Influence of Thermal Stresses on the Formation of the Plastic Flow Zone in the Beginning of Hot Forging of Cylindrical Workpiece

Abstract

Базайкин В.И., д.т.н., профессор кафедры высшей математики Темлянцев М.В., д.т.н., профессор, проректор по научной работе и инновациям (ucheb.otdel@sibsiu.ru ) Базайкина О.Л., к.т.н., доцент кафедры высшей математики Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42) Аннотация. Поставлена и решена задача моделирования зоны пластического течения в начальной стадии горячей протяжки цилиндрической заготовки в кузнечном прессе с комбинированными бойками. Получено поле интенсивности напряжений для тензора суммарных упругих напряжений (нагрузки и термических). По напряжениям нагрузки решена задача плоской деформации для заготовки круглого сечения, к которому приложены три сосредоточенных погонных усилия. Зона пластического течения определяется значением предела текучести материала как ограничением интенсивности упругих напряжений. Показано, что растягивающие окружные термические напряжения вовлекают в зону пластического течения приповерхностный слой заготовки, что облегчает процесс ковки. Рассмотрен численный пример формирования напряжений нагрузки и термических напряжений при протяжке после биллетировки 7-т слитка из стали марки 40ХН с радиусом среднего сечения R = 0,35 м; его нижняя (880 °С) граница допустимых ковочных температур достигается через 20 мин после выноса из печи с температурой 1180 °С. Представлены графики распределения компонент тензоров напряжений нагрузки и термических напряжений, а также соответствующих интенсивностей напряжений по сечению заготовки. Ключевые слова: ковка, комбинированные бойки, сталь, цилиндрическая стальная заготовка, напряжения нагрузки, температурные напряжения, начало пластического течения, графики напряжений, область течения в сечении заготовки.