cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2016-5-52-60cvmet-377Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsКОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСКАТКИ ФЛАНЦА НА ЗАГОТОВКЕ ИЗ ЛАТУНИ Л63Finite element simulation of flange rolling on the L63 brass workpieceВостровВ. Н.VostrovV. N.

докт. техн. наук, профессор кафедры машин и технологий обработки металлов давлением Санкт-Петербургского политехнического университета.  Тел.: (812) 552-95-30.

Dr. Sci. (Tech.), prof., Department of technology constructional materials and material science, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University.

vostrov-vn@mail.ruКононовП. В.KononovP. V.

инженер кафедры машин и технологий обработки металлов давлением Санкт-Петербургского политехнического университета.

engineer of Department of technology constructional materials and material science, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University.

KPV710@rambler.ruМодестовВ. С.ModestovV. S.

вед. инженер кафедры механики и процессов управления Санкт-Петербургского политехнического университета. Тел./факс: (812) 552-77-78 (доб. 217).

lead engineer of Department of mechanics and control processes, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University.

vmodestov@spbstu.ruЛогиновИ. Н.LoginovI. N.

вед. инженер кафедры механики и процессов управления Санкт-Петербургского политехнического университета. Тел./факс: (812) 552-77-78 (доб. 213).

lead engineer of Department of mechanics and control processes, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University.

Loginov_IN@spbstu.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29).РоссияPeter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University (195251, Russia, St. Petersburg, Politekhnicheskaya str., 29).Russian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29).Россияlead engineer of Department of mechanics and control processes, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University.Russian Federation201602112016055260Copyright © Востров В.Н., Кононов П.В., Модестов В.С., Логинов И.Н., 20162016Востров В.Н., Кононов П.В., Модестов В.С., Логинов И.Н.Vostrov V.N., Kononov P.V., Modestov V.S., Loginov I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/377

Построена математическая модель процесса холодной раскатки фланца на цилиндрической заготовке из сплавка Л63.Проанализированы напряженные и деформированные состояния заготовки на трех этапах формообразования детали с фланцем. Установлено, что на первом этапе наиболее проблемна, с точки зрения возможности разрушения заготовки, область основания сформированного конуса. На втором и заключительном этапах формообразования фланца опасными являются торцевая поверхность фланца и цилиндрическая поверхность ступицы раскатной детали.

The paper develops a mathematical model of the flange cold rolling process on the cylindrical workpiece made of L63 alloy. It analyzes stressed and strained states of the workpiece during three stages of a flanged piece forming. It is found that at the first stage the base area of the formed cone is most problematic in terms of possible workpiece destruction. Risks at the second and the final stage of flange forming are in the flange end surface and cylindrical hub surface of the rolling component.

