Гидроформовка листового металла

Гидроформовка

#Т_иннов_описание
Гидроформовка — процессы гидравлической вытяжки или холодной листовой штамповки жидкостью, при которых сложные однокомпонентные детали получаются прессованием в форме за счет давления жидкости. 

Наиболее распространенным типом гидроформовки является изменение нормального круглого сечения трубы на другое по длине заготовки. Современные технологии гидроформовки труб позволяет получать более сложные контуры, чем это было еще 20 лет назад. Эта технология активно используется в автомобилестроении и способна удовлетворить самые высокие запросы дизайнеров в этой отрасли. 

При гидроформинге осуществляются два различных процесса: формование высоким давлением жидкости изнутри и гидромеханическое формование глубокой вытяжкой.

Формование высоким давлением изнутри – формование пустотелых герметичных деталей. Деталь помещают в пресс-форму, которую закрывают, после чего внутренние стенки заготовки подвергают воздействию гидростатического давления жидкости, а воздух удаляют. Под действием гидростатического давления заготовка расширяется и точно повторяет очертания пресс-формы. 

Гидромеханическое формование глубокой вытяжкой дает возможность за один этап изготавливать детали, которые требуют при обычной глубокой вытяжке нескольких операций.

Также появляется возможность изготовить из одной заготовки такие детали, которые нельзя создать обычным прессованием.

Типичными изделиями, изготовленными способом формования глубокой вытяжкой, являются детали автомобилей с глубокими, выступающими частями, такие как детали кузова и топливные баки.

Основные процессы гидроформинга представлены на рис.2—4.

Металлы и их сплавы, нагретые до высокой температуры (при штамповке эластичными средами с нагревом заготовки), обладают высокими фрикционными свойствами. При штамповке это вызывает налипание частиц деформируемого материала на инструмент, появление задиров на детали. В связи с этим для уменьшения трения необходимо применять смазки.

Смазочные материалы используют для проведения операций, предшествующих гидроформингу, например сгибания труб, предварительного формования заготовок. Остающийся смазочный материал иногда подходит и для самого процесса гидроформинга.

Во многих случаях необходимо дополнительное смазывание (иногда называемое «внешним смазыванием»), которое зависит от формы и геометрии заготовки, особенно в случае заготовок с малым радиусом кривизны и/или при использовании материалов, трудно поддающихся формованию. Набор смазочных материалов, применимых для гидроформинга, достаточно широк.

Он включает смазочные масла и смеси для выдавливания, а также пастообразные и твердые пленочные смазочные покрытия.   Другим важным фактором является вторичная гидравлическая жидкость.

Эта функциональная жидкость является средой, передающей давление в процессе гидроформинга, в то время как первичная гидравлическая жидкость используется в стане для обеспечения движения и уплотнения поршней и для создания противодавления. В качестве вторичной гидравлической жидкости используют водные растворы или эмульсии. Растворимость смазочного материала во вторичной гидравлической жидкости является одним из важных параметров для гидроформинга.

Преимущества технологии гидроформовки:

1. В строительном конструировании трубчатые конструкции получили широкое признание, так как трубы выдерживают нагрузки эффективнее, чем детали из штампованного листового металла, даже когда они свариваются в трубкообразные сборочные узлы. Гидроформовка позволяет увеличить сферу применения трубчатых конструкций в строительстве.
2. Гидроформованные детали снижают общий вес конструкций, количество применяемых деталей и количество сварных швов. Это также увеличивает прочность конструкций, сопротивление изгибу и крутящим деформациям.
3. Высокая точность геометрических размеров полученных деталей.
4. Сложные детали, требующие нескольких циклов штамповки традиционными способами, возможно изготовить в одном цикле гидроформовки. Гидроформовка часто позволяет добиться сокращения времени на штамповку на 60-70%.
5. Обеспечение более равномерной толщины формованных деталей, чем при традиционных методах вытяжки давлением.
6. Снижение трудоемкости изготовления сложных полых деталей в несколько раз в зависимости от сложности детали, а также их стоимости на 50-70% за счет сокращения или полного отказа от целого ряда работ; 
7. Полная герметичность деталей, предназначенных для работы под давлением в газо- и нефтепроводах. К достоинствам этой технологии применительно к производству деталей для газо- и нефтепроводов можно отнести и тот факт, что детали проходят испытание высоким давлением непосредственно в процессе изготовления гидроформовкой, что в определенной степени заменяет операции контроля качества продукции. 

