LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування та забезпечення якості виробів в процесах холодного об'ємного штампування

другому розділі наведено обґрунтування можливості прогнозування та забезпечення якості виробів, отримуємих ХОШ, шляхом комп'ютерного моделювання. Оскільки зусилля деформування Pd питомі зусилля на оснащенні p , якість виробів Q є функціями конструктивних, технологічних і фізико-механічних параметрів, то для прогнозування якості виробів після ХОШ з можливістю подальшої заміни марки металу на більш дешеву необхідно вибрати такі, які забезпечують мінімальні силові режими. Для забезпечення якості виробів після ХОШ параметри підбираються такими, що силові режими повинні бути раціональними з точки зору стійкості деформуючого інструменту. Комплексний вплив перерахованої вище кількості параметрів на ХОШ виробів прогнозованої та заданої якості можливо оцінити тільки на базі створення математичних моделей процесів з використанням МСЕ. Розглянуті питання удосконалення підходів з використанням МСЕ для аналізу процесів ХОШ отримання виробів прогнозованої та забезпеченої якості. Сутність удосконалення полягає в наступному: а) необхідно комплексно враховувати вищезазначені конструктивні, технологічні і фізико-механічні параметри, що забезпечить створення математичних моделей, які будуть адекватні фізичним процесам, а також визначення параметрів для отримання виробу необхідної форми з прогнозованими властивостями при мінімальних силових режимах деформування та отримання виробу необхідної форми з заданими властивостями здеформованого металу при раціональних силових режимах;

б) теоретичний аналіз процесів необхідно починати з вихідного положення заготовки, що дозволить визначати розвиток пружно-пластичного напружено-деформованого стану по всьому об'єму заготовки та одержати фактичні розміри осередку деформації і геометрію кінцевого виробу з урахуванням пружної деформації, а також виявити розподіл напружень на всіх контактуючих поверхнях для розрахунків оснащення на міцність;

в) обов'язковим є визначення гідростатичного тиску в осередку деформації і його впливу на технологічну пластичність металу, що дає можливість створювати умови деформування без руйнування в традиційних процесах ХОШ та виявити необхідну величину протитиску на вільну від дії інструменту поверхню заготовки при холодному деформуванні малопластичних металів, причому величина протитиску повинна бути диференційованою - збільшуватись пропорційно зменшенню пластичності для її підвищення і забезпечення формозміни без руйнування при зменшених силових режимах.

Для визначення пружно-пластичного стану металу в МСЕ використовують в основному три ітераційні процедури: метод Ньютона-Рафсона, метод початкових деформацій і метод початкових напружень. В основу удосконалення підходів аналізу МСЕ процесів ХОШ було використано метод початкових напружень розроблений Зенкевичем О.К. і розвинутий для рішення фізично-нелінійних задач Морозовим Є.М. та Нікішковим Г.П., які відмічають справедливість методу для будь-яких залежностей між напруженнями і деформаціями, в тому числі для ідеально пластичного металу. Це дає можливість порівняння результатів розрахунків по питомим зусиллям з даними моделюванням формозміни металу на свинці. Крім того, наведений метод враховує розвантаження, що дає можливість отримати кінцеву форму і точність виробу після ХОШ.

В основу побудови на базі МСЕ математичних моделей формозміни ХОШ, в яких має місце пружно-пластичне деформування металу, розподілене на певну кількість кроків навантаження, для малих переміщень використаний принцип віртуальності робіт

,

де - компоненти тензора напружень і- компоненти тензора малих деформацій на кроці навантаження; - об'єм металу, що деформується; - зовнішнє навантаження ; - компоненти переміщень по відповідним координатах; - площаповерхні металу; - символ варіації.

Для великих переміщень і деформацій використовували наступну віртуальність робіт: ,

де - компоненти 2-го тензора напружень Піоли-Кірхгофа, - компоненти тензора деформацій Гріна-Лагранжа, - час деформування за певну кількість кроків навантаження, - приріст часу за один крок.

Такі підходи було реалізовано для аналізу вісесиметричних і плоских задач. Для дискретизації об'єму металу, що деформується, були використані восьмивузлові ізопараметричні скінчені елементи, які дозволяють описувати криволінійні поверхні заготовок та інструменту.

Показано врахування конструктивних, технологічних та фізико-механічних параметрів при моделюванні формозміни ХОШ за допомогою МСЕ. Процес деформування з вихідного положення заготовки розподіляли на певну кількість кроків навантаження. Крім врахування вказаних параметрів у вигляді кінематичних та статичних граничних умов і відповідних залежностей, необхідно виконувати перевизначення граничних умов після кожного кроку навантаження.

Конструктивні параметри. Геометрію пуансонів, матриць та виштовхувачів, які вважали абсолютно жорсткими, враховували шляхом наявністю, якщо інструмент рухомий, або відсутністю, якщо нерухомий, переміщень вузлів скінчених елементів в напрямках відповідних координатних вісей. На конічних поверхнях, а також на радіусах заокруглення деформуючого інструменту, які заміняли конічними поверхнями, задавали відповідні переміщення в напрямку, перпендикулярному вказаним поверхням.

Врахування технологічних параметрів. Довільну геометричну форму заготовки в вихідному положенні задавали координатами крайніх точок з наступним розподілом її на скінчені елементи. Ступінь деформації враховували шляхом спільного розміщення заготовки і деформуючого інструменту відповідних розмірів. Розрахунки формозміни ХОШ з вихідного положення заготовки дозволяли виявляти розвиток пружно–пластичного напружено-деформованого стану , виявляти неусталену стадію течії металу, а також встановити фактичні розміри локального осередку деформації. Тип змащення враховували шляхом завдання коефіцієнту тертя в залежності від того, яке змащення використовували. Вплив контактного тертя при течії металу на поверхнях інструменту, які співпадали з координатними вісями, та на конічних поверхнях на кожному кроці навантаження враховували визначенням дотичних напружень відповідно: ( де l=с,z;х,у) і ( де , - кут нахилу поверхні). При холодному видавлюванні стаканів дотичні напруження визначали по методиці В.О. Євстратова : , де - коефіцієнт суцільності шару змащення. Дотичні напруження прикладали в протилежному напрямку переміщенню вузлів скінчених елементів на контактуючих поверхнях.

При холодному видавлюванні виробів з малопластичних металів по схемах з диференційованим протитиском на вільну від навантаження поверхню заготовки (рис. 1), дію протитиску в розрахунках враховували в вигляді розподіленого навантаження на сторонах скінчених елементів на зазначеній поверхні. Величину приросту протитиску на кожному кроці навантаження визначали так: для схеми на рис. 1а (F7 – площа каналу 7, F5 - площа каналу 5) і для схеми на рис. 1б ( F4 - площа каналу 4), а – приріст зусилля

1-пуансон, 2-заготовка, 3-пуансон для видавлювання, 4-опора з ущільненням, 5 і 7 канали з рідиною, 6-плита, 8-отвори


а) видавлювання порожнин

1-пуансон, 2-заготовка, 3-матриця, 4-канал з рідиною, 5-опора з ущільненням,