Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 28 ТЕХНОЛОГИЯ Рис. 2. Разрывы в теле узла крепления С целью исследования влияния формы рабо- чей части пуансона-сверла на распределение рас- тягивающих напряжений в формируемом узле кре- пления был проведен конечно-элементный анализ напряженно-деформированных состояний узла кре- пления. Анализ проводился с момента образования от- верстия в нижней части крепежного элемента до мо- мента выхода рабочей части пуансона-сверла из зоны обработки в несколько этапов для инструментов с ко- нической и эллипсоидной формами рабочих частей. В построенных моделях использовалась статическая схема нагружения. К пуансону-сверлу прилагалась осевая сила величиной 4000 Н. Температурой в зоне обработки и крутящим моментом инструмента пре- небрегли. Был учтен коэффициент трения стали по карбиду вольфрама по сухой и чистой поверхности k тр = 0,5. На рис. 3 изображены эпюры распределения на- пряжений в теле узла крепления при пластическом сверлении инструментом с конической формой рабо- чей части. Принятые исходные данные процесса исследо- вания: пуансон-сверло диаметром 9 мм, угол при вершине пуансона-сверла 60° (для инструмента с ко- нической формой рабочей части), материал инстру- мента твердый сплав ВК8; толщина образца 3 мм, материал – конструкционная сталь Ст3. Сила, при- лагаемая к инструменту, 4000 Н. На рис. 4 изображены эпюры распределения на- пряжений в теле узла крепления при пластическом сверлении инструментом с эллипсоидной формой рабочей части. Принятые исходные данные про- цесса исследования: пуансон-сверло диаметром 9 мм, материал инструмента твердый сплав ВК8; толщина образца 3 мм, материал – конструкцион- ная сталь Ст3. Сила, прилагаемая к инструменту 4000 Н. Рис. 3 . Эпюры распределения напряжений в теле узла крепления Рис. 4 . Эпюры распределения напряжений в теле узла крепления Из диаграммы, изображенной на рис. 5, вид- но, что при обработке пуансоном-сверлом с ко- нической формой рабочей части в момент, когда пуансон-сверло находится в средней стадии об- работки, напряжения резко возрастают по линей- ной зависимости вплоть до выхода инструмента из зоны обработки. Момент начала роста напря- жений – это тот момент, когда зона максимальных напряжений сместилась с границы рабочей части инструмента на кромку образуемого отверстия. Наиболее вероятно, что на данном этапе начинает- ся раскрытие трещин, так как кромка находится под действием резко увеличивающихся напряжений. При использовании пуансона-сверла с эллипсоид- ной формой рабочей части напряжения кратковре- менно возрастают на средней стадии обработки, а далее плавно снижаются. Это явление можно объяснить тем, что объем пластически деформи-