Алексей Александрович Мышечкин, к. т. н., доцент
Институт перспективных технологий и индустриального программирования; кафедра цифровых и аддитивных технологий
119454; пр-т Вернадского, д. 78; Москва
Scopus Author ID 6505467708
Alexey A. Myshechkin, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor
Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming; Department of Digital and Additive Technologies
119454; 78, Vernadskogo pr.; Moscow
Scopus Author ID 6505467708
Елена Викторовна Преображенская, к. т. н., доцент
Институт перспективных технологий и индустриального программирования; кафедра цифровых и аддитивных технологий
119454; пр-т Вернадского, д. 78; Москва
Elena V. Preobrazhenskaya, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor
Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming; Department of Digital and AdditiveTechnologies
119454; 78, Vernadskogo pr.; Moscow
Владимир Валерьевич Зуев, к. т. н., доцент, заведующий кафедрой
Институт перспективных технологий и индустриального программирования; кафедра цифровых и аддитивных технологий
119454; пр-т Вернадского, д. 78; Москва
Vladimir V. Zuev, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department
Institute for Advanced Technologies and Industrial Programming; Department of Digital and AdditiveTechnologies
119454; 78, Vernadskogo pr.; Moscow
Цели. Целью работы является совершенствование технологического процесса горячего пластического формоизменения изделий с глухими, узкими и глубокими полостями типа оправок прошивного стана, направленное на повышение стойкости инструмента и расширение технологических возможностей процесса.
Методы. Цифровым моделированием в программе QForm1, основанной на методе конечных элементов, исследован технологический процесс горячей штамповки оправки прошивного стана из трубной заготовки.
Результаты. Разработанная технология предусматривает использование трубной заготовки с наружным диаметром 0.84–0.98 от максимального диаметра прошивной оправки и внутренним диаметром 0.80–1.0 от наибольшего диаметра полости. В технологическом процессе предусмотрены операции отрезки и нагрева исходной трубной заготовки, горячей штамповки наружного рабочего профиля и внутренней глухой полости поковки. Горячая штамповка производится на кривошипном прессе усилием. Цифровым моделированием выполнено исследование предложенного технологического процесса с целью выбора оптимальных параметров процесса, снижения действующих напряжений, температуры и износа инструмента и повышения его стойкости. Исследованы характер формоизменения трубной заготовки, макроструктура металла поковки, напряженно-деформированное состояние металла поковки и технологическое усилие по переходам штамповки. Цифровое моделирование технологического процесса показало, что при использовании трубной заготовки при получении горячей штамповкой изделий с глубокими полостями показатели износа инструмента от давления и сил трения снижаются в 3.1–4.5 раза.
Выводы. Использование трубной заготовки при горячей штамповке поковок с глухими и узкими полостями позволяет уменьшить число переходов, снизить температуру и износ инструмента, повысить его стойкость. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования предложенного технологического процесса горячей объемной штамповки для изготовления изделий с глубокими полостями из трубных заготовок.
Objectives. The work set out to improve the technological process of hot plastic shaping of products having blind, narrow and deep cavities, such as piercing mill mandrels, in order to increase the durability of the tool and expanding the technological capabilities of the process.
Methods. Digital modeling based on the finite element method using the QForm2 program was used to investigate the technological process of hot stamping the mandrel of a piercing mill from a tube blank.
Results. The developed technology supports the use of a tubular billet with an outer diameter of 0.84–0.98 of the maximum diameter of the piercing mandrel and an inner diameter of 0.80–1.0 of the largest diameter of the cavity. The technological process includes cutting and heating operations of the initial tubular billet, as well as hot stamping of the outer working profile and the inner blind cavity of the forging, which is performed on a crank press by application of force. Digital simulation was used to study the proposed technological process in order to select optimal process parameters, reduce operating stresses, temperature and wear of the tool and increase its durability. The study investigated the nature of the shape change of the pipe billet, the macrostructure of the forging metal, the stress-strain state of the forging metal, and the technological force on the forging transitions. Digital modeling of the process confirmed a decrease in tool wear indicators from pressure and friction forces when using a tubular billet when obtaining hot stamping products with deep cavities by 3.1–4.5 times.
Conclusions. Tubular billets can be used in hot forging of forgings with blind and narrow cavities to reduce number of transitions along with the temperature and wear of tool. The obtained results indicate the prospects of using the proposed process of hot die forging for manufacturing products having deep cavities from tubular blanks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.