автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Научное обоснование технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов

904601816

На правах рукописи

Поликарпов Евгений Юрьсцич —""

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТВЕТСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 1)5.02.09 - Технологии и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

11 3 МАЙ 2010

Тула 2010

004601816

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» и ЗАО «Завод экспериментального машиностроения ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Калпин Юлий Григорьевич; доктор технических наук, профессор Субич Вадим Николаевич; доктор технических наук,, профессор Сосенушкин Евгений Николаевич

Ведущая организация: ФГУП «Государственное научно-производственное

предприятие «Сплав», г. Тула.

Защита состоится «25» июня 2010 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012, г. Тула, ГСП, просп. Ленина, д. 92,9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан ъЯирёЛЗ 2010 г.

Ученый секретарь ^—. О лов диссертационного совета С / /\ '- . • р в

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной проблемой, стоящей перед современным машиностроением,' является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающими необходимые эксплуатационные характеристики. Это актуально и для ракетно-космической техники, и для других отраслей промышленности.

Типовыми конструкциями изделий этих производств являются корпусные оболочки из листовых заготовок (оболочки емкостей, корпусные детали, сосуды высокого давления, днища баков, полуторы и т.д.). Эти конструкции требуют применения сысокопрочных материалов, но трудоемких в обработке. К таким материалам относятся специальные титановые и высокопрочные алюминиевые сплавы. Для изготовления тонкостенных днищ баков и полуторов обычно используют многооперацйонную ступенчатую вытяжку в сочетании с реверсивной вытяжкой.

Качество обработки влияет на тактико-технические характеристики изделий и их надежность. Трудоемкость производства в настоящее время велика и составляет 70...80 % общей трудоемкости изделия. При этом требуется парк оборудования различного назначения: прессового, сварочного, для электроэрозионной и механической обработки, сборочных стапелей и др.

Методы технологической обработки на базе резания, сварки, соединения клепкой, сваркой, пайкой не всегда обеспечивают требуемый уровень качества, которое определяется удельной прочностью изделий, точностью геометрии форм, герметичностью, коррозионной стойкостью, уровнем повреждаемости материала на стадиях обработки. При этом не маловажен расход основных материалов и трудоемкость производства.

В различных отраслях машиностроения, в частности наземном оборудовании ракетно-космической техники, широкое распространение: нашли толстостенные осесимметричные детали, имеющие внутренние полости, изготавливаемые вытяжкой и вьпяжкой с утонением стенки из листовых заготовок, а также операцией обратного выдавливания трубных заготовок.

Прокат, используемый для процессов холодного деформирования, как правило, обладает анизотропией механических свойств, которая зависит от физико-химического состава сплава, технологии его получения и температуры обработки. Анизотропия механических свойств заготовки оказывает существенное влияние на силон ые, деформационные параметры процессов обработки металлов давлением, на качество получаемых изделий.

Технологические режимы пластического деформирования определяют степени формообразования, влияют на устойчивость деформаций, развитие несплошности материала и возможное разрушение. Они формируют качество изделий, что связано с анизотропией механических свойств, упрочнением материала, локальной потерей устойчивости заготовки и т.д. В этой связи научное обоснование технологических решений изготовления крупногабаритных осе-симметричных деталей ответственного назначения методами пластического формоизменения на основе развития теории деформирования листовых и трубных заготовок, учитывающих анизотропию механических свойств, упрочнение материала заготовки, термомеханические режимы формоизменения и другие особенности процессов обработки металлов давлением, является крупной научно-технической проблемой большого народно-хозяйственного значения.

Работа выполнена в соответствии с заказами Российского космического агентства, Департамента ракетно-космической промышленности Российской Федерации, с научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» Минобразования Российской Федерации, грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований (грант № НШ-4190.2006.8), государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям № 02.513.11.3299 (2007 г.), грантами РФФИ № 05-01-96705 (20052006 гг.) и № 07-01-96409 (2007-2009 гг.) и научно-техническими программами Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355) и «Развитие научного потенцшта высшей школы (2009-2010 гг.)» (проекты № РНП 2.1.2/730 и № РНП 335), Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России (2009-2013 гг.)» (проект № П1123), а также рядом хоздоговорных работ с машиностроительными предприятиями Российской Федерации.

