Моделювання процесів комбінованого видавлювання із використанням трапецеїдальних криволінійних кінематичних модулів

Abstract

В роботі представлено розрахунки складових приведеного тиску деформування трапецеїдального кінематичного модуля із криволінійною похилою межею в рамках використання енергетичного методу балансу потужностей при моделюванні процесів комбінованого видавлювання з декількома степенями свободи течії металу. Розроблений кінематичний модуль дозволяє описати складний характер течії металу у процесі комбінованого радіально-зворотного видавлювання порожнистих деталей з фланцем. Отримано потужності сил деформування, зрізу із суміжними кінематичними модулями та тертя на поверхні контакту заготовки та інструменту. Проведено порівняльний аналіз силових параметрів процесу деформування розрахункових схем, що містять трапецеїдальний модуль з похилою прямолінійною та криволінійною межами відповідно. Встановлено, що оптимізація за кінематичним параметром – швидкістю заповнення стінки стакану, що формується, є можливою за різних співвідношень параметрів процесу комбінованого видавлювання. Раціональність застосування криволінійної межі у вигляді z  z2 (r) підтверджена виконанням умови p2  p1 для оптимальних значень за різних співвідношень та умов тертя. Отримані вирази потужностей сил деформування, зрізу із суміжними кінематичними модулями та тертя на поверхні контакту заготовки та інструменту можуть бути використані як складові у інших розрахункових схемах комбіновано видавлювання з декількома степенями течії металу. Згідно з отриманими даними застосування трапецеїдального кінематичного модуля із похилою криволінійною межею дозволить зменшити прогнозовані розрахунки за силовими параметрами процесу деформування на 57%. Це сприятиме отриманню більш адекватної оцінки характеру течії металу всередині напівфабрикату і силового режиму, а в широкому розумінні розширенню можливостей комбінованого радіально-зворотного видавлювання. The paper presents the calculations of the components of the deformation pressure of the trapezoidal kinematic module with a curved inclined boundary in the framework of using the energy method of power balance in modeling the processes of combined extrusion with several degrees of freedom of metal flow. The developed kinematic module allows us to describe the complex nature of the metal flow in the process of combined radial-backward extrusion of hollow parts with a flange. The power of the forces of deformation, shear with adjacent kinematic modules and friction on the contact surface of the workpieces and tool are obtained. We conducted a comparative analysis of the power parameters of the process of deformation of design schemes containing a trapezoidal module with an inclined rectilinear and curvilinear boundaries, respectively. It has been established that optimization with respect to the kinematic parameter – the filling rate of the forming glass wall - is possible with various ratios of the parameters of the combined extrusion process. The rationality of the use of a curved border in the form z  z2 (r) is confirmed by the fulfillment of the conditions p2  p1 for optimal values under various ratios and conditions of friction. The obtained expressions of the power of the forces of deformation, shear with adjacent kinematic modules and friction on the contact surface of the workpieces and tool can be used as components in other calculation schemes combined extrusion with several degrees of freedom of metal flow. According to the data obtained, the use of a trapezoidal kinematic module with an inclined curved border will reduce the predicted calculations of the force parameters of the deformation process by 5-7 %. This will contribute to obtaining a more adequate assessment of the nature of the metal flow inside the semi-finished product and the power regime, and in the broad sense, expanding the capabilities of combined radial-backward extrusion.