Елена Геннадьевна Демьяненко – доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением, вед. науч. сотрудник научно-исследовательской лаборатории пластического деформирования специальных материалов (НИЛ-37)
443086, г. Самара, Московское шоссе, 34
Elena G. Demyanenko – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Metal Forming, Leading Researcher of the Research Laboratory of Plastic Deformation of Special Material (RL-37),
34 Moscowskoe shosse, Samara 443086
Игорь Петрович Попов – доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением, вед. науч. сотрудник НИЛ-37
443086, г. Самара, Московское шоссе, 34
Igor P. Popov – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Metal Forming, Leading Researcher of RL-37
34 Moscowskoe shosse, Samara 443086
Алина Александровна Левагина – лаборант НИЛ-37
443086, г. Самара, Московское шоссе, 34
Alina A. Levagina – Laboratory Assistant of RL-37
34 Moscowskoe shosse, Samara 443086
В ракетно-космической и авиационной технике активно применяются тонкостенные осесимметричные детали усеченной сужающейся формы, изготовленные из листовых заготовок. Совершенствование процессов их формообразования, в основе которых направленное изменение толщины материала с целью получения деталей с минимальной разнотолщинностью, позволит обеспечить ведущие позиции предприятий авиационной и космической отраслей промышленности, а также гарантирует снижение трудозатрат. Данная работа посвящена исследованию возможности получения тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы одним из способов листовой штамповки в условиях плоского напряженного состояния растяжения (отбортовкой). Выявлен механизм и проведен анализ напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе формоизменения с учетом выражения минимизации между заданной и технологически возможной толщинами. Разработана математическая модель рассматриваемого способа формообразования, основанного на процессе отбортовки. Теоретические исследования основывались на положениях теории пластического деформирования листовых материалов путем совместного решения приближенных дифференциальных уравнений равновесия сил, уравнений связи, условия пластичности и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. С целью исключения ошибок при проектировании инструмента для перспективной реализации способа на изготовленной штамповой оснастке, а также для подтверждения теоретических выводов по выбору технологических параметров и достижения минимальной разнотолщинности проведено моделирование процесса отбортовки в программном комплексе LS-DYNA с исходными данными конической заготовки из стали 12Х18Н10Т: угол конусности 16,4°, толщина Sзаг = 0,3 мм. Представлены этапы компьютерного моделирования с указанием основных параметров процесса, таких как модель материала, механические характеристики материала заготовки, тип элементов, кинематические нагрузки, условия контактного взаимодействия элементов между собой и т.д.
Thin-walled axisymmetric truncated parts made of sheet billets are actively used in rocket and aerospace engineering. Improvement to their shape formation, based on directed material thickness change will ensure the production of parts with minimum thickness variation. This will also enable aviation and space industry enterprises to attain leading positions, as well as reduce labor costs. This work studies the possibility of obtaining thin-walled axisymmetric parts of truncated tapered shape using one of the methods of sheet metal stamping under flat tensile stress conditions (flanging). The mechanism was identified and the analysis of the stress-strain state of the billet during deformation was carried out. This takes into account the minimizing of the difference between the specified and technologically possible thicknesses. A mathematical model was developed to consider the shaping method based on the process of flanging. Theoretical studies were based on the principles of the plastic deformation theory of sheet materials. This was achieved by the following factors: approximate differential equations of force equilibrium; equations of constraint; plasticity conditions; and fundamental constitutive relations under given initial and boundary conditions. The process of flanging was simulated using the LS-DYNA software package with the following initial data of a conical billet made of 12Kh18N10T steel: cone angle 16.4°, thickness Sbillet = 0.3 mm. The aim was to eliminate errors in designing a tool for future implementation of the method on a manufactured die tooling, as well as to confirm the theoretical conclusions on the selection of technological parameters and achieve minimal thickness variation. The steps of computer modeling are presented, indicating the main process parameters such as material model, mechanical characteristics of the workpiece material, type of elements, kinematic loads, conditions of contact interaction of elements with each other, etc.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.