Влияние формы штампованных листовых деталей на их пружинение и устранение его при импульсной электрогидравлической калибровке.

Старков Н. В. Влияние формы штампованных листовых деталей на их пружинение и устранение его при импульсной электрогидравлической калибровке. Обработка материалов давлением. 2020. № 1 (50). С. 159-164. Высокопрочные стали с пределом прочности 800–1100 МПа в последние годы стали предметом исследования как предприятий, их использующих, так и научных учреждений, которые изучают их свойства в технологических процессах листовой штамповки. Эти стали наряду с высокой прочностью, отвечают требованиям высокого уровня пластичности, технологичности при выполнении сборочных операций и др. требованиям. Высокая прочность и значительное деформационное упрочнение приводят к отклонению размеров штампованных деталей по сравнению с размерами заданными инструментом. Это следствие действия упругих напряжений, которые неравномерно распределены по толщине заготовки после снятия деформирующей нагрузки, Такое пружинение характерно для деталей в форме прямолинейного или изогнутого жёлоба; в виде открытого сложного профиля и др. похожих деталей. Пружинение отсутствует полностью или очень незначительное у деталей в форме тела вращения или коробчатой формы с замкнутым контуром и фланцем или без него. Процесс импульсной электрогидравлической (ЭГ) калибровки деталей является наиболее эффективным для устранения пружинения деталей после штамповки на механических прессах. При этом ЭГ калибровка деталей из высокопрочных сталей должна выполняться с предварительным созданием в них напряжений, близких к пределу текучести металла. Это позволяет более полно использовать процесс релаксации напряжений, при котором упругие деформации металла переходят в пластические.

Холодне витягування з потоншенням сталевих порожнистих виробів

Калюжний О. В., Калюжний В. Л., Картамишев Д. О. Холодне витягування з потоншенням сталевих порожнистих виробів. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). C. 50-56. Приведені результати моделювання методом скінченних елементів процесу холодного штампування порожнистого виробу з маловуглецевої сталі з інтенсивним пропрацюванням пластичною деформацією стінки для набуття необхідних механічних властивостей. Штампування складається з двох переходів. В якості вихідної заготовки використана конусна чашка з виступами на донній частині з боку порожнини і на нижньому торці. На першому переході витягуванням із потоншенням через три послідовно розташовані матриці отримується порожнистий напівфабрикат з циліндричною зовнішньою поверхнею ы стінкою змінної товщини по висоті. На другому переході витягуванням із потоншенням через одну матрицю і доштампуванням донної частини отримані кінцеві форма і розміри виробу з фланцем. Для вибору обладнання і проектування штампового оснащення на кожному переході встановлені залежності зусилля деформування від переміщення пуансонів, розподіл питомих зусиль на деформуючому інструменті. Пропрацювання структури металу холодною пластичною деформацією оцінене за величиною інтенсивності деформацій та ступеню використання ресурсу пластичності. Встановлені ступені деформації для здійснення витягування із потоншенням без руйнування в послідовно розташованих трьох матрицях. Приведені розподіли температури здеформованого металу при витягуванні на першому переході та витягуванні і доштампуванні на другому переході. Виявлені кінцеві форма і розміри виробу. По величині інтенсивності деформацій і використанням діаграми істинних напружень виконане прогнозування напруження текучості здеформованого металу по висоті стінки і в місці переходу стінки у донну частину.

Випробування кільцевих зразків на розтягування

Бобух О. С., Вовк А. С., Кузьміна О. М., Андреєв А. K., Фролов Я. В., Самсоненко А. А. Випробування кільцевих зразків на розтягування. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 104-113. Оцінка рівня механічних властивостей металевих виробів є одним з актуальних та важливих завдань у машинобудуванні. Міцність конструкцій, вага виробу та їх вартість залежать, зокрема, й від значень характеристик цих властивостей. Основні параметри механічних властивостей отримують статичними випробуваннями на стискання, розтягування, вигин або крутіння стандартних зразків, а також динамічними (ударними) випробуваннями. Виконання таких випробувань для зразків, отриманих з труб, пов’язані за складнощами, які заважають отриманню достовірних значень механічних властивостей. Це вимагає перевірки та удосконалення способів випробування таких зразків. Розробці методики таких досліджень, зокрема, присвячена стаття. Розроблено пристрій та основну технологію для випробовування на розтягування кільцевих зразків, вирізаних з труб, з метою кількісної оцінки їх механічних властивостей. Особливістю пристрою є те, що він дає можливість компенсувати сили тертя під час випробування на розтягнення, а за рахунок змінних підшипників може бути адаптований до широкого асортименту труб. Було проведено дослідження форми та розміру концентратора напружень, нанесеного на зразок. Визначено взаємозв'язки між формою кривих навантаження при випробуваннях на розтягування та характерними силами у випадку використання різних типів концентраторів напружень. Для запобігання пластичній деформації в однiй з опорних секцій пропонується використовувати кільцеві зразки з концентраторами напружень у вигляді просвердленого у стінці кільцевого зразка отвору. Такий метод порівняно простий відносно інших методів тестування. Для зразків труб, виготовлених з аустенітної сталі 1.4401 (EN 10027) та сталі 1,0580 (EN 10297-1), були визначені мінімально необхідні співвідношення площ у діаметрально протилежних опорних перерізах, які забезпечують пластичну деформацію лише в одному з них.

