DEVELOPING AND USING KINEMATIC MODULES FOR SIMULATION OF TRANSVERSE-FORWARD EXTRUSION PROCESSES
Keywords:
simulation, transverse-forward extrusion, power upper bound method, kinematical module, modular approach, tool loadAbstract
The article presents the results of simulations the power mode of the process of transverse-forward solid blanks extrusion of hollow products with blind hole based on the power upper bound method. It is shown that using of combined processes for cold extrusion of such products makes it possible not only to reduce the number of necessary operations, but also to decrease load on the deforming tool. The specially developed curvilinear kinematical modules, applying of which makes it possible to increase the efficiency of using the upper bound method for the studying of combined extrusion processes, have been tested and described. The possibility of correct application of kinematical modules for analysis of complex schemes of processes with several zones has been demonstrated. The simulations were carried out both for the computational scheme of the transverse-forward extrusion of a workpiece with variable flange height (general case) and for the scheme for workpiece with flange of constant height. It has been found that the developed curvilinear triangular modules, due to the reduction of the speed increases at its boundaries, make it possible to reduce the upper estimation of the tool loads in comparison with simulation variants that were previously based on rectangular modules. The use of the developed curvilinear modules better corresponds to the real kinematics of the metal flow and provides more accurate calculation of the power mode of combined extrusion processes. Calculations have shown that the corrected values of the reduced pressure for the processes of transverse-forward extrusion are 18...30% lower than those obtained when using modules with rectilinear contours. The influences of the main technological parameters on the power mode of the process of sequential transverse-forward extrusion were also investigated. It was found that with increasing the relative thickness of the part bottom from 0.2 to 0.8 for the coefficient of friction μs = 0.08 the pressure decreases to 20...30%, and for μs = 0.2 – up to 40%, increasing the relative radius of the cavity from 1.2 to 2.5 leads to increasing power parameters by 33%, changing the relative wall thickness of the part from 0.5 to 0.2 increases the reduced pressure by 19%.
References
Евстратов В.А. Основы технологии выдавливания и конструирования штампов. Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те. 1987. 144 с.
Алиева Л.И., Чучин О.В, Гнездилов П.В. Способы снижения сил деформирования при выдавливании. Вісник ХНТУ. Херсон, 2016. № 1 (56). С. 18 25.
Tae-Wan Ku. A Combined cold extrusion for a drive shaft: a parametric study on tool geometry. Materials. 2020. 13. P. 2244. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13102244.
Унксов Е.П., Джонсон У., Колмогоров В.Л., Огородников В.А. и др. Теория ковки и штамповки. Под ред. Унксова Е.П., Овчинникова А.Г. Москва: Машиностроение. 1999. 598 с.
Алиев И.С. Технологические возможности новых способов комбинированного выдавливания. Кузнечно-штамповочное производство. 1990. 2. С. 7–10.
Kalyuzhnyi V.L., Aliieva L.I., Kartamyshev D.A., Savchinskii I. G. Simulation of Cold Extrusion of Hollow Parts. Metallurgist. 2017. 61. 5-6. P. 359–365. https://doi.org/10.1007/s11015-017-0501-1
Дмитриев А. М., Воронцов А. Л. Технология ковки и объемной штамповки. Часть 1. Объемная штамповка выдавливанием: учебник для вузов. Москва : Машиностроение–1. 2005. 500 с.
Алиева Л. И. Совершенствование процессов комбинированного выдавливания : монография. Краматорск: ООО «Тираж–51». 2018. 352 с. ISBN 978-966-379-846-2.
Алієв І.С. Методи пошуку нових технологічних способів видавлювання. Теорія та практика обробки матеріалів тиском. Колективна монографія. Запоріжжя: Мотор-Сiч. 2016. С. 364–485. ISBN 978-966-2906-60-8.
Алиева Л.И. Технологические возможности процессов комбинированного радиально-продольного выдавливания. Технологические системы. 2017. 1 (78). С. 31–40. URL: http://technological-systems.com/images/journal/2017/files/ts78_4.pdf.
Balendra R., Qin Y., Mater J. Research dedicated to the development of advanced metal-forming technologies. Process. Technol. 2004. 2, рр. 144-152.
Розов Ю. Г. Технологии изготовления прецизионных трубчатых изделий холодным пластическим деформированием : монография. Херсон: Изд–во ХНТУ, 2013. 336 с.
Mletzko Ch., Liewald M., Felde A., Schiemann T. Napf–Fließpressen mit mehreren bewegten Werkzeugelementen zur Reduzierung der Stempelkraft. Schmiede JOURNAL. 2012. September S. 30–33.
Алиева Л.И. Деформирование заготовок способом радиального выдавливания с противодавлением. Вісник ХНТУ. Херсон, 2016. № 2 (57). С. 29–36.
Jafarzadeh H., Zadshakoyan M., Sobbouhi E. Abdi. Numerical studies of some important design factors in radial–forward extrusion process. Materials and Manufacturing Processes. 2010. 25, pp. 857–863.
Chang Y.S., Hwang B.B. A study on the forming characteristics of radial extrusions combined with forward extrusion. Transactions of materials processing. 2000. 9. 3. P. 242–248.
Ренне И.П., Сумарокова А.И. Технологические возможности процесса свободного выдавливания (без матрицы) полых деталей. Кузнечно-штамповочное производство. 1987. №6. С. 25–26.
Алиев И.С., Носаков А.А., Махмудов К.Д. Метод кинематических модулей для анализа процессов точной объемной штамповки. Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. Краматорськ: ДДМА. 2001. С. 142–146.
Hrudkina N., Aliieva L., Markov O., Kartamyshev D., Shevtsov S., Kuznetsov M. Modeling the process of radial-direct extrusion with expansion using a triangular kinematic module, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Vol. 105. No. 3/1. P. 17–22, 2020. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.203989
Aliieva L., Hrudkina N., Aliiev I., Zhbankov I., Markov O. Effect of the tool geometry on the force mode of the combined radial-direct extrusion with compression. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. 2 1 (104). Р. 15–22. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.198433.
Hrudkina Natalia S., Aliieva Leila I. Modeling of cold extrusion processes using kinematic trapezoidal modules. FME Transactions. 2020. Vol. 48. No. 2. Р. 357–363. doi:10.5937/fme2002357H.
Грудкина Н.С., Алиева Л.И., Малий К.В. Проектирование процессов холодного выдавливания на основе энергетических расчетных модулей. Обработка материалов давлениeм. Краматорск: ДГМА. 2020. 1 (50). С. 67–76.
Алієва Л.І., Левченко В.М., Картамишев Д.О., Таган Л.В. Аналіз процесів поперечно-поздовжнього видавлювання методом кінематичних модулів. Матеріали VII міжнародної науково-практичної конференції "Сучасні технології промислового комплексу – 2021", випуск 7. Херсон: ХНТУ. 2021.С. 37–39.
