Московский политехнический университет (Москва, Россия)

С. А. Типалин, профессор кафедры обработки материалов давлением и аддитивных технологий (ОМДиАТ), канд. техн. наук, доцент, tsa_mami@mail.ru
Р. Л. Шаталов, профессор кафедры ОМДиАТ, докт. техн. наук, профессор
М. В. Боднар, аспирант кафедры ОМДиАТ, bodnar-1999@inbox.ru

ЗАО «Металлопосудный завод» (Кольчугино, Россия)

Ж. Е. Щендрякова, генеральный директор

Приведены результаты исследования влияния предварительно накопленной деформации при прокатке листов из латуни Л63 на равномерность утонения стенки при вытяжке осесимметричной делали таз. Показано, что предварительная деформация снижает разброс утонения при последующем формоизменении заготовки. Установлено, что для уменьшения анизотропии латунного листа целесообразно осуществлять прокатку листа с разворотом заготовки на 90 градусов. После отжига материала рекомендовано дать листу обжатие порядка 10 % на прокатном стане для уменьшения разностенности детали при штамповке. При сравнении величины относительного уменьшения стенки детали без предварительного упрочнения заготовки и с величиной предварительной деформации заготовки на 10 % наблюдается уменьшение относительного утонения стенки δ = (s – s0)/s0 практически в два раза (с 0,126 до 0,061). На конце фланца заготовка в процессе вытяжки увеличивает свою толщину. Однако при использовании предварительно прокатанной заготовки относительное изменение величины стенки составляет δ = 0,109, а без предварительного упрочнения заготовки δ = 0,128. Разброс утонения на самых нагруженных участках заготовки снижается при этом в два раза. Исследования показали, что увеличение деформации больше указанной величины нецелесообразно, так как это не приводит к улучшению результата, но снижает пластичность заготовки. Полученные результаты компьютерного моделирования проверены экспериментально на отштампованном образце. Проведенные исследования позволили разработать и внедрить рациональные режимы прокатки латунных (Л63) листов на двухвалковом реверсивном стане 610×940 Кольчугинского завода по обработке цветных металлов и штамповки тазов на прессе П3228А силой 630 кН в ЗАО «Металлопосудный завод» в Кольчугино. Внедренная разработка позволила повысить качество деталей на 6–8 %.

