<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Science intensive technologies in mechanical engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Наукоёмкие технологии в машиностроении</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2223-4608</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">103498</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/2223-4608-2025-9-3-9</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Технология и оборудование обработки металлов давлением</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Technology and equipment of metal processing by pressure</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Технология и оборудование обработки металлов давлением</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Hot forming of the end walls of cone body parts</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Горячее деформирование торцевых элементов корпусных  конических заготовок</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-9063-1548</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Ларин</surname>
       <given-names>Сергей Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Larin</surname>
       <given-names>Sergey N.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>mpf-tula@rambler.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>доктор технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>doctor of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-8757-9411</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Пасынков</surname>
       <given-names>Андрей Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Pasynkov</surname>
       <given-names>Andrey Alexandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Тульский государственный университет</institution>
     <city>Тула</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Tula State University</institution>
     <city>Тула</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Тульский государственный университет</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Tula State University</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-09-30T00:00:00+03:00">
    <day>30</day>
    <month>09</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-09-30T00:00:00+03:00">
    <day>30</day>
    <month>09</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>2025</volume>
   <issue>9</issue>
   <fpage>3</fpage>
   <lpage>9</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-03-04T00:00:00+03:00">
     <day>04</day>
     <month>03</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-03-25T00:00:00+03:00">
     <day>25</day>
     <month>03</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/103498/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/103498/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Переходники трубопроводных систем являются весьма востребованными деталями в узлах двигателей. В трубопроводных системах, работающих в агрессивных средах данные, детали требуют применения специальных цветных сплавов, отличающихся высокой прочностью. Их изготовление весьма затруднительно. Одним из вариантов их получения является горячая штамповка элементов труб в условиях медленного формоизменения. В статье исследована операция формообразования внутреннего утолщения на тонкостенной конической корпусной заготовке. Целью формирования утолщения является подготовка торца переходника для трубопроводных систем, представляющего из себя усеченный тонкостенный под дальнейшую сварку с другими элементами трубопроводных систем. Формирование толщенного края предполагается производить частичной осадкой торца заготовки. Выполнено моделирование данной операции в программном комплексе DEFORM, в ходе которого произведена оценка влияния режимов обработки и геометрии рабочего инструмента на энергосиловые параметры процесса. Предполагается, что материалом заготовки является титановый сплав ВТ6. Применяемый материал предполагает реализацию процесса высадки в горячих условиях в скоростных условиях формообразования, обеспечивающих минимальные силы и оптимальное напряжённое состояние заготовки. При высадке важно учитывать параметры процесса, такие как давление, температура и скорость, чтобы минимизировать или избежать повреждения заготовки. Выполнен ряд опытов, в ходе которых установлено влияния угла конусности, рабочего хода инструмента, скорости деформирования контактного трения. Выявлено, что при рассматриваемой схеме деформирования наибольшее влияние оказывает изменение угла конусности заготовки на силу, что очевидно связано с изменением кинематики течения материала при больших углах конусности.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Pipeline system adapters are highly demanded parts in engine units. In pipeline systems operating in aggressive environments, these parts require the use of special non-ferrous alloys characterized by high strength. Their manufacture is very difficult. One of the options for their production is hot stamping of pipe elements under slow forming conditions. The article investigates the operation of forming an internal thickening on a thin-walled conical body blank. The purpose of forming the thickening is to prepare the end face of the adapter for pipeline systems, which is a truncated thin-walled one for further welding with other elements of pipeline systems. It is assumed that the formation of a thick edge is produced by partial upsetting of the end face of the blank. This operation was simulated in the DEFORM software package, during which an assessment was made of the effect of processing modes and the geometry of the working tool on the energy-power parameters of the process. It is assumed that the material of the blank is titanium alloy VT6. The material used assumes the implementation of the upsetting process in hot conditions under high-speed forming conditions, providing minimum forces and an optimal stress state of the workpiece. During upsetting, it is important to take into account the process parameters, such as pressure, temperature and speed, in order to minimize or avoid damage to the workpiece. A number of experiments were carried out, during which the influence of the cone angle, the working stroke of the tool, and the rate of deformation of contact friction were established. It was found that with the deformation scheme under consideration, the greatest influence is exerted by a change in the cone angle of the workpiece on the force, which is obviously associated with a change in the kinematics of the material flow at large cone angles.