холодная раскаткадеталь с фланцемсплав Л63конечно-элементное моделированиеcold rollingflanged pieceL63 alloyfinite-element simulationReferencesWithers P.J., Bhadeshia H.K.D.H. Residual stress. Part 1. Measurement techniques // Mater. Sci. Technol. 2001. Vol. 17. No. 4. P. 355—365.Withers P.J., Bhadeshia H.K.D.H. Residual stress. Part 1. Measurement techniques. Mater. Sci. Technol. 2001. Vol. 17. No. 4. P. 355—365.Васильков С.Д., Александров А.С., Афанасьев И.В. Определение остаточных напряжений в поверхностном слое деталей из алюминиевого сплава после механической обработки // Инструмент и технологии. 2010. No. 27. С. 26—29.Vasil’kov S.D., Aleksandrov A.S., Afanas’ev I.V. Opredelenie ostatochnykh napryazhenii v poverkhnostnom sloe detalei iz alyuminievogo splava posle mekhanicheskoi obrabotki [Determination of residual stresses in the surface layer of the aluminum alloy part after machining]. Instrument i tekhnologii. 2010. No. 27. P. 26—29.Pesin A., Salganik V., Trahtengertz E., Cherniahovsky M., Rudakov V. Mathematical modelling of the stress—strain state in asymmetric flattening of metal band // J. Mater. Process. Technol. 2002. Vol. 125—126. P. 689—694.Pesin A., Salganik V., Trahtengertz E., Cherniahovsky M., Rudakov V. Mathematical modelling of the stress—strain state in asymmetric flattening of metal band. J. Mater. Process. Technol. 2002. Vol. 125—126. P. 689—694.Han X., Hua L. 3D FE modelling of contact pressure response in cold rotary forging // Tribol. Int. 2013. Vol. 57. P. 115—123.Han X., Hua L. 3D FE modelling of contact pressure response in cold rotary forging. Tribol. Int. 2013. Vol. 57. P. 115—123.Siddigue M., Abid Muhammad, Junejo H.F., Mufti R.A. 3-D finite element simulation of welding residual stresses in pipe-flange joints: effect of welding parameters // Mater. Sci. Forum. 2005. Vol. 490—491. P. 79—84.Siddique M., Abid Muhammad, Junejo H.F., Mufti R.A. 3-D finite element simulation of welding residual stresses in pipe-flange joints: effect of welding parameters. Mater. Sci. Forum. 2005. Vol. 490—491. P. 79—84.Govik A., Nilsson L., Moshfegh R. Finite element simulation of the manufacturing process chain of a sheet metal assembly // J. Mater. Process. Technol. 2012. Vol. 212. No. 7. P. 1453—1462.Govik A., Nilsson L., Moshfegh R. Finite element simulation of the manufacturing process chain of a sheet metal assembly. J. Mater. Process. Technol. 2012. Vol. 212. No. 7. P. 1453—1462.Gao M., Krishnamurthy R., Tandon S., Arumugam U. Critical strain based ductile damage criterion and its application to mechanical damage in pipelines // 13-th Intern. conf. on fracture. Beijing, China. 2013. Vol. 5. P. 3723.Gao M., Krishnamurthy R., Tandon S., Arumugam U. Critical strain based ductile damage criterion and its application to mechanical damage in pipelines. In: 13-th Intern. conf. on fracture. Beijing, China. 2013. Vol. 5. P. 3723.Shaban Ghazani M., Vajd A., Mosadeg B. 3D finite element study of temperature variations during equal channel angular pressing // J. Adv. Mater. Process. 2014. Vol. 2. No. 1. P. 47—54.Shaban Ghazani M., Vajd A., Mosadeg B. 3D finite element study of temperature variations during equal channel angular pressing. J. Adv. Mater. Process. 2014. Vol. 2. No. 1. P. 47—54.Горбунов И.В., Ефременков И.В., Леонтьев В.Л., Гисметулин А.Р. Особенности моделирования процессов механической обработки в САЕ-системах // Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. No. 4(4). С. 846—853.Gorbunov I.V., Efremenkov I.V., Leont’ev V.L., Gismetulin A.R. Osobennosti modelirovaniya protsessov mekhanicheskoi obrabotki v SAE-sistemakh [Features simulation of machining processes in the CAE-systems]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. 2013. Vol. 15. No. 4(4). P. 846—853.Петров П.А. Изотермическая штамповка алюминиевых и магниевых сплавов: моделирование технологических процессов // Матер. Междунар. науч.-техн. конф. «Автомобиле- и тракторостроение в России», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». М.: Изд-во МАМИ, 2010. С. 107—113.Petrov P.A. Izotermicheskaya shtampovka alyuminievykh i magnievykh splavov: modelirovanie tekhnologicheskikh protsessov [Isothermal forging aluminum and magnesium alloys: modeling of technological processes]. In: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii «Avtomobile- i traktorostroenie v Rossii», posvyashchennoi 145-letiyu MGTU «MAMI» [Materials of the international scientific and technical conferences «The car- and tractor construction in Russia», devoted to the 145 anniversary of MGTU «MAMI»]. Moscow: MAMI, 2010. P. 107—113.ANSYS Theory Reference. 11-th ed. ANSYS Release 10.0. Canonsburg, PA. USA, ANSYS inc., 2005.ANSYS Theory Reference. 