1. Anand D., Kumar D. R. Prediction of flow curves of very thin brass sheets incorporating size effect in hardening model // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 651. DOI: 10.1088/1757-899X/651/1/012028
2. Guo X.-N., Huang H.-Q., Gong D.-Y., Xu J.-Z., Wang D.-Q. Size effect of tensile strength of H65 brass sheet rolled at cryogenic temperature // Cailiao Rechuli Xuebao/Transactions of Materials and Heat Treatment. 2017. Vol. 38, Iss. 10. P. 23–28.
3. Miłek T. Experimental determination of material boundary conditions for computer simulation of sheet metal deep drawing processes // Advances in Science and Technology Research Journal. 2023. Vol. 17, Iss. 5. P. 360–373.
4. Michel J. F., Picart P. Size effects on the constitutive behaviour for brass in sheet metal forming // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 141, Iss. 3. P. 439–446.
5. Marwan T. Mezher, Mursal Luaibi Saad, Osamah Sabah Barrak, Rusul Ahmed Shakir. Finite Element Simulation and Experimental Analysis of Nano Powder Additives Effect in the Deep Drawing Process // International Journal of Mechanical & Mechatronics Engineering. 2020. Vol. 20, Iss. 1. P.166–180.
6. Сосенушкин Е. Н., Яновская Е. А., Емельянов В. В. Напряженное состояние и деформируемость металла при осесимметричной вытяжке // СТИН. 2014. № 12. С. 21–25.
7. Сидельников С. Б., Довженко Н. Н., Загиров Н. Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 344 с.
8. Зиновьев A. B., Колпашников А. И., Полухин П. И. и др. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов. – М. : Металлургия, 1992. – 510 с.
9. Koshmin A. N., Zinoviev A. V., Chasnikov A. Y., Grachev G. N. Investigation of the stress-strain state and microstructure transformation of electro technical copper buses in the deformation zone during continuous extrusion // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2021. Vol. 62, Iss. 2. P. 179–189.
10. Noor Hisham Ismail, Mohd Nasir Tamin. Analytical approach for predicting the thickness distribution and plastic strain of an axisymmetric deep drawn part // Open International Journal of Informatics. 2019. Vol. 7, Iss. 1. P. 199–213.
11. Amir Atrian, Faramarz Fereshteh-Saniee. An experimental investigation on the deep drawing process of steel-brass bimetal sheets // Composites Part B: Engineering. 2013. Vol. 47. P. 75–81.
12. Типалин С. А., Шаталов Р. Л., Белоусов В. Б. Штамповка вытяжкой осесимметричных деталей из латунных листов с регламентируемым утонением // Цветные металлы. 2022. № 3. С. 91–95.
13. Типалин С. А., Боднар М. В., Белоусов В. Б. Изменение толщины фланца при вытяжке листовых заготовок // Черные металлы. 2023. № 11. С. 29–33.
14. Ramanjaneyulu P., Venkataramaiah P., Reddy K. D. Multi parameter optimization of deep drawing for cylindrical cup formation on brass sheets using Grey Relational Analysis // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 18. P. 2772–2778.
15. Stefan Walzer, Mathias Liewald. Novel approach to decrease sheet thinning during sheet metal forming by using embossing technique // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 50. P. 795–799.
16. Bor-Tsuen Lin, Cheng-Yu Yang. Applying a punch with microridges in multistage deep drawing processes // SpringerPlus. 2016. Vol. 5. DOI: 10.1186/s40064-016-3371-2
17. Lin B. T., Huang K. M., Kuo C. C., Wang W. T. Improvement of micro deep drawability by using punch surfaces with microridges // J. Mater. Process Technol. 2015. Vol. 225. P. 275–285.
18. Mohsen Hassan, Labib Hezam, Mohamed El-Sebaie, Judha Purbolaksono. Deep drawing characteristics of square cups through conical dies // 11th International Conference on Technology of Plasticity. 2014. 2014. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.10.091
19. Лисунец Н. Л., Деметрашвили И. С., Хоанг Мань Жой. Разработка и исследование процесса изготовления цилиндрических заготовок из сплавов цветных металлов для штамповки на основе моделирования // Цветные металлы. 2018. № 5. С. 82–85.
20. Shi R., Qin S., Zhang Q., Li X., Chen H. Analyses of axisymmetric drawing-bulging forming process of sheet metal using parametric and direct integral methods // Journal of Materials Engineering and Performance. 2022. Vol. 31, Iss. 9. P. 7148–7159.
21. Шаталов Р. Л., Калмыков А. С., Юдин Е. А. Разработка и исследование условий прокатки латунных листов с разворотом, обеспечивающих улучшение качества проката // Металлург. 2021. № 4. С. 51–57.
22. Певзнер М. З., Сергеев Д. Г. Формирование структуры и механических свойств мягкой ленты латуни Л63, произведенной по промышленной технологии с использованием термической обработки в поперечном магнитном поле // Цветные металлы. 2021. № 8. С. 69–76.
23. Костиков И. Е., Кузнецов Е. Е., Матченко Н. М. Экспериментальное исследование пластической анизотропии листовых прокатных материалов из латуни // Евразийское Научное Объединение. 2017. Т. 1. № 2. С. 3–8.
24. Певзнер М. З. Технологические методы повышения однородности свойств проката, отжигаемого в поперечном магнитном поле // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 81–88.
25. Gorbatyuk S. M., Osadchii V. A., Tuktarov E. Z. Calculation of the geometric parameters of rotary rolling by using the automated design system autodesk inventor // Metallurgist. 2011. Vol. 55. P. 543–546.
26. Kozhevnikov A. V., Skripalenko M. M., Kozhevnikova I. A., Skripalenko M. N. Comparative evaluation of kinematic parameters at symmetric and asymmetric cold rolling of strip using computer simulation // CIS Iron and Steel Review. 2023. Vol. 1. P. 29–33.
27. Skripalenko M. N., Skripalenko M. M., Ashikhmin D. A. et al. Wavelet Analysis of Fluctuations in the Thickness of Cold-Rolled Strip // Metallurgist. 2013. Vol. 57. P. 606–611.
28. Dovzhenko I. N., Dovzhenko N. N., Sidelnikov S. B., Konstantinov I. L. 3D modelling of the large-capacity ingots of an Al – Mg system aluminium alloy doped with scandium rolling process // Non-ferrous Metals. 2017. No. 2. P. 60–64.