Моделювання техпроцесу кування труб без оправки

A broaching technique for thick-walled pipes has been investigated. The proposed technique implies the deformation of a hollow workpiece without a mandrel. The procedure has been devised to conduct theoretical studies using FEM. The procedure is aimed at determining the thermal, stressed state and a shape change in the workpiece while forging pipes without the use of a mandrel. The variables applied were the internal diameter of a hollow workpiece, which ranged in the interval of 0.30; 0.55; 0.80. Based on the finite-element modeling, the following was established: the distribution of temperatures and intensity of logarithmic deformations within the volume of a pipe after broaching without the use of a mandrel. The diameter of a pipe’s hole has been determined, which is formed at broaching when applying a given technique. The dependences of intensity of lengthening and thickening of the wall of a pipe have been established. A special indicator was devised to estimate the elongation rate of a pipe. It was determined that increasing the inner diameter increases the lengthening of a pipe and decreases the intensity of the hole forging. The common dependence for the simulated broaching schemes is that the magnitude of elongation of a hollow workpiece changes insignificantly for different degrees of reductions at constant relative sizes of a pipe. It has made it possible to establish a recommended feed in order to increase the elongation of a hollow forging and to decrease the degree of closing a hole. The rational feed shall be (0.05...0.15)D. The results from the finite element modeling were verified by experimental study using lead samples. An experimental modeling procedure has been devised. It was established that at an inside diameter of the workpiece of (0.5...0.6)D one observes a maximum of the wall thickening. It was established that the results for a workpiece shape change, obtained from a theoretical study using FEM, exceeded those acquired experimentally by 9.14 %. The validity of results from theoretical modelling is confirmed by data from experiments on decreasing the internal diameter of the pipe. Difference between the theoretical and experimental results amounts to 9...12 %. The established patterns make it possible to determine the resulting diameter of a pipe’s hole. It was found based on the results from modeling that it is impossible to broach pipe workpieces without a mandrel. This technique extends the possibilities of technological processes aimed at manufacturing pipe workpieces.Исследован способ протяжки толстостенных труб. Предложенный способ заключается в деформировании пустотелой заготовки без оправки. Разработана методика проведения теоретических исследований МКЭ. Методика предназначена для определения теплового, деформированного состояния и формоизменения заготовки при ковке труб без использования оправки. Переменными параметрами были внутренний диаметр пустотелой заготовки, который варьировался в интервале 0.30; 0.55; 0.80. На основе конечно-элементного моделирования были установлены: распределение температур и интенсивности логарифмических деформаций в объеме трубы после протяжки без использования оправки. Определялся диаметр отверстия трубы, который образуется при протяжке данным способом. Устанавливались зависимости интенсивности удлинения и утолщения стенки трубы. Был разработан специальный показатель для оценки удлинения трубы. Было определено, что при увеличении внутреннего диаметра удлинение трубы увеличивается и снижается интенсивность заковки отверстия. Общей зависимостью смоделированных схем протяжки является то, что величина удлинения пустотелой заготовки несущественно меняется для различных степеней обжатий при постоянных относительных размерах трубы. Это позволило установить рекомендованную подачу для увеличения удлинения пустотелой поковки и уменьшения степени закрытия отверстия. Рациональная подача должна составлять (0.05...0.15)D. Результаты конечно-элементного моделирования проверялись экспериментальными исследованиями на свинцовых образцах. Была разработана методика экспериментального моделирования. Установлено, что при внутреннем диаметре заготовки (0.5...0.6)D, наблюдается максимум утолщения стенки. Установлено, что результаты по формоизменению заготовки, полученные в теоретическом исследовании МКЭ, на 9...14 % больше экспериментальных. Достоверность результатов теоретического моделирования подтверждается данными экспериментов по уменьшению внутреннего диаметра трубы. Разница теоретических результатов и экспериментальных составляет 9...12 %. Установленные закономерности позволяют определять окончательный диаметр отверстия трубы. По результатам моделирования установлено, что протяжка трубных заготовок без оправки возможна. Этот способ расширяет возможности техпроцессов изготовления трубных заготовокДосліджено спосіб протягування товстостінних труб. Запропонований спосіб полягає в деформуванні пустотілої заготовки без оправки. Розроблено методику проведення теоретичних досліджень МСЕ. Методика призначена для визначення теплового, деформованого стану та формозміни заготовки при куванні труб без використання оправки. Змінними параметрами були внутрішній діаметр пустотілої заготовки, який варіювався в інтервалі 0.30; 0.55; 0.80. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: розподіл температур і інтенсивності логарифмічних деформацій в об’ємі труби після протягування без використання оправки. Визначався діаметр отвору труби, який утворюється при протягуванні даним способом. Встановлювалися залежності інтенсивності подовження і потовщення стінки труби. Був розроблений спеціальний показник для оцінювання подовження труби. Було визначено, що при збільшені внутрішнього діаметру подовження труби збільшується та знижується інтенсивність зменшення отвору. Загальною залежністю змодельованих схем протягування є те, що величина подовження пустотілої заготовки несуттєво змінюється для різних ступенів обтискань при сталих відносних розмірах труби. Це дозволило встановити рекомендовану подачу для збільшення подовження пустотілої поковки та зменшення ступеня закриття отвору. Раціональна подача повинна складати (0.05...0.15)D. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями на свинцевих зразках. Була запропонована методика експериментального моделювання. Встановлено, що при внутрішньому діаметрі заготовки (0.5...0.6)D, спостерігається максимум потовщення стінки. Встановлено, що результати з формозмінення заготовки, які отримані у теоретичному досліджені МСЕ, на 9...14 % більше за експериментальні. Достовірність результатів теоретичного моделювання підтверджується даними експерименту зі зменшення внутрішнього діаметру труби. Різниця теоретичних результатів й експериментальних складає 9...12 %. Встановлені закономірності дають можливість визначати остаточний діаметр отвору труби. За результатами моделювання встановлено, що протягування трубних заготовок без оправки цілком можливе. Цей спосіб розширює можливості техпроцесів виготовлення трубних заготово