Розробка кінематичного модуля із заокругленням для моделювання процесів комбінованого радіально-поздовжнього видавлювання іструментом складної конфігурації

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227120

Ключові слова:

моделювання процесів комбінованого видавлювання, конфігурація інструменту, кінематичний модуль, енергетичний метод

Анотація

Складні за формою деталі із суцільних або порожнистих заготовок доцільно виготовляти способами поперечного і комбінованого радіально-поздовжнього видавлювання. Наявність варіації технологічних режимів, конфігурації інструменту (у вигляді фасок та заокруглень перехідних ділянок матриць) на виробництві вимагає наявності адекватної попередньої оцінки силового режиму та особливостей формоутворення деталі. Запропоновано криволінійний кінематичний модуль трапецеїдальної форми для моделювання процесів радіально-поздовжнього видавлювання із наявністю заокруглення матриці. Враховуючи неможливість використання для заданого кінематично можливого поля швидкостей межі у вигляді чверті кола, запропоновано використання наближених кривих вигляду z1(r) та z2(r). З огляду на найменше відхилення довжини дуги наближеної кривої z1(r) та площі криволінійної трапеції, що обмежена нею, відносно чверті кола (не перевищує 0,8 % за будь-яких співвідношень), рекомендовано використання саме цієї заміни. Проведено розрахунки величини приведеного тиску деформування всередині кінематичного модуля із заокругленням із урахуванням потужностей сил зрізу на межі із суміжними кінематичними модулями. У якості прикладу проаналізовано вбудованність розробленого модуля із заокругленням у розрахункову схему радіального видавлювання. Виявлено суттєвий вплив умов тертя на силовий режим та відповідне оптимальне значення радіусу заокруглення. Розроблений кінематичний модуль дозволяє розширити можливості енергетичного методу для моделювання процесів холодного видавлювання із складною формою інструменту за новими схемами деформування. Це сприятиме виробленню рекомендацій щодо оптимальної конфігурації інструменту та більш активному впровадженню даних процесів на виробництві

Біографії авторів

Наталія Сергіївна Грудкіна, Донбаська державна машинобудівна академія

Кандидатка технічних наук

Кафедра обробки металів тиском

Іграмотдін Сєражутдінович Алієв, Донбаська державна машинобудівна академія

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра обробки металів тиском

Олег Євгенійович Марков, Донбаська державна машинобудівна академія

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра комп’ютеризованих дизайну і моделювання процесів і машин