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>высадка</kwd>
    <kwd>исследование</kwd>
    <kwd>конические заготовки</kwd>
    <kwd>моделирование</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>upset</kwd>
    <kwd>research</kwd>
    <kwd>cone blanks</kwd>
    <kwd>modeling</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Формирование внутреннего утолщения на тонкостенной конической корпусной заготовке посредством операций формообразования применяется для создания участков увеличенной контактной площадью на трубных заготовках. Формирование утолщений на корпусных заготовках методом изотермической штамповки представляет собой эффективную технологию, которая позволяет создавать детали с необходимыми механическими свойствами и формой, повышая надежность и долговечность изделий. Этот метод часто применяется в специальном машиностроении и атомной, где требуется высокая прочность при малых весогабаритных характеристиках. Выполнено моделирование данной операции в программном комплексе DEFORM, в ходе которого произведена оценка влияния режимов обработки и геометрии рабочего инструмента на энергосиловые параметры процесса. Исследование проводились для сплава ВТ6 с постоянной температурой при деформировании 900 ℃. Схема исследуемого процесса представлена на рис. 1. В процессе моделирования предполагалось использование трубных заготовок с наружными диаметрами D = 150 мм. Высота недеформируемого участка заготовки принималась равной H = 12 мм. Условием остановки расчёта принималось достижение расстояния от рабочего торца пуансона до поверхности матрицы h = 5 мм. В процессе моделирования менялся коэффициент трения между инструментом и заготовкойμ = 0,3…0,7, скорость перемещения деформирующего пуансона v = 25…100 мм/мин. Угол заготовок варьировался в интервале α = 2…7 º.При высадке важно учитывать параметры процесса, такие как давление, температура и скорость, чтобы минимизировать или избежать повреждения заготовки. Выполнен ряд экспериментов, в ходе которых установлено влияния угла конусности, рабочего хода инструмента, скорости деформирования контактного трения. Была выполнена оценка изменения интенсивности напряжений для характерных точек в сечении детали в течении времени деформирования. Схемы с иллюстрированием точек для контроля изменения интенсивностей напряжений представлены на рис. 2.Графики изменения интенсивности напряжений в этих точках в течении процесса высадки для углов конусности заготовкиα = 2 º и α = 5 º при разных скоростях деформирования представлены на рис. 3 и 4.Как видно из графиков величины интенсивностей напряжений достигают максимума в конечный этап деформирования, и для всех 4 контрольных точек в этот момент времени деформирования их значения выравниваются. В течении всего времени деформирования значения интенсивностей напряжений в контрольных точках отличаются в зависимости от условий формоизменения на 10…40 %. В целом можно сказать, что уменьшение скорости деформирования позволяет добиться снижения неравномерности напряженного состояния в заготовке. Большим углам конусности заготовки соответствуют большие значения интенсивностей напряжений.График зависимости максимальных величин интенсивности напряжений от угла конусности для разных скоростей деформирования на нестационарной стадии процесса представлен на рис. 5.Установлено, что на нестационарной стадии процесса рост угла конусности ведет к росту интенсивности напряжений на 40 %. Увеличение скорости деформирования приводит к росту интенсивности напряжений при высадке на 28 %. Выполнена оценка влияния скоростей деформирования, углов конусности и контактного трения на силу высадки и удельное давление. График зависимости давления от угла конусности для разных скоростей деформирования представлен на рис. 6. Выявлено, что максимальное влияние на давление оказывает изменение скоростных режимов деформирования. Рост угла конусности ведет к росту давления на контактных границах на 20 %. Увеличение скорости деформирования приводит к росту силы при высадке на 55 %. График зависимости силы от угла конусности для разных скоростей деформирования представлен на рис. 7.Выявлено, что при рассматриваемой схеме деформирования наблюдается заметное влияние угла конусности заготовки на силу, что очевидно связано с интенсификацией процесса бокового выдавливания стенки, связанного с изменением характера течения материала при больших углах конусности. Установлено, что увеличение угла конусности ведет к росту силы в 4 раза, что связано с изменением схемы деформаций при росте α. Увеличение скорости деформирования приводит к росту силы при высадке на40 %. График зависимости силы от контактного трения для разных скоростей деформирования представлен на рис. 8. В среднем выявлено, что увеличение коэффициента трения приводит к росту силовой нагрузки на инструмент на 12…15 %.