Моделирование процесса прессования стальной заготовки

Аннотация

Работа посвящена численному моделированию процесса прессования стальной заготовки (сталь 30ХГСА), имеющей в начальном состоянии форму восьмигранной усеченной пирамиды. Моделирование соответствует технологической схеме, включающей осадку равномерно нагретого до определенной температуры слитка в форме пирамиды, его разгрузку, прессование с помощью деформирующих инструментов (подставки и штампа) в направлении, перпендикулярном к предыдущему, и последующую разгрузку. С использованием уравнения Рамберга-Осгуда и заимствованных из литературных источников механических свойств стали 30ХГСА при температуре 500ºС построена диаграмма деформирования. С учетом больших пластических деформаций и нелинейных свойств материала определено напряженно-деформированное состояние заготовки и ее формоизменение на каждом этапе обработки давлением. В соответствии с технологией процесса решена нелинейная упругопластическая задача осадки стального слитка и последующей его разгрузки. Установлено, что после разгрузки заготовки величина интенсивности пластических деформаций остается практически неизменной (из-за малости упругих деформаций), а величина интенсивности напряжений существенно изменяется. Форма боковой поверхности исследуемого тела в конце операции осадки до величины 29,3% имеет вид выпуклой одинарной бочки. Выполнена серия вычислительных экспериментов, с помощью которых исследована точность конечно-элементного решения для процесса осадки при различной степени дискретизации расчетной области. На основе полученных результатов проведено численное моделирование следующих технологических этапов: штамповки заготовки с помощью деформирующих инструментов и ее разгрузки. Как и в случае осадки, в заготовке остаются значительные остаточные напряжения, связанные с неоднородностью пластических деформаций, возникающих при штамповке исследуемого тела. Расчет осуществлен в рамках теории пластического течения в приращениях с помощью конечно-элементного программного продукта SIMULIA/Abaqus с использованием пошаговой процедуры и метода Ньютона-Рафсона для решения упругопластической задачи на каждом шаге.