Юрій Володимирович Савченко, Університет митної справи та фінансів

Кандидат технічних наук

Кафедра кібербезпеки та інформаційних технологій

Людмила Павлівна Суховірська, Донецький національний медичний університет

Кандидатка педагогічних наук

Кафедра медичної фізики та інформаційних технологій № 2

Любов Вікторівна Таган, Донбаська державна машинобудівна академія

Кандидатка технічних наук

Кафедра обробки металів тиском

Посилання

  1. Bhaduri, A. (2018). Extrusion. Springer Series in Materials Science, 599–646. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-10-7209-3_13
  2. Kukhar, V., Kurpe, O., Klimov, E., Balalayeva, E., Dragobetskii, V. (2018). Improvement of the Method for Calculating the Metal Temperature Loss on a Coilbox Unit at The Rolling on Hot Strip Mills. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 35. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19548
  3. Markov, O., Kukhar, V., Zlygoriev, V., Shapoval, A., Khvashchynskyi, A., Zhytnikov, R. (2020). Improvement of upsetting process of four-beam workpieces based on computerized and physical modeling. FME Transactions, 48 (4), 946–953. doi: https://doi.org/10.5937/fme2004946m
  4. Bohdanova, L. M., Vasilyeva, L. V., Guzenko, D. E., Kolodyazhny, V. M. (2018). A Software System to Solve the Multi-Criteria Optimization Problem with Stochastic Constraints. Cybernetics and Systems Analysis, 54 (6), 1013–1018. doi: https://doi.org/10.1007/s10559-018-0104-2
  5. Kukhar, V. V., Grushko, A. V., Vishtak, I. V. (2018). Shape Indexes for Dieless Forming of the Elongated Forgings with Sharpened End by Tensile Drawing with Rupture. Solid State Phenomena, 284, 408–415. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.284.408
  6. Chigarev, V. V., Belik, A. G., Gribkov, E. P., Gavrish, P. A. (2014). A mathematical model of the process of rolling flux-cored tapes. Welding International, 29 (1), 70–74. doi: https://doi.org/10.1080/09507116.2014.888192
  7. Perig, A. (2015). Two-parameter Rigid Block Approach to Upper Bound Analysis of Equal Channel Angular Extrusion Through a Segal 2θ-die. Materials Research, 18 (3), 628–638. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.004215
  8. Perig, A., Matveyev, I. (2019). FEM-based deformation regression analysis of ECAE strains. FME Transactions, 47 (4), 851–855. doi: https://doi.org/10.5937/fmet1904851p
  9. Saffar, S., Malaki, M., Mollaei-Dariani, B. (2014). On the effects of eccentricity in precision forging process. UPB Scientific Bulletin, Series D: Mechanical Engineering, 76 (1), 123–138. Available at: https://www.researchgate.net/publication/288478481_On_the_effects_of_eccentricity_in_precision_forging_process
  10. Aliieva, L., Hrudkina, N., Aliiev, I., Zhbankov, I., Markov, O. (2020). Effect of the tool geometry on the force mode of the combined radial-direct extrusion with compression. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (104)), 15–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.198433
  11. Perig, A. V. (2014). 2D upper bound analysis of ECAE through 2θ-dies for a range of channel angles. Materials Research, 17 (5), 1226–1237. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.268114
  12. Kalyuzhnyi, V. L., Alieva, L. I., Kartamyshev, D. A., Savchinskii, I. G. (2017). Simulation of Cold Extrusion of Hollow Parts. Metallurgist, 61 (5-6), 359–365. doi: https://doi.org/10.1007/s11015-017-0501-1
  13. Lee, Y. S., Hwang, S. K., Chang, Y. S., Hwang, B. B. (2001). The forming characteristics of radial–forward extrusion. Journal of Materials Processing Technology, 113 (1-3), 136–140. doi: https://doi.org/10.1016/s0924-0136(01)00705-1
  14. Jafarzadeh, H., Zadshakoyan, M., Abdi Sobbouhi, E. (2010). Numerical Studies of Some Important Design Factors in Radial-Forward Extrusion Process. Materials and Manufacturing Processes, 25 (8), 857–863. doi: https://doi.org/10.1080/10426910903536741
  15. Alieva, L., Zhbankov, Y. (2015). Radial-direct extrusion with a movable mandrel. Metallurgical and Mining Industry, 11, 175–183. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/Journal/english-edition/MMI_2015_11/Leila_Alieva.pdf
  16. Aliev, I. S. (1988). Radial extrusion processes. Soviet Forging and Metal Stamping Technology. English Translation of Kuznechno-Shtampovochnoe Proizvodstvo, 3, 54–61.
  17. Aliev, I. S., Lobanov, A. I., Borisov, R. S., Savchinskij, I. G. (2004). Investigation of die blocks with split matrixes for the processes of cross extrusion. In: Forging and Stamping Production (Materials Working by Pressure), 8, 21–26.
  18. Farhoumand, A., Ebrahimi, R. (2009). Analysis of forward–backward-radial extrusion process. Materials & Design, 30 (6), 2152–2157. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.08.025
