ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.983.3
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-4-98-105
Аннотация
Целью работы является установление особенностей формоизменения плоской заготовки на переходе листовой штамповки высокопрочной стали при получении детали переменной кривизны. В ходе выполнения работы были рассчитаны компоненты тензора напряжений, рассмотрены места возможного утонения и особенности распределения степени деформации. Предварительно проводились испытания на растяжение для определения механических свойств. На заготовке были назначены референтные точки, в которых оценивалась толщина стенки детали после перехода штамповки. Напряжённо-деформированное состояние в каждой точке определялось через показатель напряжённого состояния и коэффициент Лоде. При проведении компьютерного моделирования установлена область, расположенная в зоне перегиба заготовки (точка 2), в которой происходит максимальное утонение. Степень деформации εр здесь равна 0,125, среднее нормальное напряжение σ равно +213 МПа. Максимумы значений локализованы близко к точке перегиба, где кривизна меняет знак, эту точку можно считать опасным сечением. При полученном в опытах относительном удлинении δ = 21 % расчётная степень деформации εр равна 0,190. Как видно из полученного значения, степень деформации превышает расчётное значение в опасном сечении. Однако такое сравнение не учитывает то, что в опасном сечении может не выполняться линейное напряжённое состояние, характерное для испытания образца на растяжение. В точке 2 максимальные нормальные напряжения σrr, σφφ, σzz положительны и равны 254, 273 и 162 МПа, рассчитанный показатель напряжённого состояния k составляет 1,37, коэффициент Лоде μσ равен 0,62, соответственно, наблюдается трёхосное растяжение, что может привести к снижению пластичности и дальнейшей локализации степени деформации. Локализация степени деформации в одной области может иметь негативные последствия при дальнейшей эксплуатации.
Ключевые слова
вытяжка, тензор напряжений, утонение, программный модуль Qform, высокопрочная сталь
Для цитирования
Файфер И.Н., Логинов Ю.Н. Пластический изгиб круглой в плане листовой заготовки переменной кривизны // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №4. С. 98-105. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-4-98-105
1. Грязев М.В., Ларин С.Н., Пасынков А.А. Оценка влияния анизотропии материала на силу вытяжки с прижимом через радиальную матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 2. С. 244–248.
2. Ershov A. A., Loginov Y. N. Use of the program PAM-STAMP to study the effect of the as-received condition of a material on its formability during stamping // Metallurgist. 2014, vol. 58, Iss. 3-4, pp. 162-166.
3. Hyung-Rim Lee, Myoung-Gyu Lee, Namsu Park. Effect of evolutionary anisotropic hardening on the prediction of deformation and forming load in incremental sheet forming simulation // Thin-Walled Structures. 2023, vol. 193, 111231. DOI: 10.1016/J.TWS.2023.111231.
4. Разработка способа получения тонкостенных деталей сферической формы из алюминиевого сплава 1580 / Сидельников С.Б., Бер В.И., Лопатина Е.С. и др. // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 83–89. DOI: 10.17580/tsm.2023.07.11.
5. Thomas W., Oenoki T., Altan T. Process simulation in stamping - Recent applications for product and process design // Journal of Materials Processing Technology. 2000, vol. 98, no. 2, pp. 232-243. DOI: 10.1016/S0924-0136(99)00204-6.
6. Логинов Ю.Н., Котов В.В., Замараева Ю.В. Последовательность формоизменения металла в операции глубокой вытяжки тонкостенной заготовки с отверстием // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 7. С. 35–38.
7. Логинов Ю. Н., Каменецкий Б. И., Студенок Г. И. Моделирование деформированного состояния круглой пластины при вытяжке // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2006. № 3. С. 26–28.
8. Effects of independent radial pressure loading paths on cup thickness distribution / Liu X.-J., Cong Y.-L., Li F., Xu Y.-C., Yuan S.-J. // Zhongnan Daxue Xuebao (Ziran Kexue Ban). 2010, vol. 41, Iss. 3, pp. 917-922.
9. Liu W., Chen Y. Z., Yuan S. J. Mechanism analysis on thickness distribution of aluminum alloy hemispherical shells in double-sided sheet hydroforming // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017, vol. 89, Iss. 5, pp. 2011-2020.
10. Особенности численного моделирования упругопластического выпучивания полусферических оболочек при нагружении жестким индентором / Баженов В.Г., Демарева А.В., Жестков М.Н. и др. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 2. С. 22–33.
11. Разработка баз данных материалов САПР бездефектных технологий листовой штамповки / Елисеев В.В., Гольцев А.М., Хливненко Л.В. и др. // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. Т.13. №3. С.102-106.
12. Файфер И.Н., Логинов Ю.Н. Цифровое моделирование многопереходной глубокой вытяжки полусферической детали при различных условиях трения // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21. № 10. С. 448–453.
13. Файфер И.Н., Салихянов Д.Р. Влияние термической обработки и времени хранения на анизотропию механических свойств высокопрочной стали 42Х2ГСНМА (ВКС-1) // Инновационные технологии и технические средства специального назначения: труды XII общероссийской научно-практической конференции. Сер. «Библиотека журнала "Военмех. Вестник БГТУ"». СПб., 2020. Т. 1. С. 225-231.
14. Implementation of the bai and Wierzbicki fracture criterion in QFORM and its application for cold metal forming and deep drawing technology / Gladkov Y., Peshekhodov I., Vucetic M., Bouguecha A., Behrens B.-A. // MATEC Web of Conferences. "4th International Conference on New Forming Technology, ICNFT 2015". 2015. No. 12009. DOI: 10.1051/matecconf/20152112009.
15. Shveikin V.P., Smirnov S.V. Strain hardening and plasticity of low-carbon steels with a heterophase structure: II. Effect of the state of stress on the plasticity // Russian Metallurgy (Metally). 2010, vol. 2010, no. 3, pp. 193-196. DOI: 10.1134/S0036029510030080.
16. Смирнов С.В., Вичужанин Д.И., Нестеренко А.В. Комплекс испытаний для исследования влияния напряженного состояния на предельную пластичность металла при повышенной температуре // Вестник ПНИПУ. Механика. 2015. №3. С. 146–164.