Цель работы. Создание и освоение производства крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения типа полусферических и полуторовых днищ, диафрагм, корпусных и толстостенных осесимметричных деталей, изготавливаемых обработкой металлов давлением, обеспечивающей повышение качества и эксплуатационных характеристик деталей, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи исследований:

1. Разработка уравнений и соотношений для теоретического анализа операций пластического формообразования крупногабаритных осесиметричных деталей ответственного назначения из анизотропных листовых и трубных заготовок.

2. Разработка критерия потери устойчивости трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в виде образования симметричных складок при ее осадке.

3. Создание математических моделей первой и многоступенчатой вытяжек, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансвер-сальио-изотропных материалов с учетом изменения толщины заготовки и упрочнения материала заготовки в процессе пластической деформации.

4. Разработка математических моделей вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок и обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала.

5. Теоретическим и экспериментальным путем выявление влияния анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения и формирование показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности).

6. Выполнение экспериментальных исследований многоступенчатой вы-

тяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем, вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок, а также обратного выдавливания трубных заготовок с целью оценки работоспособности предложенных математических моделей по силовым режимам и предельным возможностям формоизменения.

7. Выявление влияния кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии гексагональных плотноупакованных (ГПУ) металлов. Исследовать изменения текстуры многопереходной вытяжки полусферических днищ из листов титанового сплава ПТ-ЗВкт.

8. Разработка научно обоснованных рекомендаций по выбору технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок из анизотропных материалов.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающим теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных и производственных условиях.

Теоретические исследования первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки осуществлен численно методом конечно-разностных соотношении с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнений состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Критерий потери устойчивости трубных заготовок из анизотропных материалов в виде образования симметричных складок разработан на основе статического критерия устойчивости. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации или сжимающего напряжения на входе в очаг пластической деформации, по степени использования ресурса пластичности, критериев локальной потери устойчивости и по условию потери устойчивости анизотропных трубной заготовки в виде образования симметричных складок.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин (универсальная испытательная машина «МИРИ-200К», испытательные машины Р-5 и ГМС-50) и регистрирующей аппаратуры; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики и теории планирования эксперимента. Текстура материала изучалась рентгеновским методом на дифрактометре ДРОН-6,5, применялся ультразвуковой толщиномер «Калипер-204».

Автор защищает:

- уравнения и соотношения для теоретического анализа операций пластического формообразования анизотропных листовых и трубных заготовок;

- критерий потери устойчивости трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в виде образования симмет-

ричных складок при ее осадке;

- математические модели первой и последующих операций многоступенчатой вытяжек, реверсивной вытяжки осесимметричиых деталей с фланцем из трансиерсалыю-изотропных материалов с учетом изменения начальной толщины заготовки в процессе пластического деформировали:!;

- математические модели операций вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний, из анизотропных материалов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осе-симмстричньгх деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок, позволяющие выявить влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования;

- экспериментально выявленное влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ металлов; результаты экспериментальных исследований по изменению текстуры многопереходной штамповки - вытяжки полусферических днищ из листов титанового сплава ПТ-ЗВкт;

- результаты экспериментальных исследований листов и развивающейся текстуры детгши из титанового сплава ПТ-ЗВкт в процессе пластического деформирования рентгеновским методом; экспериментально выявленные рациональные режимы межоперационного огжига деталей из титанового сплава ПТ-ЗВкт;

- разработанные рекомендации по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричиых деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;

- технологические процессы изготовления крупногабаритных тонколистовых полусферических днищ из высокопрочного титанового сплава ПТ-ЗВкв многооперационной ступенчатой вытяжки, технологический процесс изготовления заготовок детали «Диафрагма» под калибровку и последующую ротационную вытяжку из алюминиевого сплава А5 операциями реверсивной вытяжки; технологический процесс изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10 операциями обратного выдавливания; конкурентоспособный технологический процесс изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричиых изделий ответственного назначения из стали 11ЮА операциями вытяжки с утонением стенки, обеспечивающими повышение каче-

ства детали, снижение металлоемкости, трудо емкости, сокращение сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик, а также методик их проектирования.