Полученные результаты позволяют выполнить регрессионное моделирование силовых режимов высадки конической заготовки. В качестве основных варьируемых параметров принимались скорость деформирования v0, мм/мин; угол конусности заготовки α и коэффициент трения μ.Cформирована таблица факторного пространства для оценки сил (табл. 1) [12]. В таблице 2 дана матрица планирования [12].   Однородность оценивается с помощью критерия Кохрана (0,29). Проверка адекватности полученных моделей выполнялось с помощью критерия Фишера (0,55). По результатам статистического моделирования было получено уравнение регрессии в кодированных и натуральных значениях факторов соответственно:Выполнено моделирование высадки конической заготовки, в ходе которых установлено влияние угла конусности, рабочего хода инструмента, скорости деформирования контактного трения. Выявлено, что при рассматриваемой схеме деформирования наибольшее влияние оказывает изменение угла конусности заготовки на силу, что очевидно связано с изменением кинематики течения материала при больших углах конусности. Применение заготовок с углом конусности более 3 º приводит к кратному росту сил деформирования и может потребовать более мощного оборудования. Установлено, что реализация процесса деформирования при более низких скоростях позволяет снизить силовые нагрузки на инструмент и неравномерность напряжённого состояния в заготовке.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ковка и штамповка: справочник: Горячая объемная штамповка / под ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 2010. 720 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Forging and stamping: a reference book: In 4 volumes. Vol. 2. Hot forging / edited by E.I. Semenov. Moscow: Mashinostroenie, 2010, 720 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Малинин, Н. Н. Ползучесть в обработке металлов: учебное пособие для вузов. М.: Юрайт, 2022. 221 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Malinin N.N. Creep in metalworking: a textbook for universities. Moscow: Yurait, 2022, 221 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Яковлев С.П., Чудин В.Н. и др. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 2003. 427с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yakovlev S.P., Chudin V.N., et al. Isothermal deformation of high-strength anisotropic materials. Moscow: Mashinostroenie, 2003, 427 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением. М.: Металлургия. 1980. 456 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gun G.Ya. Theoretical foundations of metal forming. Moscow: Metallurgiya, 1980, 456 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением М.: Металлургия, 1986. 688 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kolmogorov V.L. Mechanics of metal forming. Moscow: Metallurgiya, 1986, 688 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Теория обработки металлов давлением / под ред. Голенкова В.А., Яковлева С.П. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Theory of metal forming / ed. et alGolenkova V.A., Yakovleva S.P. and others / M. Mashinostroenie, 2009, 442 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ларин С.Н., Чудин В.Н., Пасынков А.А. Высадка краевого утолщения на корпусах при нестационарном вязкопластическом деформировании // Цветные металлы. 2020. 7. С. 88−78.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Larin S.N., Chudin V.N., Pasinkov A.A. Upsetting of edge thickening on housings under non-stationary viscoplastic deformation. Non-ferrous metals, vol. 7, pp. 88−78.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Черняев А.В., Чудин В.Н., Гладков В.А. Изотермическое выдавливание утолщений и фланцев на осесимметричных заготовках // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. № 4. С. 164−167.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chernyaev A.V., Chudin V.N., Gladkov V.A. Isothermal extrusion of thicknesses and flanges on axisymmetrical workpieces. Procurement production in mechanical engineering. 2021, No. 4, pp. 164−167.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чудин В.Н. Горячее выдавливание внутренних ступеней на корпусах // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. № 1. С. 10−13.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chudin V.N. Hot extrusion of inner stages in housings. Science-intensive technologies in mechanical engineering. 2018, No. 1. pp. 10−13.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993, 240 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Romanov K.I. Mechanics of hot forming of metals. Moscow: Mashinostroenie, 1993, 240 p.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пасынков А.А., Ларин С.Н., Исаева А.Н. Теоретическое обоснование схемы обратного изотермического выдавливания трубной заготовки с активным трением и вытяжкой ее краевой части // Заготовительные производства в машиностроении. 2020. № 10. С. 462−465</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pasynkov A.A., Larin S.N., Isaeva A.N. Theoretical substantiation of reverse isothermal extrusion scheme of pipe billet with active friction and drawing of its edge part // Procurement in mechanical engineering. 2020, No. 10, pp. 462−465</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Панфилов Г.В., Недошивин С.В., Лазарев А.А. Активный статистический анализ систем с теоретическими моделями проведением машинного эксперимента // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2014. Вып. 5. С. 98−112.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Panfilov G.V., Nedoshivin S.V., Lazarev A.A. Active statistical analysis of systems with theoretical models for the conduct of machine experiment // Izvestiya TulSU. Run: Technical sciences. Tula: Izdatelstvo TulSU, 2014, Issue 5, pp. 98−112.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