11-th ed. ANSYS Release 10.0. Canonsburg, PA. USA, ANSYS inc., 2005.Nowak J., Madej L., Ziolkiewicz S., Plewinski A., Grosman F., Pietrzyk M. Recent development in orbital forging technology // Int. J. Mater. Forming. 2008. Vol. 1. Suppl. 1. P. 387—390.Nowak J., Madej L., Ziolkiewicz S., Plewinski A., Grosman F., Pietrzyk M. Recent development in orbital forging technology. Int. J. Mater. Forming. 2008. Vol. 1. Suppl. 1. P. 387—390.Bartnicki Ja. The theoretical and experimental research of rolling-extrusion process. Lublin: Lublin University of Technology, 2009.Bartnicki Ja. The theoretical and experimental research of rolling-extrusion process. Lublin: Lublin University of Technology, 2009.Кункин С.Н., Аксенов Л.Б. Торцевая раскатка с выдавливанием утолщенных полых фланцев // Альманах современной науки и образования. No. 7 (97). Тамбов: Грамота, 2015. C. 84—87.Kunkin S.N., Aksenov L.B. Tortsevaya raskatka s vydavlivaniem utolshchennykh polykh flantsev [Face rolling with thickened hollow extruded flange]. In: Al’manakh sovremennoi nauki i obrazovaniya [Almanac of modern science and edication]. No. 7 (97). Tambov: Gramota, 2015. P. 84—87.Басалаев Д.Э., Басалаев Э.П., Нгуен К.Х. Теоретическое исследование процессов формирования фланцев на торце и стенке внутренних полых цилиндрических заготовок // Изв. ТулГУ. Техн. науки. 2013. Вып. 1. С. 109—115.Basalaev D.E., Basalaev E.P., Nguen K.H. Teoreticheskoe issledovanie protsessov formirovaniya flantsev na tortse i stenke vnutrennikh polykh tsilindricheskikh zagotovok [Theoretical study of the formation of the flange on the end wall and the inner hollow cylindrical workpieces]. Izvestiya TulGU. Tekhnicheskie nauki. 2013. No. 1. P. 109—115.Кононов П.В., Кононова И.Е., Востров В.Н. Применение атомно-силовой микроскопии для анализа напряженного и деформированного состояния детали с фланцем из латуни // Изв. СПбГТУ «ЛЭТИ». 2014. No. 6. С. 7—11.Kononov P.V., Kononova I.E., Vostrov V.N. Primenenie atomno-silovoi mikroskopii dlya analiza napryazhennogo i deformirovannogo sostoyaniya detali s flantsem iz latuni [Application of atomic force microscopy for analysis of stress and strain state with the flange parts of brass]. Izvestiya SPbGTU «LETI». 2014. No. 6. P. 7—11.Кононов П.В., Востров В.Н. Конечно-элементное моделирование процесса раскатки фланца на трубчатой заготовке // Молодой ученый. 2013. No. 9. С. 46—49.Kononov P.V., Vostrov V.N. Konechno-elementnoe modelirovanie protsessa raskatki flantsa na trubchatoi zagotovke [Finite element modeling of the rolling flange on tubular billet]. Molodoi uchenyi. 2013. No. 9. P. 46—49.Востров В.Н., Кононов П.В. Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок: Пат. 2499648 C1 (РФ). 2013.Vostrov V.N., Kononov P.V. Sposob raskatki flantsev trubchatykh zagotovok [Method of rolling tube blanks flanges]: Pat. 2499648 C1 (RF). 2013.Рыбин Ю.И., Рудской А.И., Золотов А.М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. СПб.: Наука, 2004.Ribin Yu.I., Rudskoi A.I., Zolotov A.M. Matematicheskoe modelirovanie i proektirovanie tekhnologicheskikh protsessov obrabotki metallov davleniem [Mathematical modeling and design process of metal forming processes]. Saint-Petersburg: Nauka, 2004. 20. Hallquist J.O. LS—DYNA. Theoretical manual. Livermore: Livermore Software Technology Corp., 1998.Hallquist J.O. LS-DYNA. Theoretical manual. Livermore: Livermore Software Technology Corp., 1998.Borovkov A.I. Vozmozhnosti sistemy konechno-elementnogo modelirovaniya ANSYS/LS-DYNA [Features of the finite element simulation ANSYS / LS-DYNA]. In: I mezhdunarodnaya konferentsiya polzovatelei programmnogo obespecheniya ANSYS [First Int. Conf. of users of the software ANSYS] (Moscow, 22—23 Oct., 2003). Moscow: EMT—ANSYS-Centre, 2003. P. 128—136.Боровков А.И. Возможности системы конечно-элементного моделирования ANSYS/LS-DYNA // Первая междунар. конф. пользователей программного обеспечения ANSYS (г. Москва, 22—23 окт. 2003). М.: EMT—ANSYS-центр, 2003. С. 128—136.Golenkov V.A., Zykova Z.P., Kondrashov V.I. Matematicheskoe modelirovanie protsessov obrabotki metallov davleniem na personal’nom komp’yutere [Mathematical modeling of metal forming processes on a PC]. Moscow: Mashinostroenie, 1994.Голенков В.А., Зыкова З.П., Кондрашов В.И. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением на персональном компьютере. М.: Машиностроение, 1994.Kolmogorov V.L. Mekhanika obrabotki metallov davleniem [Mechanic treatment of metals by pressure]. Ekaterinburg: UGTU—UPI, 2001.Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Изд-во УГТУ—УПИ, 2001.Bernshtein M.L. Mekhanicheskie svoistva metallov [Mechanical properties of metals]. Moscow: Metallurgiya, 1979.Бернштейн М.Л. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979.Бернштейн М.Л. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.