Зусилля, напруження та деформації при трьох варіантах холодного видавлювання напівфабрикатів для витягування з потоншенням
DOI:
https://doi.org/10.37142/2076-2151/2025-1(54)113Ключові слова:
холодне видавлювання, порожнистий напівфабрикат, метод скінченних елементів, зусилля, питомі зусилля. напруження, деформації.Анотація
Калюжний О. В., Калюжний В. Л., Солянов Д. О. Зусилля, напруження та деформації при трьох варіантах холодного видавлювання напівфабрикатів для витягування з потоншенням
В статті за допомогою скінченно-елементної програми DEFORM і пружно-пластичної моделі металу проведено дослідження трьох варіантів холодного видавлювання із сталі AISI-1015 вісесиметричних порожнистих напівфабрикатів для подальшого витягування з потоншенням. Використано варіанти широко розповсюдженого традиційного зворотного видавлювання, прямого видавлювання з роздачою та зворотного видавлювання з роздачою в рухомій матриці. Встановлено залежності зусиль видавлювання, виймання пуансонів із напівфабрикатів та виштовхування напівфабрикатів із матриць від переміщення деформуючого інструмента. Раціональним варіантом для отримання напівфабрикатів для витягування є зворотне видавлювання з роздачою в рухомій матриці, яке забезпечує менше зусилля деформування в порівнянні зі зворотним видавлюванням та більш високу продуктивність виготовлення в порівнянні з прямим видавлюванням з роздачою. Для варіанту традиційного зворотного видавлювання та зворотного видавлювання в рухомій матриці проведено порівняння результатів моделювання по розподілах питомих зусиль на деформуючому інструменті, по розподілах температури в об’ємах напівфабрикатів і компонент напружень у донних частинах напівфабрикатів в кінці видавлювання та по розподілах компонент деформацій у стінках і донних частинах. Пропрацювання структури металу холодною пластичною деформацією по ширині стінок і у донних частинах напівфабрикатів оцінено по розподілу і величині інтенсивності деформацій. Видавлювання в рухомій матриці забезпечує більш інтенсивне пропрацювання по ширині стінки та у донній частині напівфабрикату. Виявлено форму і розміри напівфабрикатів. По даних моделювання спроектовано і виготовлено штамп для зворотного видавлювання та проведено експерименти на гідравлічному пресі. Результати експериментів по зусиллю видавлювання показали хорошу узгодженість з розрахунковими даними.
Посилання
Ryu C.H., Joun M.S. Finite element simulation of the cold forging process having a floating die. Journal of Materials Processing Technology. Vol. 112. 2001. Pp. 121-126. https://doi.org/10.1016/S09240136(01)00567-2.
Ji D. S., Jin J. S., Ma W. J. et al. Multistage Cold Extrusion Process and Forming Rules of Shaft Parts Used in Gearbox. Advanced Materials Research. Vol. 148–149. 2010. Pp. 683–687. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.148-149.683.
Jafarzadeh H., Zadshakoyan M., Abdi S.E. Numerical studies of some important design factors in radial–forward extrusion process. Mater Manuf Processes. Vol. 25. 2010. Pp. 857–863. https://doi.org/10.1080/10426910903536741.
Liewald M., Schiemann T., Mletzko C. Automatically Controlled (Cold-) Forging Processes. Procedia CIRP. Vol.18. 2014. Pp. 39–44. https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.06.104.
Hosseini S.H., Abrinia K., Faraji G. Applicability of a modified backward extrusion process on commercially pure aluminum. Materials & Design.Vol. 65. 2015. Pp. 521-528. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.09.043.
Kalyuzhnyi V.L., Aliieva L.I., Kartamyshev D.A., Savchinskii I.G. Simulation of cold extrusion of hollow parts. Metallurgist. Vol. 61(5–6). 2017. Pp.359–365. https://doi.org/10.1007/s11015-017-0501-1.
Noh J.H., Hwang B.B. Influence of punch geometry on surface deformation and tribological conditions in backward extrusion. J Mech Sci Technol. Vol. 32(1). 2018. Pp. 323–331. https://doi.org/10.1007/s12206-0171232-8.
Wang Q., Zhang Zh., Li X. et al. Development of a novel high straining backward extrusion process. MATEC Web Conf. Vol. 190. 2018. https://doi.org/10.1051/mateconf/201819006001.
Petkar P.M., Gaitonde V.N., Karnik S.R. et al. Analysis of Forming Behavior in Cold Forging of AISI 1010 Steel Using Artificial Neural Network. Metals. Vol. 10. 2020 . https://doi.org/10.3390/met10111431.
Kalyuzhnyi V.L., Kalyuzhnyi O.V. (2020). Cold forming of hollow and rod products. Monograph. Kyiv: KIT. 248 p. (in Ukrainian).
Winiarski, G.; Gontarz, A.; Samołyk, G. Theoretical and Experimental Analysis of a New Process for Forming Flanges on Hollow Parts. Materials.Vol. 13. 2020. https://doi.org/10.3390/ma13184088
Aliiev I., Kaliuzhnyi V., Levchenko V. et al. The determination of deformation velocity effect on cold backward extrusion processes with expansion in the movable die of axisymmetric hollow: collective monograph “Mehatronics”. Vol II. Taylor and Francis Group, London. 2021. Pp. 81–100. https://doi.org/10.1201/9781003225447.
Broomand R., Babaei A., Bashiri H. M., et al. Processing MMC tubes via friction stir backward extrusion. Quarterly Scientific Journal of Technical and Vocational University. Vol. 19. 2022. Pp. 225-242. https://doi.org/10.48301/KSSA.2021.287462.1550.
Aliiev I.S., Sivak R.I., Markov O.E. et al. The evaluation of workpiece deformability for the process of two-stage extrusion of hollow hull. Int J Adv Manuf Technol. Vol. 129. 2023. Pp. 1345–1353. https://doi.org/10.1007/s00170-023-12353-6.
Yang Ch., Liu Ch. The Study of Multi-Stage Cold Forming Process for the Manufacture of Relief Valve Regulating Nuts. Applied Sciences. Vol. 13(10), 6299. 2023. https://doi.org/10.3390/app13106299.
Kaliuzhnyi V.L., Markov O.E., Aliieva L.I. et al. Investigation of hot combined extrusion of steel hollow conical parts. J Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. Vol.46. 2024. https://doi.org/10.1007/s40430-024-05032-4.