Недостатки технологии гидроформовки:

1.  Высокая стоимость изготовления деталей. Обусловлено это необходимостью изготовления дорогостоящей оснастки (штампов) для каждого вида деталей, а также высокой стоимостью капитального оборудования (специальный гидравлический пресс), требующего долгого времени на окупаемость.
2. Существуют ограничения по изготовлению отверстий методом гидроформовки, поэтому некоторые операции приходится производить другими методами — пробивкой или лазерной резкой.
3. В некоторых случаях может потребоваться последующая термическая обработка для снятия остаточных напряжений (отжиг).

В связи с этим определение необходимости использования гидроформовки — это нелегкая задача, но при определенных обстоятельствах, когда качество гораздо важнее себестоимости, эта технология позволяет значительно повысить конкурентоспособность выпускаемой продукции.

2.1.  Описание назначения

#Т_иннов_назначение

Гидроформовка используется для того, чтобы заменить процесс штамповки конструкции из двух частей и сварки их вместе, а также для создания сложных форм и контуров.

В результате получаются детали повышенной прочности и жесткости, с облегченным весом и с высоким качеством поверхности.

Гидроформовка позволяет достичь более сложной геометрии детали за счет «поддержки» упругой жидкой средой, чем при других традиционных методах деформирования.

https://www.youtube.com/watch?v=i6oiA8hqucs

С помощью гидроформовки можно производить различные виды операций: вырезку материала и пробивку отверстий, свободную гибку, отбортовку, вытяжку, выдавливание надписей и рисунков, штамповку подсечек.

2.2.  Используемые материалы

#Т_иннов_процессы

Материалом трубных заготовок для гидравлической формовки могут быть различные металлы и сплавы, обладающие достаточной пластичностью.

Используют горячекатаные и холоднотянутые трубы, трубы из коррозионно-стойких и жаропрочных легированных, а также углеродистых марок стали. Из цветных металлов применяют медь, латунь, алюминий и др. Кроме бесшовных труб также используют и сварные трубы.

К тому же гидравлическая формовка позволяет изготовлять детали из биметаллических труб или получать биметаллические детали из составных труб. 

2.3.  Описание технологического процесса

#Т_иннов_процессы

Упрощенный процесс гидроформовки труб:

1. заготовки загружаются в штампы,
2. штампы закрываются,
3. производится герметизация торцов и заполнение штампов жидкостью,
4. гидравлическое давление увеличивается до максимального значения,
5. заготовка приобретает заданную форму,
6. готовая деталь удаляется из штампов.

https://www..com/watch?v=rsYOX7NzHI8

https://www..com/watch?v=EJ-f7g03kUY

https://www..com/watch?v=zlyhfogw6XQ

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D1%8D%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%BC%D0%B8_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D0%BC%D0%B8#/media/File:Idroformatura_animata.gif

2.4. Серийность

#Т_иннов_серийность

Мелко и среднесерийное производство.

3.  Требования по обеспечению производства

#Т_иннов_обеспечение

3.1.  Используемое оборудование

#Т_иннов_оборудование

Гидравлическую формовку осуществляют на специальных многоцилиндровых гидравлических прессах, оснащенных мультипликаторами для создания в полости заготовки высокого давления с помощью автономной насосной станции.

Технологические процессы гидроформовки автоматизированы благодаря оснащению прессов контроллерным управляющим устройством. Работа на прессах не требует высокой квалификации оператора, они удобны в эксплуатации и легки в обслуживании, долговечны.

 
Оборудование для гидроформовки производится на заводах США, Европы, Японии, а также тайванской компанией WETORY.

3.4.  Требования к давлению

#Т_иннов_давление
Под действием гидростатического давления примерно от 2000 до 2500 атм заготовка расширяется и точно повторяет очертания пресс-формы. В последнее время при необходимости часто применяют давление от 4000 до 7000 атм, например, в случае большой толщины стенок.

