ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ ПРИ СКОРОСТНОМ УДАРНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛОСКОСТУПЕНЧАТЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Приводится физико-механическая модель, разработанная для расчета силового воздействия на пуансон при скоростном ударном выдавливании биметаллических ступенчатых стержневых изделий в условиях плоской деформации. Для решения поставленной задачи процесс ударного нагружения заготовки разделяется на две стадии – разгона и торможения. На стадии разгона принимается линейная зависимость на графике P_n(h_n) «усилие на пуансоне – путь деформирования». Для стадии торможения приводится методика расчета усилия, действующего на пуансон, при пластическом течении биметаллической заготовки в ступенчатую сужающую полость с тремя очагами деформации. На основе метода верхней оценки для случая пластического течения на завершающем этапе процесса через очаги деформации получено уравнение для расчета усилия, действующего на пуансон. Путем решения задачи в квазистатической постановке (действие динамических напряжений на поверхностях разрыва скорости и сил инерции не оказывает влияние на вид и форму построенных годографов скоростей и ускорений), исходя из условия минимальной мощности пластического формоизменения, были установлены зависимости для расчета оптимальных углов матричной полости α_опт, β_опт, γ_опт, зависящих от вытяжки λ и коэффициента трения μ. Применение матриц с оптимальными углами конусности позволит реализовать процесс ударного скоростного выдавливания с минимальной нагрузкой, действующей на пуансон. На основе разработанной модели в рамках принятых допущений получено уравнение для расчета минимального верхнеграничного усилия P_n,min, действующего на пуансон при ударном скоростном пластическом течении металлов через очаги деформации. В уравнении представлены реологические характеристики деформируемой основной части заготовки (k, ρ), технологические параметры (λ₁, λ₂, λ₃, V), коэффициенты контактного трения μ для различных участков поверхности матричной полости, значения соударяющихся масс пуансона и заготовки. Разработанные модель расчета оптимального силового режима и уравнение (17) вполне могут быть использованы в инженерной практике для разработки технологии скоростного ударного выдавливания плоскоступенчатых биметаллических изделий различного назначения.

1. Качанов, И. В. Скоростное горячее выдавливание стержневых изделий / И. В. Качанов; под ред. Л. А. Исаевича. – Минск: Технопринт, 2002. – 327 с.

2. Качанов, И. В. Ресурсосберегающая технология скоростного горячего выдавливания биметаллического стержневого инструмента / И. В. Качанов, В. Н. Шарий, В. В. Власов // Наука и техника. – 2016. – Т. 15, № 1. – C. 3–8

3. Тутышкин, Н. Д. Соотношение на разрывах при динамической плоской деформации / Н. Д. Тутышкин // Технология машиностроения. – Тула, 1972. – Вып. 29 – С. 56–66.

4. Томленов, А. Д. Теория пластического деформирования металлов / А. Д. Томленов. – М.: Металлургия, 1972. – 408 с.

5. Сторожев, М. В. Теория обработки металлов давлением / М. В. Сторожев, Е. А. Попов. – М.: Машиностроение, 1977. – 423 с.

6. Сегал, В. М. Технологические задачи теории пластичности / В. М. Сегал. – Минск: Наука и техника, 1977. – 254 с.

7. Ренне, И. П. Учет сил инерции при плоском выдавливании полосы через клиновые матрицы / И. П. Ренне, Н. Д. Тутышкин // Изв. высш. учеб. заведений. Машиностроение. – 1972. – № 6. – С. 144–147.

8. Работнов, Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела / Ю. Н. Работнов. – М.: Наука, 1988. – 654 с.

9. Скоростное горячее выдавливание стержневых изделий с плакированием торцевой части / И. В. Качанов [и др.]. – Минск: БНТУ, 2011. – 198 с.

10. Качанов, И. В. Определение усилия в процессе ударного выдавливания плоских стержневых изделий / И. В. Качанов, О. М. Дьяконов // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. – 2002. – № 1. – С. 77–81.