Тульский государственный университет, Тула, Россия

А. В. Черняев, профессор кафедры механики и процессов пластического формоизменения, докт. техн. наук, эл. почта: sovet01tsu@rambler.ru

В. А. Коротков, доцент кафедры механики и процессов пластического формоизменения, канд. техн. наук

АО «НПО «СПЛАВ имени А. Н. Ганичева», Тула, Россия
В. И. Трегубов, зам. генерального директора по работе с государственными органами, профессор, докт. техн. наук

Филиал АО «КБП» – «ЦКИБ СОО», Тула, Россия
М. В. Корнюшина, инженер-технолог

Представлены результаты экспериментальных исследований силовых режимов и толщины стенки патрубков с наклонным фланцем, полученных изотермической отбортовкой в условиях медленного горячего деформирования. В качестве материала заготовок использованы алюминиевые сплавы АМг5 и Д16. Заготовки с постоянным наружным диаметром и переменным диаметром отверстия получены из листового материала методом лазерной резки. В процессе эксперимента варьировали: угол наклона рабочей плоскости матриц к горизонтальной плоскости, который составлял 10, 15 и 20 град., для чего изготовлен комплект из трех матриц с прижимами с соответствующими углами наклона; степень деформации, которую изменяли за счет изменения внутреннего диаметра отверстия в заготовке при постоянном диаметре пуансона; скорость деформаций, которая составляла 0,01 и 0,001 с^–1. Обеспечение заданной скорости деформаций достигали заданием скорости перемещения пуансона в соответствии с расчетной степенью деформации. Отбортовку осуществляли на сертифицированной испытательной машине Р5, оснащенной компьютеризированной системой управления скоростью перемещения траверсы с записью графика «нагрузка-перемещение». Заготовку нагревали совместно со штамповой оснасткой кольцевым керамическим электронагревателем до температуры 400±5 ^oC. Изотермические условия обеспечивали наличием теплоизоляционного кожуха и регулировали контроллером температуры, поддерживающим установленную температуру в заданном диапазоне. Теплоизоляционный кожух состоял из двух оболочек из коррозионностойкой стали, пространство между которыми заполнено асбестовой тканью. По результатам выполненных исследований получены зависимости максимальной силы отбортовки от степени деформации при различных значениях угла наклона фланца и скорости деформаций. Установлено, что уменьшение скорости операции приводит к снижению технологической силы, что объясняется проявлением в заданных температурно-скоростных условиях вязких свойств материала. Оценка величины утонения краевой части патрубка по его образующей показала, что различные участки краевой части утоняются в разной степени. Для устранения неравномерности толщины требуется дополнительная операция изотермической прошивки-калибровки.

1. Ковка и штамповка : справочник в 4 т. Т. 4: Листовая штамповка / под общ. ред. С. С. Яковлева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Машино строение, 2010. — 732 с.
2. Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки : учеб. пособ. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1977. — 278 с.
3. Surajit Kumar Paul. A critical review on hole expansion ratio // Materialia. 2020. Vol. 9. 100566. DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100566
4. Яковлев С. П., Чудин В. Н., Яковлев С. С., Соболев Я. А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов. — М. : Машиностроение; Изд-во ТулГУ, 2004. — 427 с.
5. 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.
6. 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. 60–66.
7. Платонов В. И., Чудин В. Н. Технологические режимы раздачи с нагревом элементов трубопроводов // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 68–72.
8. Пасынков А. А., Романов П. В., Нуждин Г. А. Горячая высадка осесимметричных заготовок из титановых сплавов // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 72–77.
9. Ларин С. Н., Чудин В. Н., Пасынков А. А. Высадка краевого утолщения на корпусах при нестационарном вязкопластическом деформировании // Цветные металлы. 2020. № 7. С. 88–92.
10. Ma Z., Ji H., Huang X., Xiao W. et al. Research on high temperature stamping forming performance and process parameters optimization of 7075 aluminum alloy // Materials. 2021. Vol. 14. 5485. DOI: 10.3390/ma14195485
11. Mandal S., Gockel B. T., Balachandran S., Banerjee D. et al. Simulation of plastic deformation in Ti-5553 alloy using a selfconsistentvi scoplastic model // International Journal of Plasticity. 2017. Vol. 94. P. 57–73. DOI: 10.1016/j.ijplas.2017.02.008
12. Чудин В. Н., Яковлев С. С., Корнюшина М. В. Математическая модель операции отбортовки отверстия в листовых анизотропных заготовках в режиме кратковременной ползучести // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 4. С. 66–77.
13. Чудин В. Н., Пасынков А. А., Нуждин Г. А. Изотермическая отбортовка заготовок из анизотропных материалов в режиме вязкопластичности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 3. С. 34–42.

14. Чудин В. Н. Вязко-пластическое растяжение отверстия при отбортовке нагретого листа // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 10 (136). С. 10–13.
15. Chin Joo Tan. Effect of meshing technique and time discretization size on thickness strain localization during hole-flanging simulation of DP980 sheet at high strain level // Alexandria Engineering Journal. 2024. Vol. 86. P. 360–372.
16. Aksen T. A., Firat M. Blank thinning predictions of an aluminum alloy in hole expansion process using finite element method // SN Applied Sciences. 2021. Vol. 3. 320. DOI: 10.1007/s42452-021-04336-7
17. Черняев А. В., Корнюшина М. В., Хрычев И. С. Моделирование изотермической отбортовки отверстий в заготовках с наклонным фланцем // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 9. C. 703–708.
18. ГОСТ 4784–2019. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. — Введ. 01.09.2019.
19. Чудин В. Н., Черняев А. В., Булычев В. А. Изотермическая прошивка патрубков с наклонным фланцем // Заготовительные производства в машиностроении. 2019. Т. 17. № 3. С. 110–113.
20. Черняев А. В., Корнюшина М. В., Чудин В. Н. Технологические режимы прошивки-калибровки при локальном нагреве // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 4. С. 13–17.