Моделирование операций обработки давлением при производстве штампосварных деталей трубопровода

Abstract

При производстве тройников заготовка подвергается ряду технологических операций, в том числе нагреву, частичному охлаждению и обработке давлением. Выбор параметров для каждой технологической операции напрямую определяет качество готовой продукции. При этом расчёт технологических параметров инженерными методиками представляется затруднительным. Поэтому целесообразным является применение современных программ для моделирования технологических операций. Рассматривается моделирование технологических операций обработки металлов давлением в программе DEFORM. Заготовка и инструмент для моделирования технологических операций были созданы в программе SolidWorks. В программе DEFORM были последовательно промоделированы операции частичного охлаждения нагретой заготовки, набора металла в зону отбортовки и операция отбортовки. На первом этапе моделировалось частичное охлаждение заготовки путём помещёния её в ванну на глубину 2/3 от её высоты и выдержки в течение заданного временного интервала. Затем было проведено моделирование операции набора металла в зону отбортовки, при этом была определена оптимальная высота выпуклости. На третьем этапе была промоделирована операция вырезки отверстия под отбортовку, в ходе которого были определены размеры отверстия. На последнем этапе была промоделирована отбортовка ответвления, после чего было определено соответствие толщины стенки ответвления полученной на модели техническим требованиям на изделие. По результатам моделирования были определены технологические параметры, по которым в дальнейшем была произведена опытная штамповка детали «тройник». Замер параметров готового изделия показал, что результаты расчета оказались очень близки к результатам опытной штамповки, а полученный тройник признан годным, полностью удовлетворяющим требованиям технических условий. Таким образом, показано, что применение программного комплекса DEFORM на предприятиях, производящих штампосварные детали трубопровода, целесообразно и позволит сократить срок ввода в производство нового изделия. When manufacturing three-way joints, blanks undergo a range of technological operations, including heating, partial cooling, and pressure shaping. Choice of parameters for each of these technological operations directly influences the quality of output production. At the same time, the calculation of technological parameters using engineering methods seems to be rather challenging. Therefore, it is reasonable to use modern software to model technological operations. This paper analyzes modeling of technological operations in the DEFORM software. Blanks and the tool for modeling technological operations have been created in the SolidWorks software. DEFORM was used to model in succession partial cooling of heated blanks, selection of metal into the flanging zone, and tripping itself. At the first stage, partial cooling of blanks was modeled by placing them in a bath on the depth which was 2/3 of their depth and holding them during a certain time interval. Then, the modeling of selection of metal into the flanging zone took place; during this stage, optimal convexity height was determined. At the third stage, cutting a hole for flanging was modeled; hole dimensions were determined at this stage. At the final stage, flanging of pipe branch was modeled, and after that the wall thickness of the obtained branch was determined. According to modeling results, technological parameters, based on which the trial stamping of three-way joints was made, were determined. Measurement of parameters of finished products showed that calculation results were very close to the results of trial stamping. The obtained three-way joint was deemed acceptable and completely met technical requirements. Thus, it has been demonstrated that the use of DEFORM software at production facilities manufacturing stamp-welded pipe joints is feasible and will help to decrease the time needed to introduce new product into the production cycle.