CC BY
17
УДК 621.983; 539.374
ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ РУЧЬЯ НА ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДАХ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОКОВОК
А. С. Астахов, О.Ю. Гурова
В статье рассмотрен вопрос формирования горячим деформированием цилиндрических изделий имеющих сложный наружный рельеф. Представлены результаты моделирование процессов горячей закрытой объемной штамповки изделий ответственного назначения, имеющих зубчатые наружные поверхности различных видов. Рассмотрен вопроса о создании такой геометрии инструмента, которая к минимуму сводила бы различного рода дефекты, обеспечивала минимальные силовые режимы и давала бы наилучшее напряжённо-деформированное состояние в детали при штамповке.
Ключевые слова: горячая объёмная штамповка, ЗБ моделирование, штамп, формоизменение.
Создание новой техники связано с использованием высокопрочных, труднодеформируемых материалов. Обработка давлением таких материалов в режиме кратковременной ползучести, а так же подбор режимов горячей объемной штамповки открывает большие перспективы при создании новых технологических процессов. Однако для рационального их ведения необходимы фундаментальные разработки, расширяющие наши взгляды на особенности характера деформирования.
Поэтому создание теоретических основ и развитие уже существующих процессов горячего деформирования высокопрочных материалов так и деформирования в режиме кратковременной ползучести для создания габаритных осесимметричных деталей с рельефом на наружных и внутренних боковых поверхностях является важной задачей.
На основе проанализированных моделей деформирования прутковых заготовок планируется разработать научно обоснованные методики расчета оптимальных режимов технологических процессов формообразования габаритных осесимметричных деталей с рельефом на наружных и внутренних боковых поверхностях. Это позволит, используя менее мощное оборудование, снизить трудоемкость и энергоемкость производства различных осесимметричных деталей с рельефом на наружных и внутренних боковых поверхностях, а также получать габаритные заготовки деталей, штамповка которых в обычных условиях труднореализуема.
В данной работе было выполнено исследование, позволяющее выявить влияние геометрических характеристик ручья на протекание процесса. Исследование выполнялось в программном комплексе 3Б моделирования РБОИМ. В качестве оборудования использовался КГШП силой 16 МН. В качестве смазки использовалось жидкое стекло. Материалом инструмента был сталь 5ХНМ. Рассматривались различные схемы деформирования на первых двух переходах. На рис. 1 представлены схемы инструмента на трех переходах штамповки.
3 переход
Рис. 1. Схема к моделированию штамповки 168
Анализируя полученные в ходе проведения моделирования результаты было установлено, что в процессе формоизменения, реализуемого по рекомендациям справочников для изделий такого типа происходит образования дефектов, в основном связанных с заусенцами и формированием складок и пустот в материале. Эскиз полученной поковки представлен на рис. 2.
Рис. 2. Эскиз полученной поковки
Путем моделирования различных вариантов горячей объемной штамповки была выбрана рациональная геометрия инструмента на трех переходах. Схемы к подбору геометрии представлены на рис. 3.
Было установлено, что для обеспечения требуемой геометрии поковок предварительным переходом требуется формирование такой геометрии поковки, которая обеспечивала бы хорошую укладку поковки в следующий ручей и центрацию в нем, а также исключала бы образование зажимов и заусенцев. Второй переход помимо практически идентичной геометрии нижней части поковки должен обеспечивать формирование такой геометрии верхней части поковки, позволяющей ей разместится с минимальными зазорами от зубчатой поверхности аналогичного участка на окончательном переходе.
Ш переход
Рис. 3. Схемы к подбору геометрии инструмента
На рис. 4 представлены окончательные эскизы инструмента на втором и третьем переходах штамповки.
3 переход
Рис. 4. Схема инструмента на втором и третьем переходах штамповки
На рис. 5-7 представлены схемы к оценке температур в поковке, напряжений, интенсивностей напряжений и деформаций в конечный момент времени при деформировании. Из данных схем видно, что напряженно-деформированное состояние в поковке в целом благоприятное. Отсутствуют дефекты, характерные для данного вида штамповки.
Рис. 5. Схемы к оценке напряжений в поковке на третьем переходе
Рис. 6. Схемы к оценке интенсивностей напряжений в поковке на третьем переходе
170
V? ■
Рис. 7. Схемы к оценке деформаций в поковке на третьем переходе Эскиз полученной поковки представлен на рис. 8.
Рис. 8. Эскиз полученной поковки
Полученные результаты можно использовать в дальнейшем при создании рекомендаций по проектированию технологий изготовления изделий ответственного назначения, имеющих зубчатые наружные поверхности различных видов процессами горячей закрытой объемной штамповки.
Список литературы
1. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Яковлев С.С., Соболев Я. А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.
2. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.
3. Джонсон В., Кудо Х. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия. 1965.
197 с.
Астахов Андрей Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Гурова Ольга Юрьевна, студент, olya-gurova-2016@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INFLUENCE OF PRELIMINARY TRANSITIONS GEOMETRY WITH HOT STAMPING ON FORMING
FORGING WITH GEAR SURFACE
A.S. Astakhov, O.Yu. Gurova
The article considers the issue of the formation by hot deformation of cylindrical products having a complex external relief. The results of modeling the processes of hot closed volumetric stamping of critical products with gear outer surfaces of various types are presented. The issue of creating such a tool geometry that minimizes various kinds of defects, provides minimum power regimes and gives the best stress-strain state in the part during stamping is considered.
Key words: hot volumetric stamping, 3d modeling, stamp, shaping.
Astahov Andrey Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Gurova Olga Yurievna, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
- 13.0
- 12.0 - 11.0 - 10.0
- 9,0
- 8.0
- 7,0
- &.0
- 5.0
- 4,0
- 3.0
- 2.0 - 1,0
13.6 0.5
