Technological Parameter Analysis of the Reducing Long-Length Pipe Blanks with a Shaped Holes

Authors

  • D. S. Pleshakov Kalashnikov ISTU
  • N. V. Tepin Kalashnikov ISTU
  • A. V. Schenyatsky Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-44-54

Keywords:

mandrel, matrix, stress-strain state, finite element method, mathematical model, volumetric reduction, tubular products, long shaped hole, technological parameters

Abstract

The description of the billet and the tool, being used to simulate the technological process by means of the Q-Form software, is given in order to further mode determination of reducing long-length pipe blanks with shaped holes. The results of the study were achieved by modeling tools and billets with an external diameter of 16.0...16.5 mm, used to produce products in mechanical engineering. Diagrams of emerging forces and average stresses at matrix and billet contact points, formed during the reduction process, are presented. Three contact zones: the beginning of pressing the billet into the matrix, in the middle and at the end of the reduction process are considered. The influence of the billet outer diameter value on the technological parameter of the process is considered (evaluated). It was revealed that larger billet outer diameter causes elongation during the reduction process. In addition, the construction of mathematical models and the determination of process parameters of reducing long-length pipe blanks with shaped holes is described based on numerical methods, namely the finite element method, which is used in the ongoing study. Depending on the technological process features, various schemes of contact interaction and the action of technological load distribution has been identified. The most widely used reduction schemes are considered. The implementation of the well-known Lagrange equation by the finite element method for tools and billets involved in the technological process requires the need to solve five related systems of equations given in this article. Strains in each discrete element of the mathematical model are determined by the Cauchy equation. The elastoplastic problem is solved for the developed boundary conditions. The purpose of the study is to build mathematical models, providing results to analyze the technological parameters of reducing long-length pipe blanks with shaped holes and conclude that the technology in question can be used in various modes, taking into account deviations in geometry to obtain high-quality shaped profiles of the rifling parts.

Author Biographies

D. S. Pleshakov, Kalashnikov ISTU

Post-graduate

N. V. Tepin, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering, Associate Professor

A. V. Schenyatsky, Kalashnikov ISTU

DSc in Engineering, Professor

References

Соколовский В. В. Теория пластичности. 2-е изд., перераб. и доп. М.; Ленинград: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1950. 396 с.

Зенкевич О. К. Метод конечных элементов в технике: пер. с англ. / под ред. Б. Е. Победри. М.: Мир, 1975. 541 с. 21.

Теория и технология гидропрессовых соединений: монография / А. В. Щенятский, И. В. Абрамов, Э. В. Соснович, К. А. Глухова. Ижевск: Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2012. 496 с.

Логинов Ю. Н., Костоусова Н. Ф. Перемещения и деформации при прессовании трубной заготовки // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16, № 1. С. 78-81.

Алексеев А. В. Исследование напряжений и деформаций получения детали методами объемной штамповки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 1. С. 531-534. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-531-534

Выдрин А. В., Космацкий Я. И., Баричко Б. В. Математическое моделирование процесса прессования труб переменного сечения // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2012. № 15 (274). С. 122-125.

Зайдес С. А., Нго К. Повышение напряженного состояния в очаге деформации при поверхностном пластическом деформировании цилиндрических деталей // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 5(686). С. 52-59. DOI: 10.18698/0536-1044-2017-5-52-59

Устюжанова А. В. О применении метода конечных элементов к задаче определения напряженного состояния в упругопластической области // МАК: Математики - Алтайскому краю. 2023. № 5. С. 102-105.

Дементьев В. Б., Макаров С. С., Альес М. Ю. Численное моделирование термоупругопластического деформирования при высокотемпературной термомеханической обработке осесимметричной металлической заготовки // Прикладная физика и математика. 2023. № 4. С. 18-25. DOI: 10.25791/pfim.04.2023.1265

Алексеев С. А. Математическая модель напряженно-деформированного состояния гильзы при выстреле из оружия со свободным затвором // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16, № 3. С. 4-11. DOI: 10.22213/2410-9304-2018-3-4-11

Элингхаузен Т., Стебунов С. А. QForm 7 - новое слово в моделировании процессов обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 2. С. 31-34.

Конечно-элементное моделирование процессов ротационной вытяжки / О. И. Быля, Б. Кришнамурти, Р. А. Васин [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 10. С. 17-25.

Анализ способов изготовления разнонаправленных внутренних винтовых пазов трубных корпусных деталей и выбор инструмента для его реализации / К. С. Вахрушев, В. Б. Дементьев, А. Э. Пушкарев, А. П. Блинков // Морские интеллектуальные технологии. 2021. № 1-2(51). С. 79-86. DOI: 10.37220/MIT.2021.51.1.029

Кухарь В. Д., Киреева А. Е. Влияние редуцирования на напряженно-деформированное состояние материала стальных осесимметричных изделий с внутренними спиральными рифлениями // Черные металлы. 2020. № 3. С. 48-52.

Кондаков Д. И. Исследование напряженного и деформированного состояния при холодном выдавливании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 4. С. 360-362. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-360-362

Митин О. Н., Иванов Ю. А. Напряженно-деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана пуансоном с рифлями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. № 4. С. 111-116.

Митин О. Н., Иванов Ю. А. Анализ существующих технологий получения цилиндрических заготовок с рифлением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 150-156.

Шведчиков С. В., Щенятский А. В., Пахомов Р. В. Подходы к определению параметров динамических процессов, напряженно деформированного состояния и прочности элементов систем автоматического оружия // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 1. С. 105-113.

Водорезов Ю. Г. Теория и практика стрельбы из нарезного длинноствольного стрелкового оружия: монография. В 2 ч. М.: Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, 2017. Ч. 1. 544 c.

Шунков В. Н. Газовое и пневматическое оружие. Минск: Попурри, 2004. 511 с. ISBN 985-483-105-1

Жук А. Б. Энциклопедия стрелкового оружия: Револьверы. Пистолеты. Винтовки. Пистолеты-пулеметы. Автоматы. М.: Воениздат, 1997. 782 с. ISBN 5-203-01808-1

Published

08.04.2024

How to Cite

Pleshakov Д. С., Tepin Н. В., & Schenyatsky А. В. (2024). Technological Parameter Analysis of the Reducing Long-Length Pipe Blanks with a Shaped Holes. Vestnik IzhGTU Imeni M.T. Kalashnikova, 27(1), 44–54. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-44-54

Issue

Section

Articles