3.7. Постобработка 

#Т_иннов_обработка
Может требоваться термическая обработка для снятия остаточных напряжений (отжиг).

4.1. Механические свойства 

#Т_иннов_механика

Повышается прочность в сравнении с материалом до обработки. 

 

4.3. Тепло/электро проводность 

#Т_иннов_проводимость
Аналогичны исходным материалам.

4.4. Тактильные

#Т_иннов_тактильность
Изделия твердые, гладкие

4.6. Иные

#Т_иннов_иныехарактеристики

Источник: https://alterozoom.com/documents/40756.html

Что такое баттинг и гидроформирование рам, монококк?

В описаниях рам часто встречаются умные слова баттинг и гидроформирование. Разберемся, что они означают, ведь часто этого не знают даже продавцы магазинов.

Баттинг рам

Баттинг (butting) — это конструктивное ухищрение, позволяющее уменьшить вес конструкции (в частности, из труб), не потеряв прочности.

Нагрузка на каждую деталь конструкции распределяется по ее длине неравномерно (например, взять нижнюю трубу рамы велосипеда — концы трубы могут испытывать бОльшую нагрузку, чем ее середина).

С технической точки зрения баттинг – это величина, характеризующая отношение толщины стенок на конце и в середине трубы.
Баттинг бывает двойной, тройной, четверной.

Благодаря этому удается значительно снизить вес рамы, так как уменьшается толщина трубы, где нагрузки минимальны.

Кстати, бесшовные стальные рамы с трубами переменного сечения стали применяться с 1935 года. Затем они переползли на хромолевые рамы. Хромомолибденовая рама с четверным баттингом сравнима по весу с рамой среднего класса, сделанной из алюминиевого сплава.

Внутри баттированных труб могут находиться различные усиливающие спирали, типа нарезов в стволе винтовки, что открывает дополнительные возможности для их прочности.

Только недавно баттиинг появился в алюминиевых рамах. Обычно в местах сварных швов локально увеличивают толщину стенок трубы.

Баттинг в них бывает одинарный — один конец трубы имеет измененную толщину, двойной — оба, и тройной, когда труба имеет три различных толщины.Рамы с двойным баттингом могу весить 1300-1500 грамм.

Рамы с тройным баттингом прочны и достаточно легки одновременно. Наличие баттинга можно посмотреть непосредственно на самой раме — об этом всегда пишется на трубах, обычно подседельных.

Достаточно редко из алюминиевых сплавов делаются вилки. Обычно передняя вилка на алюминиевых рамах — стальная с двойным или тройным баттингом. Это обусловлено прочностью самого исходного материала. Вилка подвержена колоссальным вибрациям, и вероятность разрушения алюминиевой вилки выше, чем стальной. Также нужно знать, что алюминий требует специального покрытия, иначе он очень быстро коррозирует.

Баттинговые рамы производятся из труб небольшого числа производителей, так как грамотную проработку материала способны выполнить только серьезные производства.
Существует не так много фирм, производящих качественные легированные бесшовные (и шовные в том числе) трубы для производства рам.

Запомните их названия: «REINOLDS» (США); «COLUMBUS» (Италия); «VITUS PRESTIGE» (Франция); «TRUE TEMPER» (США); «ORIA» (Малайзия); «TANGE» (Япония) и др.

Каждая фирма имеет свое клеймо, которое после сварки и покраски наклеивается на подседельной или наклонной трубе и несет информацию о материале труб, их внутреннем профиле и назначении готовой рамы.

Гидроформовка рам

Последнее достижение производства алюминиевых рам – применение технологии гидроформовки.
Вкратце технологический процесс гидроформования можно описать примерно так: создается металлическая форма, в которую вставляются обычные круглые алюминиевые трубы. В них закачивается горячее масло под высоким давлением, в результате чего алюминиевая труба принимает профиль заданной формы.

Раньше, чтобы увеличить сечение трубы в местах наибольшего напряжения, использовали сварку – к этому месту приваривали еще кусок алюминия для прочности. Теперь с помощью способа гидроформовки алюминиевая труба может иметь любое сечение, включая квадратное. Это заметно повышает надежность конструкции ввиду отсутствия лишних сварных швов.

