Вплив кута конусного пуансону на відбортування отворів у профільованій листовій заготовці
Анотація
Калюжний О. В., Калюжний В. Л., Чучин О. В.
Вплив кута конусного пуансону на відбортування отворів у профільованій листовій заготовці
В статті методом скінченних елементів і програмного забезпечення DEFORM проведено дослідження впливу кута конусного пуансону на процеси вісесиметричного відбортування отворів у профільованій листовій заготовці із алюмінію AL-3003 COLD. Профільована заготовка отримана шляхом формоутворення отвору видавлюванням з пробиванням перемички і має максимальну товщину біля отвору з подальшим лінійним зменшенням товщини до вихідної на радіусі матриці. Застосування профільованої заготовки приводить до отримання фланцю з постійною товщиною стінки по довжині, яка дорівнює товщині вихідної заготовки. Для моделювання використано пружно-пластичну модель металу. Встановлено залежності зусиль відбортування і вилучення пуансонів від їх переміщення. Пуансон з кутом при вершині конусу 40о забезпечує мінімальне зусилля відбортування. Для такого пуансону визначено розподіли компонент напружень у здеформованій заготовці при максимальному зусиллі відбортування та розподіли кінцевих компонент деформацій у фланці. Показано форму і розміри фланцю після відбортування та вилучення пуансону. На основі даних моделювання спроектовано і виготовлено штамп з комплектом інструментів для проведення експериментальних досліджень по виготовленню профільованої заготовки і виконанню відбортування. Результати експериментів показали хорошу збіжність з даними моделювання по зусиллях видавлювання, відбортування і розмірах фланцю. При цьому фланець має перевагу в міцності завдяки покращенню макроструктури при утворенні отвору видавлюванням. Отримано можливість значного збільшення висоти циліндричної частини завдяки подальшому виконанню витягування з потоншенням.
Посилання
Romanovsky V.P. Handbook of Cold Forming. Leningrad: Mechanical Engineering. 1979. 520 p. (in Russian).
Forging and stamping: Directory: In 4 volumes; Vol. 4. Sheet stamping Ed. advice: E.I. Semenov (chairman) and others / Ed. hell. A. D. Matveeva;. Moscow: Mechanical Engineering. 1985-1987. 544 p. (in Russian).
Die designer's handbook: Sheet stamping (1988). Ed. hell. L. I. Rudmana. Moscow: Mechanical Engineering, 496 pp. (in Russian).
Kaliuzhnyi A.V., Kaliuzhnyi V.L. Intensification of form-building processes of cold sheet stamping. Kyiv: Sik Group Ukraine LLC. 2015. 292 p. (in Russian).
Huang Y., Chien K. Influence of the punch profile on the limitation of formability in the hole-flanging process. Journal of Materials Processing Technology. 2001. Vol. 117. Issues 1-2, pp. 43-51. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)01060-3.
Thipprakmas S., Jin M., Murakawa M. Study on flanged shapes in fineblanked-hole flanging process (FB-hole flanging process) using finite element method (FEM). Journal of Materials Processing Technology. 2007. Vol. 192-193, pp. 128-133. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.04.040.
Krichen A., Kacem A., Hbaieb M. Blank-holding effect on the hole-flanging process of sheet aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211. Issue 4, pp. 619-626. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.11.018.
Kacem A., Krichen A., Manach P.Y. Occurrence and effect of ironing in the hole-flanging process. Journal of Materials Processing Technology. 2011. Vol. 211, Issue 10, pp. 1606-1613. https://doi.org/ 10.1016/j.jmatprotec.2011.04.017.
Thipprakmas S., Phanitwong W. Finite element analysis of flange-forming direction in the hole flanging process. The International Journal Advanced Manufacturing Technology. 2012. Vol. 61, pp. 609–620. https://doi.org/10.1007/s00170-011-3721-8.
Lin Q., Dong W., Wang Z., Hirasawa K. A new hole-flanging method for thick plate by upsetting process. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. Vol. 24, Issue 7, pp. 2387-2392. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(14)63361-6.
Dewang Y., Hora M.S., Panthi S.K. Finite Element Analysis of Non-axisymmetric Stretch Flanging Pro-cess for Prediction of Location of Failure. Procedia Materials Science. 2014. Vol. 5, pp. 2054-2062. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.539.
Soussi H., Masmoudi N. Krichen, A. Analysis of geometrical parameters and occurrence of defects in the hole-flanging process on thin sheet metal. Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 234, pp. 228-242. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2016.03.027.
Dewang Y., Purohit R., Tenguria N. A study on sheet metal hole-flanging process. Materialstoday Proceedings. 2017. Vol. 4, Issue 4, Part D, pp. 5421-5428. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.05.053
Morales-Palma D., Borrego M., Martínez-Donaire A., Centeno G., Vallellano C. (2018). Optimization of hole-flanging by single point incremental forming in two stages. Materials, 11(10), 2029. https://doi.org/10.3390/ma11102029.
Laugwitz M., Voswinckel H., Hirt G., Bambach M. Development of tooling concepts to increase geometrical accuracy in high speed incremental hole flanging. International Journal of Material Forming. 2018. Vol. 11,
pp. 471-477. https://doi.org/10.1007/s12289-017-1356-5.
Martínez-Donaire A.J., Borrego M., Morales-Palma D., Centeno G., Vallellano C. Analysis of the influ-ence of stress triaxiality on formability of hole-flanging by single-stage SPIF. International Journal of Mechanical Sciences. 2019.Vol. 151, рр. 76-84. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2018.11.006.
Besong L.I., Buhl J., Bambach M. Investigations on hole-flanging by paddle forming and a comparison with single point incremental. International Journal of Mechanical Sciences. 2019. Vol. 164, 105143. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.
Liu Y., Shu Y., Chen H., Zhang Z. Deformation characteristics analysis of the fine blanking-extrusion flanging process. Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 50, рр. 129-133. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.08.024.
Rihacek J. Zejda V., Peterkova E., Cisarova M. Influence of initial hole preparation on properties and limits in hole flanging. MM Science Journal. 2020. https://doi.org/10.17973/MMSJ.2020_12_2020065.
Besong, L.I., Buhl, J., Bambach, M. Increasing formability in hole-flanging through the use of punch rotation based on temperature and strain rate dependent forming limit curves. International Journal of Material Forming. 2022. Vol. 15 (37). https://doi.org/10.1007/s12289-022-01684-6.
Seyyedi S. E., Gorji H., Bakhshi-Jooybari M., Mirnia M. J. Comparison between conventional press-working and incremental forming in hole-flanging of AA6061-T6 sheets using a ductile fracture model International Journal of Solids and Structures. 2023. Vol. 270. 112225. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2023.
Wang H., Yan Z., Xiao A., Yu Z., Chen X., Cui X. Improvement of flanging accuracy with small spring back and service performance of AA7075 using high-speed forming. Journal of Manufacturing Processes. 2024. Vol. 119,
рр. 790-805. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.03.107.