  19. Jafarzadeh, H., Barzegar, S., Babaei, A. (2014). Analysis of Deformation Behavior in Backward–Radial–Forward Extrusion Process. Transactions of the Indian Institute of Metals, 68 (2), 191–199. doi: https://doi.org/10.1007/s12666-014-0441-4
  20. Farhoumand, A., Ebrahimi, R. (2016). Experimental investigation and numerical simulation of plastic flow behavior during forward-backward-radial extrusion process. Progress in Natural Science: Materials International, 26 (6), 650–656. doi: https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2016.12.005
  21. Ogorodnikov, V. А., Dereven’ko, I. А., Sivak, R. I. (2018). On the Influence of Curvature of the Trajectories of Deformation of a Volume of the Material by Pressing on Its Plasticity Under the Conditions of Complex Loading. Materials Science, 54 (3), 326–332. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-018-0188-x
  22. Ogorodnikov, V. A., Dereven'ko, I. A. (2013). Modeling combined extrusion process to assess the limit of forming blanks from different materials. Izvestiya MGTU «MAMI», 2 (2 (16)), 224–229.
  23. Motallebi Savarabadi, M., Faraji, G., Zalnezhad, E. (2019). Hydrostatic tube cyclic expansion extrusion (HTCEE) as a new severe plastic deformation method for producing long nanostructured tubes. Journal of Alloys and Compounds, 785, 163–168. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.149
  24. Noh, J., Hwang, B. B., Lee, H. Y. (2015). Influence of punch face angle and reduction on flow mode in backward and combined radial backward extrusion process. Metals and Materials International, 21 (6), 1091–1100. doi: https://doi.org/10.1007/s12540-015-5276-y
  25. Aliieva, L. I. (2016). Forming of defect parts in cold extrusion processes. Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, 4, 18–27.
  26. Aliieva, L. I. (2018). Sovershenstvovanie protsessov kombinirovannogo vydavlivaniya. Kramatorsk: OOO «Tirazh - 51», 352.
  27. Golovin, V. A. et. al. (2005). Razrabotka i issledovanie protsessov holodnoy obemnoy shtampovki polyh osesimmetrichnyh detaley slozhnoy formy. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem, 11, 10–14.
  28. Alexandrov, A. A., Evstifeev, V. V., Kovalchuk, A. I., Evstifeev, A. V. (2012). Mathematical modeling of the cross vydavlevaniya conical flange on the tubular workpiece. Vestnik Sibirskoy gosudarstvennoy avtomobil'no-dorozhnoy akademii, 6 (28), 93–99.
  29. Chudakov, P. D. (1992). Verhnyaya otsenka moschnosti plasticheskoy deformatsii s ispol'zovaniem minimiziruyuschey funktsii. Izvestiya vuzov. Mashinostroenie, 9, 13–15.
  30. Chudakov, P. D. (1979). O vychislenii moschnosti plasticheskoy deformatsii. Izvestiya vuzov. Mashinostroenie, 7, 146–148.
  31. Aliieva, L. I., Shkira, A. V., Goncharuk, K. V. (2015). Primenenie matematicheskogo apparata dlya opredeleniya energosilovyh harakteristik kombinirovannogo trehstoronnego vydavlivaniya. Nauchnyy vestnik Donbasskoy gosudarstvennoy mashinostroitel'noy akademii, 2 (17Е), 5–10.
  32. Hrudkina, N., Markov, O. (2020). Mathematical simulation of cold extrusion processes with complex tool configuration. Technical sciences and technologies, 3 (21), 89–97. doi: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-3(21)-89-97
  33. Hrudkina, N., Aliieva, L. (2020). Modeling of cold extrusion processes using kinematic trapezoidal modules. FME Transactions, 48 (2), 357–363. doi: https://doi.org/10.5937/fme2002357h
  34. Hrudkina, N. (2021). Process modeling of sequential radial-direct extrusion using curved triangular kinematic module. FME Transactions, 49 (1), 56–63. doi: https://doi.org/10.5937/fme2101056h
  35. Hrudkina, N., Aliieva, L., Markov, O., Marchenko, I., Shapoval, A., Abhari, P., Kordenko, M. (2020). Predicting the shape formation of hollow parts with a flange in the process of combined radial-reverse extrusion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (106)), 55–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.203988
  36. Winiarski, G., Gontarz, A., Samołyk, G. (2020). Theoretical and Experimental Analysis of a New Process for Forming Flanges on Hollow Parts. Materials, 13 (18), 4088. doi: https://doi.org/10.3390/ma13184088

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-20

Як цитувати

Грудкіна, Н. С., Алієв, І. С., Марков, О. Є., Савченко, Ю. В., Суховірська, Л. П., & Таган, Л. В. (2021). Розробка кінематичного модуля із заокругленням для моделювання процесів комбінованого радіально-поздовжнього видавлювання іструментом складної конфігурації . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1 (110), 81–89. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227120

Номер

Том 2 № 1 (110) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Наталья Сергеевна Грудкина, Играмотдин Серажутдинович Алиев, Олег Евгеньевич Марков, Юрий Владимирович Савченко, Людмила Павловна Суховирская, Любовь Викторовна Таган

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.