cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2017-6-40-44cvmet-656Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsЭНЕРГОСИЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ КРУГЛЫХ ИЗДЕЛИЙPower-energy conditions of round item hydro-mechanical pressingКолмогоровГ. Л.KolmogorovG. L.

докт. техн. наук, профессор кафедры динамики и прочности машин ПНИПУ

614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29

Dr. Sci. (Tech.), Prof., Department of dynamics and strength of machines, Perm National Research Polytechnic University614990, Russia, Perm, Komsomolsky av., 2

dpm@pstu.ruУткинА. О.UtkinA. O.

бакалавр техники и технологии, магистрант кафедры динамики и прочности машин ПНИПУ

614990, г. Пермь, Комсомольский пр-т, 29

Bachelor of engineering and technology, Postgraduate, Department of dynamics and strength of machines, Perm National Research Polytechnic University614990, Russia, Perm, Komsomolsky av., 2

flaymel@yandex.ruПермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)РоссияPerm National Research Polytechnic UniversityRussian Federation201718122017064044Copyright © Колмогоров Г.Л., Уткин А.О., 20172017Колмогоров Г.Л., Уткин А.О.Kolmogorov G.L., Utkin A.O.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/656

Одним из основных широко распространенных способов обработки металлов давлением является прессование, для которого характерна благоприятная схема пластической деформации с преобладающим действием напряжений всестороннего сжатия, что позволяет деформировать малопластичные материалы и сплавы с достаточно большими степенями деформирования. В настоящей работе рассмотрены условия пластического деформирования при гидромеханическом прессовании, как одной из разновидностей процесса прессования. Его отличительной особенностью по сравнению с другими видами прессования является возможность контролировать движение заготовки и предотвращать ее «выстреливание» в конечной стадии процесса. В ходе исследований проведен анализ условий гидромеханического прессования, сочетающего применение рабочей жидкости высокого давления и механическое воздействие технологической оснастки на прессующую матрицу. Получены формулы составляющих общего напряжения гидромеханического прессования, на основании которых определена оптимальная геометрия технологического инструмента. Проведена оптимизация углов конусности матрицы для гидромеханического прессования в зависимости от основных технологических параметров процесса прессования. Построены зависимости отношения напряжения прессования к сопротивлению деформации прессуемого материала от вытяжки, которые подтвердили наличие оптимальных углов конусности прессовых матриц.

One of the main widespread methods of metal forming is pressing characterized by a favorable plastic deformation pattern with the predominant effect of all-round compressive stresses. This allows deforming low-ductile materials and alloys with sufficiently high degrees of deformation. This paper studies plastic deformation conditions at hydro-mechanical pressing as one of pressing types. A distinctive feature of hydro-mechanical pressing as compared to other pressing types is the ability to control the movement of the billet and prevent its ejection at the final process stage. The study covers the conditions of hydro-mechanical pressing which combines the use of high-pressure working fluid and the mechanical impact of the tooling on the pressing die. Formulas for the components of the total hydro-mechanical pressing stress are derived to serve the basis for determination of the optimal process tool geometry. Taper angles of the hydro-mechanical pressing die are optimized depending on the main pressing process parameters. The dependency graphs are plotted for the ratio of pressing stress to the resistance of pressed material deformation as a result of drawing that confirmed the presence of optimum taper angles of pressing dies.

