Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2020

Розмір шрифту: 
Моделирование процесса ультразвуковой осадки
А. Д. Лавриненков, А. А. Рогожа

Остання редакція: 2020-05-16

Анотація


Основной задачей формоизменяющей операции осадки является уменьшение высоты образца с одновременным увеличением его поперечного сечения. Осадку применяют для уменьшения анизотропии механических свойств в осевом и поперечном направлениях, для более равномерного распределения и измельчения карбидов в сталях. Одним из способов увеличения равномерности деформации в объеме образца является наложение ультразвуковых (УЗ) колебаний на деформирующий инструмент. В ряде источников указывается, что наложение УЗ колебаний на инструмент позволяет снизить усилия процесса в 3-5 раз, а также добиться более равномерного распределения твердости. В зависимости от схемы подвода энергии УЗ колебаний к материалу меняется характер течения, неравномерность распределения деформаций и микротвердости по объему металла, сопротивления деформации.

Авторами было проведено конечно-элементное моделирование процесса осадки алюминиевого образца Д16 в программном комплексе QForm с целью определения влияния УЗ колебаний на характер распределения напряженно-деформированного состояния в образце, температуры, а также на геометрию образца.

В работе исследовалось влияния различных условий трения на протекания деформации образца. При осадке с УЗ колебаниями образец имеет выраженную бочкообразную форму. При осадке с УЗ колебаниями инструмента бочкообразность образца практически отсутствует.

В зависимости от условий осадки с УЗ колебаниями очаг деформации может находиться в двух местах: ближе к верхнему торцу образца; ближе к нижнему торцу образца.

Было установлено, что во время УЗ осадки, при которой рабочий торец инструмента находится в пучности амплитуд колебаний, до определенного момента наблюдается картина, при которой энергия ультразвука концентрируется в определенном объема материала. Это также связано со скоростью распространения волны деформации в образце.

Установлено, что при осадке с ультразвуком формирования бочкообразности образца практически не происходит, что позволяет получить более равномерные деформации по объему образца, а также увеличить степень деформации образца.


Ключові слова


ультразвук, объемная деформация, осадка, трение