close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Сравнение процессов штамповки волновода сложной формы с одним фланцем..pdf

код для вставкиСкачать
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 5
On the basis of a method based on a joint decision of approximate differential equations of equilibrium and yield conditions, taking into account interfaces on the borders of
plots mathematical model of the crimp tube blank has been designed in a conical form of a
matrix, which allows to determine the stress-strain state of the blank and power parameters of
the process and takes into account the mechanical properties of the material.
Key words: crimp, matrix deformation, strength, power.
Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, rector, mpftula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpftula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpftula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК. 621.7, 539.3
СРАВНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ ВОЛНОВОДА
СЛОЖНОЙ ФОРМЫ С ОДНИМ ФЛАНЦЕМ
В.Д. Кухарь, А.Н. Пасько, П.Ю. Бегов
Проведено сравнительное исследование процессов прямого и обратного выдавливания волновода сложной формы с одним фланцем методом математического моделирования. При разработке математических моделей использован метод конечных
элементов и программный комплекс QForm2D/3D. Получены распределения полей напряжений, деформаций, температур и повреждаемости. Представлено сравнение
технологических параметров процессов прямого и обратного выдавливания волновода
для различных материалов.
Ключевые слова: волновод, обратное выдавливание, прямое выдавливание, метод конечных элементов.
Волноводы сложной формы изготавливают методом гальванопластики. Метод основан на электрохимическом осаждении металла на предварительно заготовленную оправку, которая по окончании процесса удаляется из готовой детали.
Изготовление волноводов данным методом имеет ряд недостатков:
- основным недостатком этого метода, по сравнению с другими, является время изготовления одной детали. Время наращивания зависит от
требуемой толщины детали. Для 2...4 мм покрытия оно лежит в пределе
25...40 ч [1].
8
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
- при конструировании форм нужно учитывать низкое качество
гальванического осадка на ребрах формы. Причиной низкой плотности
осадка на углах является то, что при точном прямом углу, напряженность
электрического поля в его вершине равна нулю [2].
Чтобы избежать приведенных выше недостатков, изготовление
волноводов сложной формы рекомендуется производить методом объемной штамповки.
Ранее в работе [3] была представлена математическая модель процесса получения волновода методом объемной штамповки. Моделирование процесса осуществлялось методом конечных элементов с помощью
программного комплекса QForm 2D/3D.
Задачей данного теоретического исследования является моделирование процессов прямого и обратного выдавливания волновода сложной
формы и их сравнение с целью выявления оптимальной схемы процесса
изготовления.
Чертеж получаемой детали показан на рис. 1. Деталь представляет
собой волновод с изменением формы поперечного сечения по длине. Основание поперечного сечения представляет собой круг с диаметром внутренней поверхности 37 мм. В верхней части волновода поперечное сечение
имеет форму квадрата со стороной 17 мм. Толщина стенки детали составляет 1,5 мм.
Для исследования напряженно-деформированного состояния заготовки были смоделированы тестовые задачи с использованием программного комплекса QForm.
Схема прямого и обратного выдавливания волновода с одним
фланцем показана на рис. 2. При прямом выдавливании предварительно
смазанная исходная заготовка укладывается в полость матрицы. Направляющий вкладыш располагается в полости матрицы соосно с ней. При
опускании ползуна пресса пуансон выдавливает деталь. При этом геометрия ее формируется направляющим вкладышем и матрицей. В процессе
обратного выдавливания геометрия детали формируется матрицей и пуансоном.
В качестве исходных данных для моделирования принимали:
- материал заготовки – технический алюминий АД0 [4], кривая упрочнения которой изображена на рис. 3;
- фактор трения m=0,15 (по модели трения Леванова k=1,25);
- коэффициент теплопередачи 75000 Вт/м2К;
- трение между инструментами не учитывалось;
- температура заготовки и инструмента 20°С;
- номинальная скорость ползуна 150 мм/с.
После проведения теоретического эксперимента были проанализированы результаты.
9
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 5
При обратном выдавливании (рис. 4, а) максимальный показатель
температуры достигает 222,8 °С и сосредоточен на гранях, которые формируются в верхней части волновода. При прямом выдавливании (рис. 4,
б) максимальный показатель температуры достигает 232,5 °С и расположен в местах формирования волноводной трубы.