Визначення умов проникнення деформації по товщині прокату на стані Стеккеля

Курпе О. Г., Кухар В. В. Визначення умов проникнення деформації по товщині прокату на стані Стеккеля. Обробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 249-258. Метою дослідження є отримання розподілу напруги по товщині прокату вздовж осередку деформації в умовах чорнової прокатки та в умовах квазістаціонарного розподілу температур при чистовій прокатці на стані Стеккеля. Дослідження виконано шляхом математичного моделювання на базі програмного додатку Abaqus CAE 6.14-2 та аналітичного моделювання процесу гарячої прокатки рулонів на стані Стеккеля розмірами 15 × 1500 мм зі сталі марки S355JR+AR, згідно з вимогами EN 10025-2. Обробка результатів скінчено-елементного моделювання полягала в аналізі полів напруги та деформації. Отримані відхилення сили прокатки між математичним, аналітичним моделюванням та фактичними даними мають зіставні результати та схожу тенденцію змінення по проходах, середнє значення яких не перевищує 1,54 % та – 1,77 %. Вперше визначено початок формування суцільного шару еквівалентної напруги при чорновій прокатці, а відповідно і початок проникнення деформації по всій товщині заготовки, яке відбувається в проході 6 при деформації, яка дорівнює 14 %. При чистовій прокатці по всіх проходах, в умовах квазістаціонарного розподілу температур на стані Стеккеля деформація, яка відбувається, є достатньою та проникає по всій товщині прокату. Отримані результати дозволяють керувати процесами внутрішньої якості та комплексом властивостей прокату, які необхідно отримати шляхом розробки відповідних технологічних режимів із врахуванням проникнення деформації по товщині прокату. Отримані результати можуть бути використані для розробки технології гарячої прокатки (з однією або декількома стадіями чорнової прокатки) на інших типах прокатних станів та комплексів основного устаткування зі схожими технологічними параметрами.

Дослідження можливості отримання декількох фланців по висоті порожнистої деталі

Абхарі П. Б., Чучин О. В., Кузенко О. А., Махмудов К. Д. Дослідження можливості отримання декількох фланців по висоті порожнистої деталі. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). C. 33-37. Розглянуто процес комбінованого зворотно-радіального видавлювання складнопрофільованої порожнистої деталі з фланцями. Методом скінченних елементів за допомогою програмного пакета QForm 2D/3D досліджено можливості формоутворення фланців в суміщеному процесі та проведено моделювання силового режиму процесу комбінованого зворотно-радіального видавлювання. В результаті дослідження обробкою результатів аналізу силового режиму побудований графік залежності сили видавлювання P від ходу робочого пуансона S. На протязі всього ходу крива 1 знаходиться вище інших (кривої 2 і 3). Тому що крива 1 відповідає найбільшим значенням сили видавлювання Р через найбільшу ступінь деформації та найменшу висоту порожнини для фланців з трьох розглянутих випадків. Було встановлено що з переміщенням активного пуансону постійно збільшується сила деформування від нуля до 700 кН. Також був побудований графік залежності сили видавлювання P від відносної величини h/t при ході робочого пуансона S = 6 мм, на якому значення сили видавлювання зменшується лінійно від 470 до 300 кН, за рахунок зниження можливості перебігу матеріалу в радіальному напрямку. При переході від відношення h/t = 1,5 та h/t = 2 сила видавлювання зменшується відповідно на 4,3 %. При переході від відношення h/t = 1 та h/t = 2 сила видавлювання зменшується відповідно на 14,3 %.

