Abstract
<jats:p>Введение. С ростом требований к показателям служебных свойств и эксплуатационной надежности различных конструкций и изделий всё больше производителями применяются высокопрочные болты с фланцем. За счет конструкционных особенностей данные болты способствуют снижению металлоемкости различных узлов и конструкций, создают устойчивые к внешним нагрузкам соединения. Высокопрочные болты с фланцем изготавливаются методами холодной объемной штамповки из легированных марок сталей повышенной прочности, что, в свою очередь, повышает требования к долговечности технологического инструмента. Цель исследования – повышение долговечности технологического инструмента для штамповки болтов с фланцем за счет выбора величины параметра посадки вставок пуансонов и матриц с натягом в корпус технологического инструмента. Моделирование. Одной из важных задач при прогнозировании долговечности технологического инструмента является определение значений напряжений Мизеса, возникающих во время штамповки в инструменте, а также анализ их распределения по сечению инструмента. Для исследования влияния натяга на долговечность инструмента проведены моделирование процесса штамповки болтов с фланцем и анализ эквивалентных напряжений в инструменте в программном комплексе QForm-3D. В наиболее нагруженной операции окончательной высадки головки и редуцировании стержня рассмотрено влияние натяга вставки при значениях от 0,1 до 0,6 мм. Выявлено, что с увеличением значения натяга между вставкой и корпусом инструмента в областях разрушений происходило снижение напряжений Мизеса: во вставке пуансона напряжения снизились с 2329 до 252 МПа, во вставке матрицы – с 2208 до 580 МПа. Обсуждение. При величине натяга 0,1–0,3 мм в формообразующих вставках технологического инструмента в момент штамповки образовывались неблагоприятные зоны для разрушений с эквивалентными напряжениями величиной 2329 МПа, 2242 МПа, 1705 МПа во вставке пуансона и 2208 МПа, 1548 МПа, 1113 МПа во вставке матрицы. Выводы. Снижение уровня напряжений в областях разрушений вставки пуансона с 2329 до 252 МПа (89,1 %), во вставке матрицы с 2208 до 580 МПа (73,7 %)указывает на потенциальное повышение стойкости инструмента к разрушению и повышению долговечности.</jats:p> <jats:p>Introduction. With increasing requirements for performance characteristics and operational reliability of various structures and components, an increasing number of manufacturers are adopting high-strength flange bolts. Due to their design features, these bolts help reduce the material consumption of various assemblies and structures while creating connections resistant to external loads. High-strength flange bolts are manufactured by cold forming from high-strength alloy steels, which in turn imposes higher durability requirements on the forming tooling. The research aims toenhance the durability of forming tooling for flange bolt heading by optimizing the interference fit parameter of punch and die inserts within the tool housing. Materials and methods. A key task in predicting the durability of forming tooling is determining the von Mises stress values arising during the heading process and analyzing their distribution across the tool cross-section. To investigate the effect of interference fit on tool durability, the flange bolt heading process was simulated and equivalent stresses in the tooling were analyzed using the QForm-3D software package. The influence of insert interference fit was examined for values ranging from 0.1 to 0.6 mm during the most heavily loaded operation—final head upsetting and shank extrusion. It was found that increasing the interference fit between the insert and the tool housing resulted in reduced von Mises stresses in fracture-prone regions: stresses in the punch insert decreased from 2,329 MPa to 252 MPa, and in the die insert from 2,208 MPa to 580 MPa. Discussion. At interference fit values of 0.1–0.3 mm, unfavorable zones prone to fracture formed in the forming tool inserts during heading, with equivalent stress values of 2,329 MPa, 2,242 MPa, and 1,705 MPa in the punch insert and 2,208 MPa; 1,548 MPa, and 1,113 MPa in the die insert. Conclusions. The reduction in stress levels within fracture-prone regions—from 2,329 MPa to 252 MPa (89.1%) in the punch insert and from 2,208 MPa to 580 MPa (73.7%) in the die insert—indicates a potential increase in tool fracture resistance and a corresponding improvement in tool durability.</jats:p>