МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ ПРЯМОГО ПРЕССОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПРУТКОВ ПРИ МАЛЫХ ВЫТЯЖКАХ

Проведено моделирование процесса прямого прессования крупногабаритных прутков с диаметрами 188, 214, 252, 283, 326, 560 мм из алюминиевого сплава 7075 при коэффициентах трения 0 и 0,5, углах конуса матрицы 80° и 90° из контейнера диаметром 800 мм на прессе 200 МН в программном пакете DEFORM-2D. Получено распределение радиальных скоростей течения металла на рабочей поверхности пресс-шайбы в зависимости от величины контактного трения, угла конуса матрицы и коэффициента вытяжки на основной и заключительной стадиях прессования. Высоту пресс-остатка в момент начала образования центральной пресс-утяжины принимали равной расстоянию между плоскостью пресс-шайбы и плоскостью входа прессуемого металла в рабочий канал плоской или конической матриц. Изучено совместное влияние коэффициента вытяжки, коэффициента трения и угла конуса матрицы на высоту пресс-остатка, усилие прессования, интенсивности скоростей деформаций и напряжений, температуру на кромке канала матрицы. Численные эксперименты проведены по плану полного факторного эксперимента 23 для интервалов варьирования параметров: Х1 = 3÷9, Х2 = 0÷0,5, Х3 = 80÷90 град. Трение между инструментом и заготовкой на заключительной стадии прессования играет отрицательную роль, заметно снижая радиальную скорость. Это приводит к более раннему началу образования центральной пресс-утяжины. Прессование в коническую матрицу и увеличение коэффициента вытяжки, наоборот, повышают радиальную скорость течения и обеспечивают более позднее начало образования центральной пресс-утяжины. Основным фактором, определяющим высоту пресс-остатка, является коэффициент вытяжки. Предложена математическая модель для выбора толщины прессостатка при конкретных условиях прессования крупногабаритных круглых прутков с малыми вытяжками.

прессование, крупногабаритные прутки, труднодеформируемый алюминиевый сплав 7075, пресс-утяжина, пресс-остаток, моделирование, матрица планирования эксперимента, программа DEFORM

1. Лукашенко В.Н. Обоснование целесообразности прессования с коэффициентом вытяжки λ < 10 // Технол. легких сплавов. 1980. No. 5. С. 11—14.

2. Kargin V.R., Deryabin A.Y. Сharacteristics of large bars extruding using small extrusion ratio // Key Eng. Mater. 2016. Vol. 644. P. 211—217.

3. Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975.

4. Bauser M., Sauer G., Siegert K. Extrusion. USA: ASM International, 2006. 2nd ed.

5. Pradip K. Saha. Aluminum extrusion technology. USA: ASM International. 2000.

6. Wojciech Z. Misiolek, Richard M. Kelly. Extrusion of aluminum alloys. URL: https://materialsdata.nist.gov/bitstream/handle/11115/164/Extrusion%20of%20Al%20Alloys.pdf?sequence=3 (дата обращения: 15.02.2018).

7. Pearson C.E. The extrusion of metals. London: Metal Industry,1960

8. Sheppard T. Extrusion of aluminum alloys. Dordrecht, Boston, London: Kliwer Academie Bublihers, 1999.

9. Зиновьев А.В., Колпашников А.И., Полухин П.И., Глебов Ю.П. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1992.

10. Логинов Ю.Н. Прессование как метод интенсивной деформации металлов и сплавов: Учеб. пос. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016.

11. Галацкая И.К. Металлография металлургических дефектов в прессованных полуфабрикатах из алюми ниевых сплавов. Куйбышев: Куйбыш. книж. изд-во, 1973.

12. Riyadi Tri Widodo Besar, Siswanto Waluyo Adi. The use Abaqus vor teaching the development of cavity defects in forward extrusion processes // Int. J. Mech. Eng. Edikat. 2008. Vol. 36. No. 3. P. 221—224.

13. Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. Прессование цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1991.

14. Щерба В.Н., Райтбарг Л.Х. Технология прессования металлов. М.: Металлургия, 1995.

15. Логинов Ю.Н., Ершов А.А. Моделирование в программном комплексе QFORM образования прессутяжины при прессовании // Кузнеч.-штамп. пр-во. Обраб. металлов давлением. 2013. No. 7. С. 42—46.

16. Беляев А.П., Зайцев А.П., Лосицкий А.Ф., Ноздрин И.В., Огурцов А.Н., Савельев В.Н. Способ прессования прутков и пресс-шайба для его осуществления: Пат. 2151013 (РФ). 2000.

17. Каргин В.Р., Егоров И.А. Пресс-шайба: Пат. 2492013 (РФ). 2013.

18. Biswas Amit Kumar, Leventer Robert. Extrusion member for positioning behind the rear face of material to be extruded in an extrusion press: Pat. 3919873 (USA). 1975.

19. Логинов Ю.Н. Способ прессования металлов и устройство для его осуществления: Пат. 230699 (РФ). 2007.

20. Parvizian F., Kayser T., Horting C., Svendsen B. Thermomechanical modeling and simulation of materials processing technology // J. Mater. Process. Technol. 2009. No. 209. P. 876—883.

21. Libura W., Rękas A. Numerical modelling in designing aluminium extrusion // Aluminum alloys: new trends in fabrication and applications / Ed. Zaki Ahmad. InTech, 2012. P. 137—157. URL: https://www.intechopen. com/books/aluminium-alloys-new-trends-infabrication-and-applications/numerical-modelling-indesigning-aluminium-extrusion (дата обращения: 15.02.2018).

22. Stebunov S., Biba N., Lishny A., Jiao L. Practical implementation of numerical modeling to optimization of extrusion die design for production of complex shape profiles // Alum. Extrus. Finish. 2013. No. 4. P. 20—24.

23. Каргин В.Р., Быков А.П., Каргин Б.В., Ерисов Я.А. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе DEFORM-2D. Самара: МИР, 2010.

24. Sawtell R.R., Staley J.T. Interactions between quenching and aging in allow 7075 // J. Alum. 1983. No. 2. P. 127— 133.

25. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.