ВВЕДЕНИЕ
Трубы из высокопрочных алюминиевых сплавов, имеющих наружные утолщения на концах и плавный переход от них к основному телу трубы, находят широкое применение в бурильной технике [1]. Требуемая конфигурация бурильных труб получается при горячем прессовании за счет конструкции профилированной иглы, меняющей свое положение относительно канала матрицы [2–5].
Расчеты по раздаче трубы при осевом сжатии обычно ограничены конической формой инструмента [2–8], анализом деформации при раздаче в холодном состоянии [6–8], приближенным учетом изменения толщины стенки и размеров трубы при внеконтактной деформации [10–12], образованием при контакте заготовки с конусом и ее сходе с конуса инструмента криволинейной формы образующей, которую трудно рассчитать теоретически [7, 8].
Известно, что при раздаче трубы прессованием на профилированной игле место перехода конусного участка в цилиндрический целесообразно выполнить скругленным [11]. Поэтому разработка компьютерной модели раздачи трубы в горячем состоянии с учетом скруглений в местах сопряжения цилиндрических и конических участков профилированной иглы представляется актуальной практической задачей.
В настоящей работе проведено компьютерное моделирование процесса раздачи труб горячим прессованием с помощью метода конечных элементов в специализированном программном комплексе DEFORM-2D [13].
Числовой расчет раздачи трубы прессованием рассмотрен на примере трубы с размерами основного сечения
и наружного утолщения
из алюминиевого сплава Д16.
На рис. 1 показана компьютерная модель раздачи трубы прессованием. Внутренний диаметр трубы совпадает с диаметром шейки иглы 3 и равен 200 мм.
Наружный диаметр трубы совпадает с диаметром канала матрицы и равен 260 мм. Диаметр цилиндрического участка бурта иглы равен 220 мм. Температура нагрева трубы 440 °С. Число конечных элементов в трубе — 1000, профилированной игле — 4000, толкателе — 100. На поверхности контакта трубы с профилированной иглой действуют касательные напряжения трения, определяемые по закону Зибеля. Коэффициент трения принят равным 0,2. Скорость перемещения толкателя 1 мм/сек, коэффициент теплопередачи между трубой и инструментом 11 Квт. Материал инструмента сталь AISI-H-13 (4X5МФ1С). Угол конусного участка бурта 10–30°. Геометрическая модель соответствует условиям осесимметричного нагружения.