гидромеханическое прессованиеоптимизациягеометрия прессового инструментаhydro-mechanical pressingoptimizationpressing tool geometryReferencesPing Hu, Ning Ma, Li-zhong Liu, Yi-guo Zhu. Ethods and numerical technology of sheet metal cold and hot forming // Anal. Eng. 2012.Ping Hu, Ning Ma, Li-zhong Liu, Yi-guo Zhu. Ethods and numerical technology of sheet metal cold and hot forming. Anal. Eng. 2012.Nusheh M., Ahuett H., Arrambide A. (Eds.) Rectnt researches in metallurgical engineering: From extraction to forming. Rijeka: InTech, 2012.Nusheh M., Ahuett H., Arrambide A. (Eds.) Rectnt researches in metallurgical engineering: From extraction to forming. Rijeka: InTech, 2012.McQueen H.J., Spigarelli S., Kassner M.E., Evangelista E. Hot deformation and processes of aluminum alloys. Boca Raton: CRC Press, 2011.McQueen H.J., Spigarelli S., Kassner M.E., Evangelista E. Hot deformation and processes of aluminum alloys. Boca Raton: CRC Press, 2011.Tollen G., MacKenzie D. Handbook of Alluminum // Physical metallurgy and processes. N.Y.: Mercel Dekker Ltd., 2003. Vol. 1.Tollen G., MacKenzie D. Handbook of Alluminum. Physical metallurgy and processes. N.Y.: Mercel Dekker Ltd., 2003. Vol. 1.Bridgman P.W. The physics of high pressure. London: G. Bell. LDN. Sons Ltd., 1958.Bridgman P.W. The physics of high pressure. London: G. Bell. LDN. Sons Ltd., 1958.Богоявленский К.Н., Вагин В.А., Кобышев А.Н., Петков Г.К., Мамутов В.С., Рис В.В., Рябинин А.Г., Чалев Д.И. Гидропластическая обработа металлов / Пер. с болгар. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние; София: Техника, 1988.Bogoyavlenskij K.N., Vagin V.A., Kobyshev A.N., Petkov G.K., Mamutov V.S., Ris V.V., Ryabinin A.G., Chalev D.I. Gidroplasticheskaja obrabota metallov (Transl. from bulg.) [Hudroplastic processind of metals]. Leningrad: Mashinostroenie; Sofia.: Tekhnika, 1988.Bogoyavlensky K.N., Ris W.W., Suchich W.D. Untersuchung des hydrostatischen extrusionsverfahrens // Fertig. Techn. Betr. 1979. Bd. 29. No. 12. S. 751—753.Bogoyavlensky K.N., Ris W.W., Suchich W.D. Untersuchung des hydrostatischen extrusionsverfahrens. Fertig. Techn. Betr. 1979. Bd. 29. No. 12. S. 751—753.Колмогоров Г.Л., Михайлов В.Г., Барков Ю.А., Карлинский В.Л. Гидропрессование труднодеформируемых тугоплавких материалов и сплавов. М.: Металлургия, 1991.Kolmogorov G.L., Mikhailov V.G., Barkov Yu.A., Karlinskii V.L. Gidropressovanie trudnodeformiruemykh tugoplavkikh materialov i splavov [Hydro-pressing of hard refractory materials and alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1991.Береснев Б.И., Езерский К.И., Трушин Е.В. Физические основы и практическое применение гидроэкструзии. М.: Металлургия, 1981.Beresnev B.I., Ezerskii K.I., Trushin E.V. Fizicheskie osnovy i prakticheskoe primenenie gidroekstruzii [Physical bases and practical application of hydro-extrusion]. Moscow: Metallurgiya, 1981.Hill R. Theory of the plastic bulging of a metal diaphragm by lateral pressure // Phil. Sci. 1965. No. 7. P. 539—545.Hill R. Theory of the plastic bulging of a metal diaphragm by lateral pressure. Phil. Sci. 1965. No. 7. P. 539—545.Kachanov L.M. Fundamentals of the theory of plasticity. N.Y.: Courier Dover Publ., 2004.Kachanov L.M. Fundamentals of the theory of plasticity. N.Y.: Courier Dover Publ., 2004.Avitzur B. Metal forming: Рrocesses and analysis. N.Y.: McGraw-Hill Book Co., 1968.Avitzur B. Metal forming: Processes and analysis. N.Y.: McGraw-Hill Book Co., 1968.Агапитова О.Ю., Залазинский А.Г. Моделирование и оптимизация процесса гидромеханического выдавливания труднообрабатываемых металлов // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 5. С. 44—49.Agapitova O.Yu., Zalazinskii A.G. Modelirovanie i optimizatsiya protsessa gidromekhanicheskogo vydavlivaniya trudnoobrabatyvaemykh metallov [Modeling and optimization of the process hydraulic-mechanical squirting of difficult processed metals]. Izv. vuzov. Tsvet. metallurgiya. 2014. No. 5. P. 44—49.Мальцев М.Е., Доронькин Е.Д., Езерский К.М. Гидростатическая обработка тугоплавких металлов. М.: Металлургия, 1978.Mal’tsev M.E., Doron’kin E.D., Ezerskii K.M. Gidrostaticheskaya obrabotka tugoplavkikh metallov [Hydrostatic processing of refractory metals]. Moscow: Metallurgiya, 1978.Kato K., Mirota T., Jimma T. // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. 1968. Vol. 34. No. 262. P. 1066.Kato K., Mirota T., Jimma T. Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. 1968. Vol. 34. No. 262. P. 1066.Иванов К.М., Шевченко В.С., Юргенсон Э.Е. Метод конечных элементов в технологических задачах ОМД: Учеб. пос. СПб.: Ин-т машиностроения, 2000.Ivanov K.M., Shevchenko V.S., Jurgenson Je.E. Metod konechnyh jelementov v tehnologicheskih zadachah OMD [The finite elemebt method in the technological problems of metal forming]. Saint-Petersburg: Institut mashynostroeniya, 2000.Шемякин Ю.В. Разработка численной модели процесса прессования цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава с целью использования оптимизационных процедурах // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. No. 10. С. 62—66.Shemjakin Ju.V. Razrabotka chislennoj modeli processa pressovanija cilindricheskih zagotovok iz aljuminievogo splava s cel’ju ispol’zovanija optimizacionnyh procedurah [Development of a numericl model of the aluminum alloy cylindrical billets forming process to be used in optimization procedures]. Aktual`nye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk. 2013. No. 10. P. 62—65.Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1986.Kolmogorov G.L. Gidrodinamicheskaya smazka pri obrabotke metallov davleniem [Hydro-dinamic lubrication during the processing of metals by pressure]. Moscow: Metallurgiya, 1986.Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1964.Perlin I.L., Rajtbarg L.H. Teorija pressovanija metallov [Theory of metal pressing]. Moscow: Metallurgiya, 1964.Atkins A.G. Hydrodynamic lubrication in cold rolling // Int. J. Mesh. Sci. 1974. Vol. 16. P. 1—19.Atkins A.G. Hydrodynamic lubrication in cold rolling. Int. J. Mesh. Sci. 1974. Vol. 16. P. 1—19.Грудев А.П., Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1982.Grudev A.P., Zil’berg Ju.V., Tilik V.T. Trenie i smazki pri obrabotke metallov davleniem [Friction and lubricalion in thr treatment of mrtals py pressure]. Moscow: Metallurgiya, 1982.Колмогоров Г.Л., Кошелев Н.А., Трофимов В.Н., Чернова Т.В. Способ прессования заготовок: Пат. 2526346 (РФ). 2014.Kolmogorov G.L., Kosheleva N.A., Trofimov V.N., Chernova T.V. Metod pressovaniya zagotovok [Method of pressing blanks]: Pat. 2526346 (RF). 2014.

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