуансона V = 1.15 мм/мин. Коэффициент трения 0,3. Было выполнено моделирование в программном комплексе DEFORM при разных скоростях деформирования и толщин стенок заготовки.
На рис. 1 представлены схемы высадки на начальном и заключительном этапах воздействия рабочего инструмента на заготовку.
На рис. 2 представлен график изменения силы в процессе высадке для рабочего хода инструмента 16 мм при начальном расстоянии между опорными поверхностями 20 мм.
358
Технологии и машины обработки давлением
Рис. 1. Эскиз исследуемой операции
Рис. 2. К оценке изменения силы высадки трубной заготовки со степенью деформации 80 %
Из полученного графика изменения силовой характеристики можно увидеть, что основной рост силы операции происходит на последней трети хода инструмента. Это связано с увеличением площади контакта между заготовкой и инструментом, ведущему как к увеличению деформирующих сил, так и сил трения. Увеличение степени деформации заготовки при данной схеме деформирования может ограничиваться номинальной силой применяемого оборудования и стойкостью оснастки. Поэтому для оценки возможности снижения деформирующих сил необходимо исследование влияния различных технологических факторов.
На рис. 3 представлен график изменения силы в процессе высадке при скоростях деформирования V = 1 мм/мин, V = 5 мм/мин, V = 10 мм/мин толщинах стенок заготовки / = 3 мм, / = 5 мм, / = 7 мм.
РкН Р.кИ Р.кН
а бе
Рис. 3. К оценке изменения силы высадки трубных заготовок разных толщин: а - / = 3 мм; б - / = 5 мм; в - / = 7 мм; 1 - V = 1 мм/мин; 2 - V = 5 мм/мин; 3 - V = 10 мм/мин
Из графических зависимостей, приведенных на рис. 3 видно, что минимальной силе операции высадки фланцевого утолщения соответствует минимальная начальная толщина заготовки и минимальная скорость перемещения нажимного пуансона. Изменение начальной толщины заготовки от 3 до 7 мм приводит увеличению технологической силы на 30.. .40%, а рост скорости деформирования от 1 до 10 мм/мин увеличивает силовую характеристику в 5.7 раз. Наиболее существенное влияние скорости просматривается при ее больших значениях.
На рис. 4 представлен график изменения силы операции высадки утолщения от скорости деформирования и толщины стенки заготовки.
Графические зависимости изменения силы операции, показанные на рис. 4, позволяют провести подбор необходимого технологического оборудования при заданной начальной толщине заготовки и ее степени деформации.
Р.Н
120000 100000 80000 60000 40000 20000 о
1 3 Б 7 9 11 13 V, мм/мин
Рис. 4. График изменения сил на ползуне от скороспш деформирования: 1 - t = 3 мм; 2-1=5 мм; 3 - t = 7 мм
Вывод. Снижение силы высадки фланцевого утолщения возможно путем уменьшения скорости перемещения ползуна пресса. Данное явление связано со скоростью протекания разупрочняющих процессов в материале заготовки при заданной температуре деформирования.
Работа выполнена в рамках гранта РНФ 23-29-00470.
Список использованной литературы
1. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Чудин В.Н., Трегубов В.И., Черняев А.В. Изотермическое формоизменение из анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
2. Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993, 240 с.
3. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение, 1968, 400 с.
4. Теория обработки металлов давлением / Голенкова В.А., Яковлев С.П. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.
5. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
5. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
6. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных спавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
7. Larin S.N., Pasynkov A.A. Analysis of forming properties during the isothermal upsetting of cylindrical work-pieces in the viscous-plasticity mode // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 441, Issue 1, 2 November 2018.
8. Alves L.M., Afonso R.M., Silva C.M.A., Martins P.A.F. Boss forming of annular flanges in thin-walled tubes. Journal of Materials Processing Technology. 2017, Volume 250. P. 182-189.
9. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
Хрычев Иван Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Харченко Антон Витальевич, студент, Россия, Тула, Тульский государственный университет EVALUATION OF THE LANDING FORCES OF HOLLOW TITANIUM SHELLS I.S. Khrychev, A. V. Kharchenko
When the end elements of titanium hollow shells are deposited, significant compressive stresses occur in the deposited part along with tensile stresses on the edge surface. The force loads required to implement the deformation process of workpieces made of high-strength materials can reach enormous values. In view of this, in order to reduce the unevenness of the stress state and reduce power loads, the workpiece material is heated and deformed at a regulated speed. The article simulates the landing in order to assess the change in force loads during deformation of the heated shell with low deformation rates.
Key words: landing, modeling, shape change, force, deformation.
Khrychev Ivan Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Kharchenko Anton Vitalievich, student, Russia, Tula, Tula State University
