НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЛИСТОВОЇ ЗАГОТОВКИ ІЗ ВРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАТЕРІАЛІВ ПРИ ГНУТТІ З ПОСЛІДОВНИМ ЗМЕНШЕННЯМ ВНУТРІШНЬОГО РАДІУСУ
DOI:
https://doi.org/10.31498/2522-9990232020240381Ключові слова:
послідовне гнуття, зменшення радіусу, деформаційне зміцнення, напруження, залишкові напруження, холодногнутий профіль, radius reductionАнотація
У роботі виконано стислий огляд методів дослідження залишкових напружень та деформацій при гнутті листових заготовок. Існуючі тенденції металообробки свідчать, що гнуття заготовок з листового металу широко розповсюджено завдяки високій ефективності використання матеріалу та продуктивності виробництва, що вимагає врахування таких важливих факторів, як властивості матеріалу, пружинення і наявність остаточних напружень, які, в свою чергу, приводять до невідповідності кінцевої геометрії та розмірів профілів відповідно їх креслень та приймально-здавальних характеристик. Було проведено аналіз останніх досліджень і публікацій, що виявив недостачу уваги приділяємої таким важливим питанням як, вибір матеріалу профілів, підсилення профілів за рахунок додаткових конструкційних елементів, та розвиток методики розрахунку напружено-деформованого стану гнутих профілів. Використана методика розрахунку компонентів тензорів та величин залишкових напружень при гнутті листових заготовок, в яку впроваджено математичні моделі деформаційного зміцнення сталей 08кп, 10ХНДП, 3Гпс та 09Г2. Методика враховує не лише модель матеріалу, а й внутрішній радіус гнуття заготовки, що зменшується по технологічним переходам. Використання даної математичної моделі дає значну перевагу у порівнянні із класичними, основаними лише на геометричних параметрах заготовок. В якості прикладу виконано розрахунок та порівняльний аналіз характеристик напружено-деформованого стану при гнутті заготовок з послідовним зменшенням внутрішнього радіусу. Отримані закономірності зміни напружено-деформованого стану у поперечному перерізі, на зовнішньому та внутрішньому радіусах заготовок із врахуванням вказаних матеріалів при гнутті. Показана доцільність використання додаткових конструкційних елементів для підсилення профілів та економії матеріалу.
Посилання
Recent development trends in metal forming / Z. Gronostajski, Z. Pater, L. Madej, A. Gontarz, L. Lisiecki, A. Lukaszek-Solek, J. Luksza, S. Mróz, Z. Muskalski, W. Muzykiewicz, M. Pietrzyk, R. E. Sliwa, J. Tomczak, S. Wiewiórowska, G. Winiarski, J. Zasadzinski, S. Ziólkiewicz // Archives of Civil and Mechanical Engineering. – 2019. – Vol. 19. – P. 898–941.
Satyanarayana Gupta M. Design and analysis of aircraft sheet metal for spring back effect / M. Satyanarayana Gupta, D. Ramana Reddy // Materials Today: Proceedings 4. – 2017. – P. 8287–8295.
Manufacturing of advanced smart tooling for metal forming / J. Cao, E. Brinksmeier, M. Fu, R. X. Gao, B. Lianga, M. Merklein, M. Schmidt, J. Yanagimoto // CIRP Annals. – 2019. – Vol. 68. – P. 605–628.
Нагнибеда Н. Н. Испытания холодногнутых армирующих профилей открытого типа для определения их прочностных и геометрических характеристик / Н. Н. Нагнибеда, А. О. Крылатов, В. В. Кухарь // Матеріали ХХІІI Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих учених «Актуальні проблеми життєдіяльності суспільства». – Кременчук, 07–08 квітня 2016 р. – Кременчук: КрНУ ім. Михайла Остроградського, 2016. – С. 70.
Wang A. Improvement of springback prediction accuracy for Z-section profiles in four-roll bending process considering neutral layer shift / A. Wang, H. Xue, S. Saud, Y. Yang, Y. Weib // Journal of Manufacturing Processes. – 2019. – Vol. 48. – P. 218–227.
Experimental Research of Spring-Back Effect during Sequential Forming with Different Inner Angle, Thickness and Bending Width of Blank / V. Kukhar, M. Nahnibeda, O. Radushev, O. Markov, O. Anishchenko, A. Prysiazhnyi // VIII Ukrainian-Polish Scientific Dialogues: Conference Proceeding. International Scientific Conference, 16–19 October 2019, Khmelnytskyi (Ukraine). – Khmelnytskyi National University. – 2019. – P. 50–52.
Julsri W. Study of springback effect of AHS steels using a microstructure based modeling / W. Julsri, S. Suranuntchai, V. Uthaisangsuk // International Journal of Mechanical Sciences. – 2018. – Vol. 135. – P. 499–516.
Dai H. Investigation on the influence of damage to springback of U-shape HSLA steel plates / H. Dai, H. Jiang, T. Dai, W. Xub, A. Luo // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. – Vol. 708. – P. 575–586.
Koehler W. Metal Forming: Specialized Procedures for the Aircraft Industry / W. Koehler, B. Plege, K. F. Sahm, N. Padmapriya // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. – 2017. – 8 p.
Viorel P. Experimental and numerical investigations of sheet metal circular bending / P. Viorel, A. S. Saadatou, D. Nedelcu, M. Octavian // Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. – 2015. – Vol. 22. – P. 487–496.
Banabic D. Sheet Metal Forming Processes, Constitutive Modeling and Numerical Simulation / D. Banabic. – Berlin: Springer-Verlag, 2010. – 318 p.
Fu Z. Study on multiple-step incremental air-bending forming of sheet metal with springback model and FEM simulation / Z. Fu, J. Mo., W. Zhang // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology – 2009. – Vol. 45. – P. 448–458.
Кухарь В. В. Теоретичне дослідження напруженого стану та розрахунок залишкових напружень при гнутті профілів відкритого перерізу / В. В. Кухарь, М. М. Нагнібеда // Матеріали XVIII Міжнародної науково-технічної конференції (МНТК) «Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта», 2017. – Київ : НТУУ «КПІ», 2017. – С. 98–99.
Кухар В. В. Методика розрахунку напружено-деформованого стану листової заготовки при гнутті з урахуванням зміцнення матеріалу / В. В. Кухар, О. С. Аніщенко, М. М. Нагнібеда // Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ» : зб. наук. праць. Харків, 2017. Вип. 37 (1259). С. 36–40.
Алексеев Ю. Н. Введение в теорию обработки металлов давлением, прокаткой и резанием / Ю. Н. Алексеев – Харьков: Изд-во ХГУ, 1969. – 107 с.
Ильюшин А. А. Механика сплошной среды / А. А. Ильюшин – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 285 с.
Кухарь В. В. Испытание армирующих профилей и определение их прочностных и геометрических характеристик / В. В. Кухарь, Н. Н. Нагнибеда // Проблемы трибологии = Problems of tribology. – Хмельницький ХНУ. – 2016. – №1(79). – С. 30–35.
Методика определения показателя прочности холодногнутого профиля / Н. Г. Шемшурова, О. В. Ионова, Н. М. Локотушина, Е. М. Седова // Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Межрегион. сб. науч. тр. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». – 2007. – С. 215–219.
