OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 2 2024 131 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Программа QForm позволяет не только установить зависимость сопротивления деформации и оценить работу активных сил, но и моделировать процесс холодной штамповки пористой заготовки в любой момент времени. В качестве примеров на рис. 5 показаны распределение плотности, поле напряжений и накопленных (эффективных) деформаций при различных значениях εz. После снятия давления при холодной штамповке наружное кольцо подшипника плотно сидит в формующем гнезде матрицы в результате упругих последействий (рис. 3). Поэтому для его выталкивания из матрицы требуется приложить определенное усилие, которое зависит от исходной и остаточной пористости кольца, удельной работы холодной деформации, характеристик смазочных материалов и др. В данном случае наружный диаметр наружного кольца подшипника после выталкивания увеличился примерно на 0,03 мм относительно диаметра матрицы, а радиальное увеличение внутреннего диаметра кольца в результате упругого последействия составило около 0,01 мм, что достаточно при наличии смазочного материала для свободного поворота внутреннего кольца относительно наружного. Поскольку в процессе формования внутренней сферической поверхности наружного кольца в результате двусторонней осадки спеченной заготовки относительное смещение металла по поверхности внутреннего кольца незначительно, то в процессе экспериментальных исследований мы не наблюдали схватывания или сращивания материала наружного и внутреннего колец подшипника. При штамповке пористых заготовок необходимо выявить распределение плотности материала на каждом этапе. Наиболее интенсивно уплотняются верхние и нижние кромки наружного подшипника в случае, когда торцы пуансонов изготовлены с углом фаски 30...40°. С увеличением εz до 0,30...0,35 остаточная пористость в этих зонах (имеют темно-оранжевый и красный фон) не превышает 0,5–2,0 % (рис. 5, а). Для экспериментальной оценки распределения остаточной пористости в наружном кольце подшипника после холодной штамповки использовали микрошлифы. На рис. 6, а, б показана микроструктура нетравленого шлифа двух участков меридианного сечения кольца с максимальной (на рис. 5, а имеет красный фон) и минимальной (на рис. 5, а имеет синеватый фон) относительной плотностью. Пористость в данных зонах не превышает 1–2 и 7–9 % соответственно. Эти исследования показывают достаточно хорошее совпадение результатов моделирования и эксперимента при оценке плотности материала. В процессе холодной штамповки относительная плотность Θ повышается пропорционально накопленной деформации (рис. 5, в). Например, Θ материала в области внутренней сферической поверхности кольца в зависимости от высоты и степени деформации (εz = 0,33…0,35) колеблется в пределах 0,92…0,98. Поскольку центральная внутренняя часть заготовки при этом уплотняется в меньшей степени, чем торцы, то, с одной стороны, это позволяет увеличить количество твердой смазки, концентрированной в порах металлической матрицы, и соответственно снизить коэффициент трения между сферической втулкой и наружным кольцом подшипника. С другой стороны, относительно большая остаточная пористость снижает предел прочности материала кольца и предельные значения осевых нагрузок. В случае использования пуансонов с плоской торцевой поверхностью (рис. 7, а) максимальная относительная плотность 0,98…0,99 получена в зонах контакта пуансонов с торцевой поверхностью заготовки, где интенсивность пластической деформации материала существенно больше, чем в центральной зоне. Эти участки заготовки после штамповки выделены на рис. 7, а красным цветом. Однако работа активных сил и сопротивление деформации в таком случае несколько больше, чем при использовании пунсонов с внутренними фасками (рис. 7, б). Программа QForm позволяет моделировать прямоугольную сетку (рис. 2, а), которая изначально является двухмерной, но с учетом некоторых допущений можно с определенной погрешностью рассчитать параметры для трехмерной сетки при условии, что радиус R постоянен в любой точке сечения. Перемещения узловых точек определяли суммарным перемещением каждого элемента сетки, поэтому рассчитывали линейные и сдвиговые деформации исходя из изменений линейных размеров и формы конкретного элемента координатной сетки (рис. 2, б). С учетом результатов моделирования
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1