С появлением технологии гидроформовки бесшовных труб производителям хромомолибденовых рам удалось создать настоящие шедевры. На сегодняшний день одним из лидеров в производстве таких рам остается американская компания MARIN CALIFORNIA, изготавливающая свои рамы из итальянских труб фирмы COLUMBUS. Стоимость подобных рам от 250$.

Гидроформирование рам у Giant

Технология FluidForm, появившаяся в 2003 году, использует гидроформирование, который задействует разогретое масло для прессовки и придания нужной формы трубам алюминиевой рамы. В результате получается продукт, более прочный и более совершенный, чем стандартная труба или простой листовой алюминий.

Технология FluidForm — это новая технология производства, используемая для изготовления сложных форм в одном процессе. Поточная линия при изготовлении трубок с использованием FluidForm не может быть заменена обычной технологией формовки.

Компания Giant первой внедрила этот продвинутый процесс формовки в производство велосипедов в больших масштабах.
Технология FluidForm позволяет инженерам-конструкторам компании Giant придавать любую форму трубам велосипеда.

Как это работает

Хотя технология Fluid Form достаточно дорогостоящая и продолжительная по времени, это на самом деле становится довольно простым процессом, как только необходимое оборудование закуплено и настроено.

Алюминиевые трубы закладываются в грейферную форму с давлением 1000 тонн. Форма закрывается и запечатывается, после чего в нее закачивается горячее масло и гидравлически сжимается с давлением порядка 4000 кг на кв.

см, придавая алюминиевой трубе нужную форму.

Часть трубы, обработанная по технологии FluidForm, оказывается прочнее, чем труба, не подверженная этой обработке. Во время формовочного процесса алюминий сжимается, уплотняя структуру зерна в удлиненные формы, лучше сопротивляющиеся усталости металла. Это позволяет инженерам Giant производить трубы лучше отвечающие специфическим задачам каждого велосипеда.

Поскольку ALUXX SL Super Light алюминий уже на 30% прочнее, чем стандартный алюминий 6061, трубы FluidForm еще более устойчивы к появлению трещин и усталости металла.

Монококк

Такие рамы опять же появились, будучи еще стальными.
Самая распространенная сегодня технология сварки недорогих рам из дешевых сталей – клеено-сварная.

Суть ее в том, что предварительно обработанные механическим путем концы труб покрываются токопроводящим клей-флюсом, и на предварительно собранную раму, находящуюся на специальном стапеле, подается напряжение.

Возникающая при этом электрическая дуга расплавляет концы труб, и получается конструкция типа «монококк».

Такие рамы «пекут как блины», и стоят они крайне дешево. Прочность их — соответствующая. Данные рамы применяются в дорожных велосипедах, и недорогих ATB. Классическая схема узловой, спаянной серебряными припоями сборки встречается нечасто и, как правило, это рамы «HAND MADE» — ручной сборки. Стоят они достаточно дорого, хотя данная технология на сегодняшний день считается устаревшей.

Самое широкое распространение получила технология сварки японской компании «TANGE». Эта технология напоминает отечественную углекислотную сварку, хотя имеет существенные отличия. Она позволяет собрать безузловую раму по схеме «монококк», имеющую высокую надежность двусторонних сварных швов. Вкупе с использованием баттированных стальных труб это дает возможность получить легкую и прочную раму.

В результате сочетания карбоновых волокон с биовальным профилем и полностью карбоновыми соединительными муфтами удалось воплотить в жизнь монококовую конструкцию композитной рамы, которая сочетает в себе высочайшую вертикальную упругость с отличной поперечной жесткостью.

Источник: http://spbvelo.ru/content/chto-takoe-batting-i-gidroformirovanie-ram-monokokk

Что такое гидроформинг

velostrana

Велосипедная индустрия постоянно совершенствуется, появляются новые технологии и материалы. В последние несколько лет многие компании стали активно применять гидроформинг. Технология гидроформинга в изготовлении рамы указывается многими производителями как особое преимущество. Давайте разберёмся, что такое гидроформинг рамы, и как он влияет на эксплуатационные характеристики велосипеда.

