Взаимодействие деформируемой импульсным магнитным полем цилиндрической заготовки с оснасткой. Компьютерное моделирование

• III.    РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

При моделировании процессов магнитноимпульсного обжима и раздачи варьировали величиной давлений «Р». При этом оценивались возникающие в заготовке напряжения и деформации на всём временном интервале, включая свободное деформирование, взаимодействие с оснасткой и разгрузку. Особое внимание уделялось определению конечных размеров заготовки, а в случае образования неразъемного соединения – определению величины остаточных контактных напряжений. Используя закон трения - закон Кулона , уровень контактных напряжений позволил найти касательные усилия вы-прессовки заготовки из матрицы или с оправки.

На рис. 6 в качестве примера приведен график перемещения заготовки в процессе обжима, а на рис. 7 – на раздачу на всём временном интервале деформирования.

Из приведенных рисунков видно конечное положение заготовки относительно оправки или матрицы, то есть можно наблюдать как наличие зазора, так и образование неразъемного соединения.

Результаты численного эксперимента сведены в табл. 1.

Площадь контактной поверхности при этом: при обжатии 712,5 мм2, при раздаче 892,2 мм2, коэффициент трения f = 0,22.

• IV.    ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Как видно из таблицы, для процесса «обжима» влияние исходного давления, а, следовательно, и скорости соударения заготовки с оправкой на величину контактных напряжений не однозначно. В диапазоне исходных давлений 10-20 МПа усилие выпрессовки возрастает, а при Р = 50 МПа снижается, что можно объяснить возрастанием амплитуды колебательного характера заготовки после соударения с оправкой.

Более благоприятные деформационные условия возникают при взаимодействии заготовки с матрицей.

Приведённые результаты получены при допущениях, не вполне отражающих физику магнитноимпульсного деформирования, и могут рассматриваться как промежуточные. Например, не учтены последствия действия термических напряжений от наведённых в заготовке токов, изменения схемы напряжённо-деформированного состояния материала при снятии ограничений с осевых перемещений заготовки, податливости матрицы.

Однако проведенные исследования позволили оценить н.д.с. материала заготовки на всем временном интервале, включая соуда-

Рис. 4. Аппроксимация кривой упрочнения для сплава АМг6М

Рис. 5. Нормированный график нагрузки от электромагнитного импульса

Рис. 6. Характер перемещения заготовки на всем временном интервале обжатия цилиндрической заготовки на оправку при Р = 50 МПа

Increment

Рис. 7. Характер перемещения заготовки на всем временном интервале раздачи при P = 50 МПа

рение, обратив особое внимание на развитие контактных напряжений, сделать первый шаг в совершенствовании методики компьютерного моделирования контактных задач.

ВЫВОДЫ

• 1.    Создана методика компьютерного моделирования процессов магнитно-импульсной «раздачи» и «обжима» цилиндрической заготовки

• 2.    Методика опробована на конкретном примере деформирования трубчатых образцов диаметром 50 х 1,0 х 6 мм из алюминиевого сплава АМГ6М как в матрицу, так и на оправку.

• 3.    Получены кривые перемещения, напряжённо-деформированного состояния материала заготовки в зависимости от исходного давления.

• 4.    Конечные их значения показали возможность оценки точности готовых деталей, образования неразъемных соединений.

• 5.    Намечены пути дальнейшего совершенствования методики компьютерного моделирования подобных задач в направлении снятия ограничений по перемещению заготовки и оснастки (изменение граничных условий).

на всех этапах деформирования: от свободного деформирования до взаимодействия с оснасткой и последующей разгрузки.

Таблица 1. Величины контактных усилий и усилий выпрессовки при различных значениях давления

	Давление Р	Нормальное (контактное)усилие	Усилие выпрессовки при коэффициенте трения f=0,22
Обжатие
1	10 МПа	12619,58 Н	2271,52 Н
2	20 МПа	109446,7 Н	24078,27 Н
3	50 МПа	599,9 Н	132,0 Н
Раздача
5	10 МПа	35992,7 Н	10406,9 Н
7	50 МПа	88962,8 Н	19571,8 Н