CC BY
24
УДК 621.983; 539.374
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф.,
(4872) 35-14-82, [email protected].
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор,
(4872) 35-14-82, [email protected].
В.И. Платонов, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
РАЗНОСТЕННОСТЬ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ ПРИ РЕВЕРСИВНОЙ ВЫТЯЖКЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изложены результаты теоретических исследований формирования относительной величины разностенности осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала, изготавливаемых реверсивной вытяжкой. Выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров на формирование разностенности осесимметричных деталей с фланцем при реверсивной вытяжке.
Ключевые слова: реверсивная вытяжка, анизотропия, деталь, разностен-ностъ, деформация, напряжение.
В работе [1] рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций на операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем (рис. 1) с коэффициентом вытяжки =гп/ Я3 на радиальной матрице с прижимом.
Материал заготовки принимался несжимаемым, трансверсально-изотропным с коэффициентом нормальной анизотропии Я, подчиняющимся условию пластичности Мизеса - Хилла и ассоциированному закону пластического течения [2]. Принималось, что толщина стенки исходного полуфабриката постоянна по образующей детали. Операция реверсивной вытяжки реализуется в условиях плоского напряженного состояния.
В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала [1, 2]. Получены выражения для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропной заготовки.
Выполнены теоретические исследования влияния технологических параметров реверсивной вытяжки, радиуса закругления матрицы , условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки ц и величины давления прижима q на изменение относительной величины разностенности изготавливаемой детали ^ = (^-^о)/^. Толщина
заготовки на этапах деформирования вычислялась по выражению
где 50 и б - начальная и текущая толщины заготовки; ог и <5$ - меридиональные и окружные напряжения в заготовке; Я^ - радиус края заготовки; Я - коэффициент нормальной анизотропии.
Расчеты выполнены для алюминиевого сплава АМгб, механические свойства которого были еле дующие: С7д,2 =195,7 МПа; А = 277,24 МПа;
п = 0,256; Я = 0,6. Исследования выполнены при гп = 1000 мм; = 3,5 мм в следующих диапазонах изменения технологических параметров процес-
Графические зависимости изменения относительной величины раз-ностенности изготавливаемой детали ^ от относительного радиуса рассматриваемой точки г = г/ Я^ (г - координата рассматриваемой точки; Я^ - координата края заготовки) в момент совпадения верхней кромки рабочего пояска матрицы с центром радиуса закругления пуансона Яц приведены на рис. 2 и 3. Анализ графических зависимостей показывает, что с уменьшением относительного радиуса рассматриваемого сечения г и коэффициента вытяжки тл от 0,8 до 0,6 при </=0 и |х = 0,05 наблюдается увеличение относительной разностенности ^ детали на 11 %.
С уменьшением коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц наблюдается увеличение относительной разностенности я детали на 18 % при =0,1 и на 12 % при = 0,85. С уменьшением относительной величины давления
Рис. 1. Схема реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем
са: Ям=ЯПр =2...20; (1=0,01...0,3; д=0...6МПа; = [2? 3].
прижима д от 0,05 до 0,03 наблюдается увеличение относительной разностенности я детали на 14 % при = 0,7 и на 11 % при = 0,85. Дальнейшее увеличение относительной величины давления прижима д и коэффициента трения ц сопровождается утонением стенки детали до 1,5 % при = 0,7, до 1% при = 0,85, до 2 % при = 0,7.
г-----1- У
а б
Рис. 2. Ззависимости изменения s от г деталей из алюминиевого сплава АМгб: а - ц = 0,1; б-\1 = 0,05 (q = 0,015)
0,6 0,7 0,8 0,9 1 0,8 0,85 0,9 0,95 1
Г ---* Г ----►
а б
Рис. 3. Зависимости изменения s от г деталей из алюминиевого сплава АМгб: а - ц = 0,1 МПа;т^ =0,1; б - ц = 0,1 МПа; = 0,85
Установлено влияние коэффициента нормальной анизотропии механических свойств R на изменение относительной величины толщины изготавливаемой детали s . Расчеты выполнены при следующих параметрах кривой упрочнения и технологических параметрах процесса: Oq?2 =
196 МПа; А = 277 МПа; п = 0,26; ц, = 0,05; ^0=3,5 мм; г„=1000 мм;
Я^ = 50 мм. На рис. 4 приведены графические зависимости влияния относительного радиуса рассматриваемой точки г в момент совпадения верхней кромки рабочего пояска матрицы с центром радиуса закругления пуансона Я ц на изменение относительной величины толщины изготавливаемой детали И .
0Л2 0 Л . 0,08 0,06 У 0,04 0,02 0
0,8 0,85 0,9 0,:
а б
Рис. 4. Зависимости изменения я от г: а- д = 0; = 0,85; б - ц = 0,015; = 0,85
Анализ графических зависимостей, приведенных на рис. 4, показывает, что с уменьшением относительного радиуса рассматриваемого сечения г и коэффициента анизотропии Я от 1,5 до 0,5 при (#=0 и ц = 0,05) наблюдается увеличение относительной разностенности 5 детали при коэффициенте вытяжки т^=0,1 на 18 %, а при т^= 0,85 на 13 %.
Приведенные выше результаты могут быть использованы для оценки формирования относительной величины разностенности осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала при реверсивной вытяжке.
Работа выполнена по ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей тттколы (2009-2010 годы)», грантам РФФИ и по государственному контракту в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Платонов В.И. Математическая модель операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из кристалли-
ческих анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки.. 2011. Вып. 1.С.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с.
3. Мельников Э.Л. Холодная штамповка днищ. 2-е изд., пераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 192 с.
S.S. Yakovlev, V.D. Kuhar, V.I. Platonov
THE AXISYMMETRIC FLANGED DETAIL THICKNESS VARIATION IN THE REVERSE DRA WING PROCESS FROM CRYSTALLINE ANISOTROPIC MATERIALS The results of theoretical investigations of axisymmetric flanged detail produced by reverse drawing from anisotropic material thickness variation relative amount are given. The influence of material’s mechanical properties anisotropy and technological parameters on the flanged detail produced by reverse drawing thickness variation ratio is identified.
Key words: reverse drawing, anisotropy, detail, thickness variation, deformation,
stress.
Получено 04.08.11
УДК 539.37; 621.7
А.Н. Пасько, д-р техн. наук, проф. (4872) 35-18-32, [email protected].
Д.А. Алексеев, асп. (4872) 35-18-32, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ
На основе метода конечных элементов разработана математическая модель деформирования заготовки из упругопластического материала жидкой средой совместно с жестким инструментом.
Ключевые слова: метод конечных элементов, упругопластический материал, жесткий инструмент, давление.
В настоящее время процессы гидравлической и гидромеханической формовки являются прогрессивными технологиями изготовления полых деталей сложных форм методом холодного пластического деформирования.
Типовая схема гидромеханической формовки изображена на рис. 1, где 1 - заготовка; 2 - полуматрица; 3, 4 - пуансоны; р - давление жидкости.