Гидроформинг – это технология изменения формы трубы рамы, которая позволяет придать ей любую форму. В процессе гидроформирования в трубу, находящуюся внутри трёхмерного шаблона, под большим напором подаётся нагретая жидкость. Жидкость распирает металл изнутри, и труба принимает необходимую форму. В процессе учитывается восстановление толщины стенок трубы, которые закономерно утончаются в местах расширения в ходе форминга.

Этот процесс обеспечивает формирование максимально эргономичной трубы, спроектированной инженерами компании. Такая рама имеет высокую прочность конструкции и небольшой вес, так как она не нуждается в «наваривании» дополнительных деталей для усиления.

Гидроформинг используется в производстве алюминиевых рам, очень редко – стальных. По инновационной технологии можно формировать любые трубы, но чаще всего этой процедуре подвергают трубы переднего треугольника и перья, которые больше влияют на эргономические свойства велосипеда.

Производители стремятся создать максимально качественные соединения рамы с рулевым стаканом и кареточным узлом. С этой целью верхнюю и нижнюю трубы увеличивают, подгоняя друг к другу чётко по стыку.

Это не только более функционально, но и выглядит эстетичней, чем сооружение из двух труб.

https://www.velostrana.ru/news/chto-takoe-gidroforming/

velostrana

Поездка в тумане, во время снега или дождя, подъём и спуск с горы – все это возможно в Zwift. Эту игру можно с лёгкостью назвать виртуальным курсом езды на велосипеде.

Можно настраивать задания под себя, что позволяет сосредоточиться на определённых умениях. Например, можно поставить подъём и спуск с горы за время 30 минут.

Симулятор постоянно обновляется, что делает игру еще более интересной. Также в Zwift можно настроить своего аватара (велосипедиста), выбрав ему цвет кожи, рост, вес, пол и настроить велосипед и экипировку. Вы можете поставить на велосипед элементы известных брендов и протестировать их.

Существуют и заблокированные элементы, открывающиеся по ходу игры, это делает симулятор еще более интересным. Кстати, кататься можно и не одному! Можно скооперироваться с другими игроками, предварительно обсудив время заездов в социальных сетях. Ваша личная статистика будет отображаться в реальном времени.

https://www.velostrana.ru/news/virtualnyj-trener-ezdy-na-velosipede/

Page 3

velostranaКак кататься при встречном ветреОх уж этот надоедливый ветер! Наверное, каждый велосипедист сталкивался с проблемой сильных потоков воздуха в лицо во время езды. Героически вкручиваешь такой педали изо всех сил, но толком разогнаться не получается, и ветер тебя, словно парусную лодку, тормозит, сдувает назад, бьёт по глазам. Очень неприятно.

Но настоящие веломаньяки радуются и такой возможности испытать себя, укрепить выносливость и поднять навыки вождения велосипеда – и желательно следовать нижеперечисленным правилам:1. Сложно свыкнуться с тем, что в ветреную погоду скорость при прежних усилиях куда ниже привычной – это злит, и поэтому заставляет ускоряться и тратить лишние силы.

Поэтому нужно оставлять для себя некий запас выносливости и крутить педали чуть медленнее обычного. Постоянный ветер не даёт возможности, разогнавшись, какое-то время отдохнуть «на накате», приходится двигаться без передышек, а это изматывает. Так что, если Вы заметили, что, несмотря на ветер, движетесь так же быстро, как всегда – сбавьте скорость, экономьте силы.2. Передачи.

Оптимальное положение цепи на звёздах при встречном ветре следующее: вторая звезда спереди и от третьей до шестой звезды сзади. Впрочем, тут многое зависит от физической формы и личных предпочтений самого велосипедиста, кому как удобнее.3. Если поездка планируется в ветреную погоду, лучше одеться в облегающую и аэродинамичную велоодежду, детали которой не будут играть роль тормозящего паруса для ветра.

Руки на руле рекомендуется держать ближе к центру и наклонять туловище к рулю на особо трудных участках.4. Очень полезная идея при групповой езде – т.н. «катание на колесе». Суть в том, что велосипедисты движутся друг за другом в ряд, таким образом скрываясь от ветра за спинами товарищей.

