ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:

С. Н. Ларин, профессор кафедры «Механика пластического формоизменения», докт. техн. наук, эл. почта: mpf-tula@rambler.ru
В. И. Платонов, доцент, канд. техн. наук
П. В. Романов, студент

АО «НПО «СПЛАВ» имени А. Н. Ганичева», Тула, Россия:

А. Н. Исаева, инженер

Рассмотрен вопрос повышения эффективности процессов обработки металлов давлением путем совмещения операций вытяжки с утонением стенки и выдавливания при изготовлении цилиндрических изделий, имеющих толстое дно и тонкую стенку. Отношение высоты к диаметру может варьироваться от 1 до 10 и более. Это различные присоединительные патрубки, переходники, штуцеры, элементы корпусов, гильзы и другие изделия с толщиной стенки меньше, чем толщина дна. В качестве материалов для заготовок может использоваться листовой прокат, изготавливаемый из различных марок сталей, латуни, алюминия, титана и других материалов. Совмещение операций вытяжки с утонением стенки и выдавливания на одной рабочей позиции позволяет значительно расширить технологические возможности обработки металлов давлением, сократить число переходов, повысить качество получаемых изделий. По сравнению с обратным выдавливанием, предлагаемая технология обеспечивает меньший уровень напряжений в инструменте и заготовке, что позволяет использовать менее мощное гидропрессовое оборудование и значительно повысить стойкость штамповой оснастки. При использовании заготовок, имеющих плоскостную анизотропию, приведенная технология позволяет не только устранить фестонообразование на краевой поверхности полуфабриката и получить ровный торец изделия, но и сформировать любой другой профиль края детали. Формообразование изделий без фестонов исключает необходимость применения операции подрезки торца полуфабриката, что существенно увеличивает коэффициент использования материала и снижает стоимость готовой продукции. Приведена методика расчета геометрических параметров штамповой оснастки для получения бездефектных изделий. Теоретические исследования совмещения операций вытяжки с утонением и выдавливания заготовки цилиндрической формы проводили методом конечно-элементного моделирования с использованием программного комплекса QFORM. Показана схема универсальной экспериментальной штамповой оснастки.

Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8.

1. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / под ред. В. А. Андрейченко, Л. Г. Юдина, С. П. Яковлева. – Кишинев : Universitas, 1993. – 240 с.
2. Ковка и штамповка : справочник: В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 2010. – 732 с.
3. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. – М. : Машиностроение, 1977. – 423 с.
4. Нечепуренко Ю. Г., Яковлев С. П., Яковлев С. С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. – Тула : ТулГУ, 2000. – 195 с.
5. Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки. – М. : Машиностроение, 1977. – 278 с.
6. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Нечепуренко Ю. Г. Глубокая вытяжка анизотропного упрочняющегося материала // Заготовительные производства. 2005. № 4. С. 38–44.
7. Яковлев С. П., Яковлев С. С., Андрейченко В. А. Обработка давлением анизотропных материалов. – Кишинев : Квант, 1997. – 331 с.
8. Mousavia A., Kunzeb T., Rochb T., Lasagnib A., Brosius A. Deep drawing process without lubrication – an adapted tool for a stable, economic and environmentally friendly process // Procedia Engineering. 2017. Vol. 207. P. 48–53.
9. Tennera J., Andreasa K., Radiusa A., Merklein M. Numerical and experimental investigation of dry deep drawing of aluminum alloys with conventional and coated tool surfaces // Procedia Engineering. 2017. Vol. 207. P. 2245–2250.
10. Senyong Chen, Yi Qin, Chenb J. G., Chee-Mun Choy. A forging method for reducing process steps in the forming of automotive fasteners // International Journal of Mechanical Sciences. 2017. Vol. 137. P. 1–14.
11. Jin J., Lei X. W., Luo D. J. A single-step hot stamping-forging process for aluminum alloy shell parts with nonuniform thickness // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 228. P. 170–178.
12. Ларин С. Н., Платонов В. И., Коротков В. А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 83–87.
13. Кухарь В. Д., Киреева А. Е., Пасько А. Н. Теоретические и экспериментальные исследования получения поковки детали «корпус» выдавливанием из стальных заготовок // Черные металлы. 2018. № 6. С. 16–19.
14. Пасынков А. А., Борискин О. И., Ларин С. Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. № 2. С. 74–78.
15. Кухарь В. Д., Малышев А. Н., Бессмертная Ю. В. Вытяжка низких прямоугольных коробок из профильных заготовок // Черные металлы. 2019. № 1. С. 39–42.
16. Демин В. А., Черняев А. В., Платонов В. И., Коротков В. А. Методика экспериментального определения механических и пластических свойств материала при растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 66–73.
17. Черняев А. В., Усенко Н. А., Коротков В. А., Платонов В. И. Определение влияния скорости деформации на сопротивление деформированию при статическом растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 60–65.
18. ГОСТ 2590–2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. – Введ. 01.07.2009.
19. Пат. № 2705830 РФ. Штамп для вытяжки с утонением / Коротков В. А., Ларин С. Н., Романов П. В., Исаева А. Н., Платонов В. И. ; заявл. 19.07.2019 ; опубл. 12.11.2019. Бюл. № 32.