Моделювання процесу безвідходного видавлювання деталей типу втулок

Бондарева О. М., Корденко М. Ю., Моісєєва А. М. Моделювання процесу безвідходного видавлювання деталей типу втулок. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 38-44. Проведений аналіз способів виготовлення деталей типу втулка. Визначена необхідність вивчення безвідходних процесів штампування деталей типу втулка, зокрема процесу наскрізного прошивання. Проведений аналіз енергосилового режиму процесу наскрізного прошивання методом верхньої оцінки. Визначено оптимальний кут конусності торця пуансона, розміри осередку деформації процесу. Наведені розрахункові формули: приведеного тиску при різних схемах розбиття осередку деформації; оптимального кута конусності торця пуансона та розмірів осередку деформації при наскрізному прошиванні. Виявлено вплив оптимального кута конусності, ступеня деформації, коефіцієнту тертя та схеми розбивання осередку деформації на приведений тиск процесу. Дані рекомендації, щодо використання кута конусності торця пуансона при різних ступенях деформації та оптимальної кількості жорстких блоків при розбиванні осередку деформації наскрізного прошивання при визначеному ступені деформації. Встановлена різниця приведеного тиску процесу при використанні оптимального кута конусності та кута рекомендованого у літературі. Проведено дослідження процесу штампування деталей типу втулок методом скінчених елементів. Встановлені стадії процесу наскрізного пришивання. Пояснено циклічний характер зміни питомого тиску в процесі наскрізного прошивання. Встановлена різниця між максимальним і мінімальним значенням питомого тиску в процесі штампування. Встановлена залежність питомого тиску від ступені деформації при наскрізному прошиванні. Проведено порівняльний аналіз результатів розрахунку приведеного тиску наскрізного прошивання методом верхньої оцінки та методом скінчених елементів.

Исследование процесса деформирования крупногабаритных поковок профилированным инструментом

Жбанков Я. Г., Алиев И. С., Таган Л. В. Исследование процесса деформирования крупногабаритных поковок профилированным инструментом. Обработка материалов давлением. 2020. № 1 (50). С. 83-90. Установлено, что исследование процесса деформирования крупногабаритных поковок и определение рациональных параметров инструмента является актуальным для современного металлургического производства. Теоретические исследования выполнены с использованием метода конечных элементов. Верификация теоретических данных выполнена на основе экспериментальных и лабораторных исследований. Рациональным инструментом для ковки поковок типа плит являются плоские бойки со скошенной кромкой. С использованием метода конечных элементов проведено моделирование пресса ковки заготовки из материала 38ХНМ плоскими бойками со скошенной кромкой. Установлено, что размеры кромки и режим протяжки оказывают значительное влияние на напряженно-деформированное состояние заготовки. По результатам моделирования определены рациональные параметры инструмента для получения поковок типа плит с минимальными отклонениями формы и наименьшей вероятностью образования поверхностных трещин. Рекомендуется использовать бойки с углом скоса кромки 10-150 и относительной длинной фаски 0,35..0,45, что обеспечит минимальную боковую волнистость и минимальный размер дефекта «язык». Также данные размеры инструмента позволяют обеспечить благоприятную схему напряжённого состояния заготовки и минимизировать вероятность образования поверхностных трещин.

Дослідження енергосилових характеристик обладнання з гідропружним приводом.

Карнаух С. Г. Дослідження енергосилових характеристик обладнання з гідропружним приводом. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 272-281. Метою даної роботи є розробка простих і надійних способів оцінки енергетичних характеристик гідроприводу високошвидкісних машин. Досвід розробки й випробувань високошвидкісних машин на базі гідропружного привода, який є на кафедрі основ проектування машин ДДМА, дозволяє обґрунтувати більш прості й надійні методи оцінки енергетичних характеристик гідроприводу. Розроблено та досліджено спосіб вимірювання максимальної швидкості рухомих частин високошвидкісної машини з гідропружним приводом. Розбіжність значень теоретичної й виміряної максимальних швидкостей становить у середньому 18 %. Втрати швидкості рухомих частин прес-молота пов'язані більшою мірою із втратами на тертя штока в ущільненнях, дроселювання робочої рідини, а також із втратами енергії на розкриття імпульсного клапана гідропружного циліндра в момент формування переднього фронту ударної хвилі. Розроблено та досліджено спосіб вимірювання енергії удару високошвидкісної машини з гідропружним приводом. Адекватність математичної моделі підтверджується експериментальними дослідженнями. Похибка розрахункових і виміряних величин енергії удару прес-молота (конструкції ДДМА) не перевищує 2,3 %. Запропоновані способи виміру енергетичних характеристик гідроприводу високошвидкісних машин можуть бути рекомендовані для впровадження на виробництві при дослідженні можливостей високошвидкісних машин і розробці пов'язаних з ними технологічних процесів. На відміну від відомих, запропоновані способи прості в реалізації, не вимагають наявності складного вимірювального устаткування, на похибку експерименту не впливають реальні умови ковальсько-пресового виробництва, зменшується час проведення експерименту й обсяг перерахувань.