И основная тяжесть педалекручения приходится на самого первого райдера, поэтому с ведущими следует время от времени меняться местами.А пока желаем Вам интересных покатушек, и чтобы ветерок лишь приятно освежал, а не мешал в пути!

https://www.velostrana.ru/news/kak-katatsya-pri-vstrechnom-vetre/

Page 4

velostrana

Два всемирно известных мировых бренда объединили свои усилия, чтобы сделать поездки на велосипеде ещё более комфортными, эффективными и безопасными! Результатом коллаборации Google и Levi’s стала «умная» куртка для велосипедистов. Старт продаж оригинального девайса Levi’s Commier Trucker намечен на осень 2017 года.

Особенностью велосипедной куртки является то, что она сделана из токопроводящей ткани. Технология Project Jacquard позволяет использовать этот предмет гардероба как устройство для управления смартфоном и другими гаджетами.

Часть куртки оборудована сенсорными датчиками, прикасаясь к которым можно отвечать на телефонные звонки, следить за маршрутом передвижения, управлять медиаплеером и т.д. К телефону Levi’s Commier Trucker подключается с помощью Bluetooth и специального мобильного приложения.

Девайс имеет классический покрой куртки из денима. Её можно стирать в стиральной машине. По предварительной информации стоимость куртки составит 350 долларов.

https://www.velostrana.ru/news/google-i-levis-vypustyat-umnuyu-kurtku-dlya-velosi/

Page 5

?

|

velostranaМногие знают, что если кататься на велосипеде, то можно похудеть. Но есть некоторые нюансы, которые учитывают немногие, выбирая велосипед как средство для сброса веса. Мы расскажем Вам о том, как правильно кататься, чтобы похудеть.

1. Кататься нужно ежедневно! Только тогда Вы начнёте худеть.
2. Кататься нужно не менее, чем 1,5 часа. А лучше 2! К этому времени в организме активируются процессы, которые позволяют сжигать жир. Но не стоит сразу нагружать себя такими продолжительными поездками. Начните с 20-30 минут, постепенно прибавляя по 10-20 минут.
3. Минут через 30-40 после поездки нужно поужинать. Кататься после ужина не стоит, уснуть на голодный желудок труднее.
4. Скорость должна быть чуть выше прогулочной, заставляйте себя крутить педали быстрее!
5. Обязательно следите за пульсом. Для эффективной тренировки пульс должен быть не меньше 115-120 ударов в минуту, но не должен превышать 150 ударов. Тело должен «прошибать» пот. Пульс – Ваш главный ориентир.

На этом всё. И помните, не стоит резко нагружать организм, начинайте с малого и увеличивайте нагрузки.

https://www.velostrana.ru/news/kak-katatsya-chtoby-pohudet/

Источник: https://velostrana.livejournal.com/229308.html

Stampack — универсальный программный комплекс моделирования процессов листовой штамповки

Александр Сидоров Зам. начальника отдела проектирования и инженерного анализа ООО «ТЕСИС» Дмитрий Бузлаев

Руководитель центра консалтинга ООО «ТЕСИС»

Увеличивающаяся с каждым годом конкуренция на рынке производства деталей листовой штамповки требует повышения качества продукции, сокращения сроков внедрения в производство новых изделий и снижения затрат на производство. В то же время, как и большинство технологических операций металло­обработки, листовая штамповка является весьма сложным процессом, требующим от технолога глубокого понимания его сути  и большого опыта.

В связи с этим всё большее распространение получают специализированные CAE­системы анализа технологических процессов листовой штамповки, позволяющие технологу проверить свои идеи с помощью компьютерного моделирования, а не дорогостоящего физического эксперимента. Основными качествами, делающими ту или иную CAE­систему специализированной и ориентированной именно на процессы листовой штамповки, можно считать:

• наличие в системе специальных алгоритмов, конечных элементов и моделей материалов, ориентированных на физические процессы, которые происходят при листовой штамповке;
• понятный для инженера­технолога интерфейс системы, не требующий глубокого погружения технолога в тонкости метода конечных элементов и численные методы расчета;
• возможность моделирования реальных технологических процессов в течение не более нескольких часов, а лучше — не более часа, то есть у технолога должна быть возможность в течение одного рабочего дня не только проверить работоспособность проектируемого технологического процесса, но и, по возможности, оптимизировать его, варьируя основные параметры, влияющие на результат;
• охват всего спектра задач листоштамповочного производства пользователя;
• эффективная техническая поддержка фирмы­производителя; проведение стандартных и специализированных учебных курсов, позволяющих быстро внедрить программу, провести переподготовку и повышение квалификации специалистов;
• документация на языке страны использования;
• учебные инсталляции в вузах.

