ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.778; 621.884
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-54-62
Аннотация
Актуальность работы. Необходимость повышения стойкости инструмента для холодной высадки заклепок, широко применяемых в авиационной промышленности. Высокие циклические нагрузки приводят к разрушению оснастки, а использование составного инструмента с бандажированными твердосплавными вставками требует оптимизации его параметров, в частности величины натяга, с учетом свойств высаживаемого материала. Цель исследования. Определение влияния прочности материала заготовок на напряженное состояние составного пуансона и разработка методики выбора рационального натяга в оснастке. Используемые методы. Методом конечно-элементного моделирования в среде QForm 11.2.400.3 изучен процесс холодной высадки заклепок из шести материалов: никелевого сплава ХН60ВТ, стали 12Х18Н10Т, меди М1 и алюминиевых сплавов АД0, Д16, АМг5. Проведены натурные эксперименты по высадке заклепок с регистрацией силовых параметров для проверки моделей. Новизна. Принципиальной новизной является следующее: при высадке более мягких алюминиевых сплавов в пуансоне возникают более высокие сжимающие напряжения (до 1300 МПа), чем при работе с более прочными материалами, такими как сталь или никелевый сплав (до 850 МПа). Это благоприятно сказывается на стойкости твердосплавной вставки, работающей преимущественно на сжатие. На основе аналитической модели толстостенных цилиндров (Ламе) разработана расчетная методика, связывающая предел текучести материалов заклепки и инструмента, его свойства и геометрию, которая позволяет определить диапазон рациональных натягов, исключающих как сдвиг вставки, так и пластическую деформацию обоймы. Практическая значимость. Получение инженерной модели, позволяющей при проектировании оснастки учитывать прочностные характеристики конкретного заклепочного материала для выбора рационального натяга, что повышает ресурс инструмента и технологическую надежность процесса.
Ключевые слова
холодная высадка, заклепка, составной инструмент, напряжения в инструменте, натяг, заклепочные материалы, моделирование, твердый сплав, QForm 11.2.400.3
Для цитирования
Бурлаков И.А., Деметрашвили И.С., Харитонов С.А. Влияние прочности материала заготовок на величину напряжений в инструменте при холодной высадке заклепок // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 54-62. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-3-54-62
1. Данов А.С. О континуальной теории дефектов // Вопросы механики деформируемого твердого тела. 1984. Вып. 2. С. 33-37.
2. Данов А.С. Выбор параметров высокоресурсных соединений высокопрочными заклепками с компенсаторами и ограничительными элементами // Авиационно-космическая техника и технология. 2015. № 10 (127). С. 11-14.
3. Степанкин И.Н. Стойкость холодновысадочной оснастки и методы ее повышения. Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2014. 197 с.
4. Руководство пользователя системы QFORM (в электронном виде), ООО «КванторФорм», 2023.
5. Определение реологической модели меди М1 / А.Д. Куликов, П.А. Петров, И.С. Деметрашвили и др. // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 9. С. 722-731.
6. Построение кривых текучести алюминиевого сплава АМг5 на основе натурного и вычислительного эксперимента / П.А. Петров, Фам Ван Нгок, И.А. Бурлаков и др. // Технология легких сплавов. 2022. № 2. С. 65-74.
7. Грибов Е.В., Иванов С.Ю. Напряженное состояние составного инструмента с твердосплавной вставкой при холодном выдавливании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/napryazhennoe-sostoyanie-sostavnogo-instrumenta-s-tverdosplavnoy-vstavkoy-pri-holodnom-vydavlivanii (дата обращения: 06.11.2025).
8. Смирнов С.В., Петренко В.А. Особенности разрушения твердых сплавов при циклическом нагружении // Вестник машиностроения. 2018. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-razrusheniya-tverdyh-splavov-pri-tsiklicheskom-nagruzhenii (дата обращения: 06.11.2025).
9. ТУ 48-19-209-88. Сплавы твердые спеченные. Заготовки изделий из вольфрамовых особомелкозернистых твердых сплавов марок ВК10-ХОМ и ВК15-ХОМ.
10. ГОСТ 3882-74. Сплавы твердые спеченные. Марки. М.: Изд-во стандартов, 2008. 12 с.
11. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: учеб. пособие для вузов. В 10 т. Т. VII. Теория упругости. 5-е изд., стер. М.: Физматлит, 2003. 264 с.