Исследование влияния настройки рабочих роликов на качество правки листового металлопроката

Грибков Э. П., Коваленко А. К., Ивчик Р. С., Титенко А. А. Исследование влияния настройки рабочих роликов на качество правки листового металлопроката. Обработка материалов давлением. 2020. № 1 (50). С. 236-242. Одной из основных задач определения технологических настроек листоправильной машины (ЛПМ) является определение максимального перекрытия роликов. В известных работах по исследованию правки листового металлопроката перекрытия роликов задаются на основе опытных данных, что применимо для правки листов из материала с пределом текучести до 1000 МПа, а для материалов с более высоким пределом текучести требует дополнительных исследований. Целью данной работы является установление критериев, влияющих на максимально допустимое перекрытие рабочих роликов ЛПМ и установление зависимостей для наиболее рациональной настройки рабочих роликов. При решении поставленных задач в качестве целевой функции была использована разработанная авторами численная аналитическая математическая модель процесса правки, которая позволяет определять энергосиловые параметры и кривизну листа после правки в зависимости от индивидуальной настройки роликов ЛПМ. В рамках работы был разработан алгоритм математической модели, позволяющей определять необходимые для исправления продольной кривизны технологические настройки ЛПМ и сводится к определению настроечных координат каждого из подвижных роликов в зависимости от известных параметров обрабатываемого металла, геометрических параметров ЛПМ, а также допустимого значения остаточной кривизны листа после правки. В результате исследования влияния настройки рабочих роликов на качество листового металлопроката при правке на многороликовой правильной машине были установлены законы для рационального позиционирования роликов. В качестве оптимальных были выявлены линейный и синусоидальный законы. Также были установлены граничные факторы, влияющие на максимальное перекрытие роликов. К таким факторам были отнесены условие захвата и условие прочности роликов. На примере реализации разработанной конечно-элементной модели процесса правки листов применительно к ЛПМ конструкции НКМЗ было установлено, что доминирующим влиянием при правке листов толщиной менее 6 мм обладает условие захвата, а при больших толщинах – условие прочности. При снижении предела текучести материала или ширины листов это соотношение будет перераспределено в сторону условия захвата.

Вплив швидкості робочого інструменту на тепловий ефект при холодному видавлюванні порожнистих виробів з роздачею

Горностай В. М., Ситник С. В., Кисіль Д. І. Вплив швидкості робочого інструменту на тепловий ефект при холодному видавлюванні порожнистих виробів з роздачею. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 119-124. Здійснено аналітичний огляд публікацій в яких розглядаються процеси зворотного холодного видавлювання порожнистих виробів з роздачою. Оскільки використання схеми видавлювання з рухомою матрицею (напрям руху матриці співпадає з напрямом руху пуансона) дозволяє знизити питомі напруження до 30% але відсутні данні по співвідношенню швидкостей руху матриці та пуансону обираємо для дослідження цей напрям. Основними напрямками досліджень для цієї схеми було обрано визначення закономірностей впливу швидкості переміщення матриці та пуансону. В статті наведено результати проведених чисельних експериментів з використанням методу скінченних елементів в програмному комплексі DEFORM 3D з дослідження процесу холодного зворотного видавлювання порожнистих виробів з роздачою. Теоретичним шляхом визначено силові режими та отримані закономірності розподілу температури в об’ємі заготовки. Визначено теоретичним шляхом залежність максимальної температури від швидкості робочого інструменту (пуансону та матриці), розглянуто вплив співвідношення швидкостей пуансону та матриці на температуру заготовки. Встановлено що збільшення швидкості пуансону призводить до значного зростання температури кінцевого виробу, матеріал інтенсивно витікає в стінку виробу.