Одной из таких специализированных CAE­систем, которая получила весьма широкое распространение в мире, является программный комплекс Stampack.

Разработчиком программного комплекса Stampack является компания Quantech (Испания, Барселона). Компания основана в 1996 году профессором Евгенио Онате, учеником классика конечно­элементного анализа О. Зенкевича.

В 2001 году выпущена первая коммерческая версия Stampack.

По сути, Stampack является самым молодым из трех наиболее популярных европейских пакетов для моделирования листовой штамповки, включая AutoForm (Швейцария) и Pam­STAMP (Франция).

Помимо богатого функционала, о котором пойдет речь далее, Stampack привлекает к себе пользователей удобной системой лицензирования и демократичными ценами.

Stampack — универсальный пакет, который очень гибок по своей сути и может использоваться предприятиями, производящими самую разнообразную продукцию, использующими самые разные технологические процессы листовой штамповки в опытном производстве, в производстве прототипов изделий, в исследовательских и научных работах НИИ и вузов. Особенно активно в мировой практике Stampack используется при необходимости моделирования штамповки в прогрессивных штампах, а также для гидравлической раздачи и гибки труб, обтяжки и гибки профилей с растяжением, штамповки эластичной средой и флексформинга, формовки вафельных панелей. Большинство из этих технологических процессов традиционно широко применяются в аэрокосмической промышленности.

Основная специфика листовой штамповки в аэрокосмической промышленности:

• большой ассортимент деталей при малом объеме выпуска;
• сложность автоматизации контроля качества изготовляемых деталей и, в связи с этим, частая необходимость «ручной доводки»;
• высокие требования к опыту и квалификации оператора оборудования;
• постоянное возрастание требований, касающихся снижения веса конструкции и размерной точности для повышения эффективности перевозки пассажиров и грузов.

При этом технологические процессы листовой штамповки характеризуются опасностью возникновения дефектов типа разрывов, гофр и складок, отклонением от требуемых размеров.

Весьма эффективным решением этих проблем может стать численное моделирование техпроцессов, хорошо зарекомендовавшее себя в других отраслях.

Широкое применение Stampack в аэрокосмической промышленности связано в первую очередь с наличием широкого набора средств моделирования самых разнообразных процессов листовой штамповки.

Может быть учтено влияние таких операций, как промежуточный отжиг, калибровка и др.

Для моделирования формоизменяющих операций в Stampack используется явный динамический решатель, позволяющий, в сочетании с контактным алгоритмом, основанным на методе штрафных функций, моделировать самые разные классы задач — от классической вытяжки до свободной гибки и инкрементальной штамповки.

Решатель Stampack отлично распараллелен и не требует большого объема дисковой или оперативной памяти. По скорости решения задач листовой штамповки он уступает AutoForm, абсолютному лидеру в области моделирования листовой штамповки автомобильных деталей, но это является платой за универсальность Stampack.

Для расчета же пружинения в Stampack используется неявный квазистатический решатель.

Особо стоит отметить тот факт, что в Stampack присутствуют несколько специализированных конечных элементов, ориентированных на различные классы задач.

Это традиционный для данного класса программных пакетов трехузловой оболочечный элемент, а также объемный гексаэдральный элемент для моделирования толс­тых заготовок, эластомерных диафрагм и форм­блоков и четырехузловой элемент для моделирования осесимметричных задач.

Подготовка модели и анализ результатов осуществляются в единой среде, независимо от типа анализируемого техпроцесса, однако специальные «мастера» подготовки исходных данных проводят пользователя последовательно через этапы подготовки модели в контексте задачи: допустимые типы инструментов и операций для гидроформовки будут, например, отличаться от допустимых типов инструментов обтяжки или фланцовки.

Используются специфичные критерии разрушения и критерии гофрообразования, базирующиеся в основном на анализе уровня пластических деформаций и так называемой трехосности напряжений.