Рис. 1. Чертеж получаемой детали: а – чертеж детали волновод
с фланцем; б – готовая деталь
Рис. 1. Схема обратного (а) и прямого (б) выдавливания:
1 – пуансон; 2 – заготовка; 3 – матрица; 4 – вкладыш
10
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Рис. 8. Критерий разрушения Кокрофта-Латама:
а – обратное выдавливание; б – прямое выдавливание
Рис. 9. Сила процесса: 1 – обратное выдавливание;
2 – прямое выдавливание
Далее был произведен аналогичный расчет для других материалов.
В таблице приведены результаты исследования. Максимальная температура при обратном и прямом выдавливании практически одинакова, расхождение не превышает 5%. Аналогичная тенденция прослеживается в показателях интенсивности напряжений. Результаты расчета других материалов
показывают большее различие в показателях пластической деформации.
При прямом выдавливании максимальный показатель пластической деформации выше на 18%. Критерий разрушения для всех материалов оди13
Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 5
наков, расхождение составляет не более 2%. Однако при расчете сплава
М1 при прямом выдавливании показатель критерия разрушения на 30%
выше чем при обратном. Скорость деформации при прямом и обратном
выдавливании меняется в зависимости от материала, расхождение составляет не более 18%. Сила процесса при обратном выдавливании выше на
13% чем при прямом, а при расчете сплава Бра7 сила процесса при обратном выдавливании выше на 5%.
Результаты исследований анализа повреждаемости материала
по критерию Кокрофта-Латама
АД0
Материал
Максимальная
температура, °С
Максимальная
интенсивность напряжений,
МПа
Максимальная
пластическая деформация
Максимальная
скорость
деформации, 1/с
Сила процесса, МН
АД35
М1
Л96
Бра7
обратное
прямое
обратное
прямое
обратное
прямое
обратное
прямое
обратное
прямое
223
233
271
271
322
319
279
263
766
782
185,8
181,1
196
198,9
354
359,8
269
266,6
1031
948,8
5,57
4,8
4,3
4,8
4,2
4,9
4,5
4,6
4,1
4,9
0,22
0,15
517
486
357
380
450
371
441
401
4,4
3,8
5,1
4,5
6,8
6,1
6,6
5,7
11,9
11,2
Анализ результатов численного моделирования показал, что процесс изготовления волновода сложной формы методом прямого выдавливания является более эффективным по сравнению с обратным выдавливанием.
Список литературы
1. Лазутин Ю.Д. Технология электронных средств: учебник /
Ю.Д. Лазутин, В.П. Корячко, В.В. Сускин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 286 с.
14
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
2. Бушминский И.П. Изготовление элементов конструкций. Волноводы и волноводные устройства: учеб. пособие для вузов. М., Высшая
школа, 1974. 304 с.
3. Кухарь В.Д., Пасько А.Н. Бегов П.Ю. Математическое моделирование процесса изготовления волноводных труб методом обратного выдавливания. Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов
давлением. №14, 2013.
4. Справочник по конструкционным материалам: справочник / Б.Н.
Арзамасов, Т.В. Соловьёва, С.А. Герасимов и др.; под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьёвой. М.: Изд.во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2005. 640 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, tm@tsu.tula.ru,
Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, проф., tm@tsu.tula.ru, Россия, Тула,
Тульский государственный университет,
Бегов Павел Юрьевич, асп., tm@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPARISON OF PROCESSES OF STAMPING OF THE WAVE
GUIDE IRREGULAR SHAPE WITH ONE FLANGE
V.D. Kukhar, A.N. Pasko, P.Y. Begov
Comparative research of processes of direct and return expression of a wave guide
of irregular shape with one flange by method of mathematical modeling is conducted. When
developing mathematical models the method of final elements and the program QForm2D/3D
complex is used. Distributions of fields of tension, deformations, temperatures and damageability are received. Comparison of technological parameters of processes of direct and return
expression of a wave guide for various materials is presented.
Key words: wave guide, return expression, direct expression, method of final elements.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector,
tm@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state university,
Pasko Alexey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, tm@tsu.tula.ru,
Russia, Tula, Tula state university,
Begov Pavel Yuryevich, postgraduete, tm@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state university
15
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
968 Кб
Теги
фланцем, процессов, сравнение, pdf, одним, волноводов, формы, сложное, штамповки
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа