Исследование распределения волокнистой структуры поковки подшипникового кольца при горячей штамповке

Abstract

Проведено математическое моделирование технологического процесса горячей штамповки подшипникового кольца. Численно решена нестационарная контактная термовязкопластическая задача с соответствующими граничными условиями на базе метода конечных элементов. Начальное распределение поля температур было получено при решении задачи индукционного нагрева цилиндрической заготовки. Расчет параметров напряженно-деформированного состояния заготовки, возникающих в процессе технологической операции осадки и формовки, позволил сформировать картины распределения волокнистой структуры материала. Была предложена альтернативная операция двухпроходной формовки, которая позволила получить картину более рационального распределения волокнистой структуры поковки кольца подшипника. Для двухпроходной формовки найдены геометрические размеры пуансона предварительной формовки, при проходе которого после завершения технологической операции окончательной формовки была получена волокнистая структура поковки кольца подшипника с минимальными значениями углов выхода волокон на контактную поверхность (дорожку качения). Это позволяет предположить, что в дальнейшем после оптимального технологического процесса раскатки можно изготовить подшипниковые кольца повышенной долговечности.

Mathematical modeling of the hot stamp process for a bearing ring performed. The unsteady contact thermo-viscous-plastic problem with the appropriate boundary conditions solved applying the finite element method. The solution of the inductive heating for a work piece provided the initial temperature field distribution. Calculation of the work piece stress-strain state parameters during technological process operations of precipitation and molding allowed generating a picture of the material’s fiber structure distribution. The more rational fibrous structure distribution within the bearing rings suggested with an alternative two-pass molding operation. The punch geometrical sizes of the preform defined for two-pass forming. It passes in process after forming to obtain the final fiber structure of bearing ring forgings with minimum values of output fibers angles to the contact surface (raceway).