Специальные типы результатов применяются для визуализации поверхностных дефектов, идентификации возникновения гофр и т.д. Подготовка модели и анализ результатов максимально адаптированы к подготовке и опыту инженера­технолога.

Штамповка эластичной средой

Основным преимуществом штамповки эластичной средой (рис. 1), по сравнению с традиционной штамповкой жестким инструментом, является экономия средств на производство штамповой оснастки: один и тот же штамп может быть использован для большого ассортимента деталей.

Рис. 1. Штамповка эластичной средой

Однако применение технологий штамповки эластичной средой влечет за собой ряд технологических проблем, в частности трудности при подборе геометрии заготовки, невозможность использования перетяжных ребер, невозможность управления силой прижима, а также большая продолжительность рабочего цикла. Из­за этих проблем технологические операции штамповки эластичной средой зачастую внедряются в производство неоптимизированными, что влечет за собой износ дорогостоящей диафрагмы и, в конечном счете, удорожание производимой детали.

Stampack дает пользователю возможность значительно оптимизировать процесс штамповки эластичной средой на стадиях до момента внедрения данного технологического процесса в производство.

Stampack позволяет моделировать эластичную диафрагму, задав закон изменения давления на заготовку, а также непосредственно объемными элементами с соответствующей моделью материала.

Большим плюсом Stampaсk является возможность моделировать такие процессы с использованием объемных элементов в заготовке, так как присутствие высоких сжимающих напряжений перпендикулярно поверхности заготовки может приводить к перераспределению толщины заготовки, что, в свою очередь, может повлечь за собой недооценку этого явления при моделировании традиционными оболочечными элементами. Кроме того, современные критерии разрушения в Stampack, основанные на трехосности напряженного состояния, способны учитывать присутствие гидростатического давления в тензоре напряжений, а значит, могут дать объективную оценку риска возникновения разрывов и трещин.

Обтяжка

Обтяжка — широко применяемый в аэрокосмической промышленности технологический процесс производства несложных крупногабаритных деталей типа панелей обшивки самолета (рис. 2).

Основными технологическими проблемами при обтяжке является высокая степень пружинения и недостаточная степень растяжения детали по центру. Применение математического моделирования подобных процессов в Stampack позволяет подобрать соответствующие параметры процесса, такие как траектории движения губок и геометрия инструмента с учетом компенсации пружинения.

Рис. 2. Производство панели обшивки самолета обтяжкой

Гидроформовка труб

Гидроформовка труб — технологический процесс, используемый как в аэрокосмической, так и в автомобильной промышленности (рис. 3). Важным в данном процессе является подбор оптимального изменения во времени подачи подвижного инструмента и давления жидкости.

Рис. 3. Анализ штампуемости трубы с помощью TFD-диаграммы

Stampack позволяет смоделировать полный технологический процесс гидроформовки как для тонкостенных, так и для толстостенных труб.

В тех случаях, где для труб плохо применима традиционная диаграмма штампуемости FLD (Forming limit diagram), может быть эффективно использован новый критерий TFD (Triaxiality forming diagram), пригодный для анализа разрушения при сложном трехмерном напряженно­деформированном состоянии.

Stampack — новый продукт на российском рынке. Его продвижение компания «ТЕСИС» начала в 2013 году, отреагировав на растущий интерес аэрокосмической промышленности к моделированию процессов листовой штамповки. Данный продукт прекрасно дополнил нашу линейку пакетов моделирования обработки металлов давлением, в которую в настоящее время входит три пакета:

• DEFORM — программный комплекс моделирования процессов ковки, объемной штамповки и термической обработки;
• Autoform — программный комплекс моделирования процессов листовой штамповки и термичес­кой обработки, используемых в автомобилестроении;
• Stampack — универсальный программный комплекс моделирования процессов листовой штамповки.

Сегодня компанией «ТЕСИС» разработан русскоязычный курс обучения работе со Stampack, а также выполнена локализация его интерфейса. Главный, на наш взгляд, потенциал Stampack заключается в его универсальности и простоте использования при невысокой цене и гибкости в лицензионной политике разработчика. 

САПР и графика 8`2014

Источник: https://sapr.ru/article/24598