Научная новизна работы состоит в развитии теории деформирования листовых и трубных заготовок из анизотропных материалов и заключается в следующем:

> научно обоснованы технологические основы новых процессов изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем операциями многоступенчатой вытяжки и реверсивной вытяжки, вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах и обратного выдавливания трубных заготовок на базе развития теории пластического деформирования трансверсально-изотропных листовых заготовок с учетом изменения ее толщины в процессе пластического деформирования;

> создана теория деформирования полых толстостенных цилиндрических и трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, протекающей в условии нерадиального течения и осесим-метричного напряженного и деформированного состояний;

У предложен критерий потери устойчивости трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ее осадке;

> выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения по различным критерия устойчивого протекания процессов пластического деформирования и формирования показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности) в зависимости от анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента.

Практическая значимость:

• разработаны на. основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;

• выявлено влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ металлов;

• установлены рациональные режимы межоперационного отжига деталей из титанового сплава ПТ-ЗВкт;

• показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа, что для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре можно получить достаточную информацию из одной обратной полюсной фигуры (ОПФ), снятой с направления нормали к плоскости листа;

• показано, что для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить технологический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8...10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным.

Разработанные технологии и полученные на их базе конструкторско-технологические решения защищены 2 патентами Российской Федерации.

Реализация работы.

Созданы наукоемкие конкурентоспособные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полусферических днищ из тонколистового титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов; разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб; усовершенствованы техноло-. гические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внугренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10; предложены наукоемкие технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА, которые внедрены на ЗАО «ЗЭМ РКК им. С.П. Королева», на ОАО «ТНИТИ», на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш» и других предприятиях. Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности - в 1,5...1,8 раза; уменьшение массы - в 1,5 раза; снижение трудоемкости - в 2...3 раза; уЕ;еличение коэффициента использования материала с 0,3 до 0,9.

Результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в лекционных курсах «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения» для бакалавров техники и технологии направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Отдельные результаты использованы при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на XIII Всероссийской научно-технической конференции по тепловой микроскопии «Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур» (г. Каунас, 1989 г.); на XI Уральской школе металловедов-термистов «Проблемы металловедения и термической обработки сталей и сплавов» (г. Свердловск-Пермь, 1989 г.); на Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (Тула: ТулГУ, 2004 г.); на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» г. СПб.: БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2005 г.), на Международной научно-технической конференции «Современные методы моделирова-

ния процессов обработки материалов давлением» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2006 г.), на Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением» (г. Санкт -Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2007 г.), на Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13) (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (НМТ-2008) (М.: МАТИ, 2008 г.), на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения JI.A. Толоконникова (г. Тула: ТулГУ,

2008 г.), на Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в обработке давлением (исследование, проектирование и освоение процессов и машин)» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2008 г.), на Третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования «Металлдеформ-2009» (г. Самара: СГАУ,

2009 г.), на Международном научном симпозиуме «Автостроение - 2009» (М.: МГТУ «МАМИ», 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» (Санкт - Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009 г.), на Международной научно -технической конференции «Достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением в металлургии и машиностроении» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-14) (г. Тула: ТулГУ, 2009 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (Тула, 2004 - 2010 гг.).

Публикации. По земе диссертационной работы опубликовано: одна монография; статьи в центральной печати и зарубежных рецензируемых изданиях и сборниках, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук» - 48; статьи в различных межвузовских сборниках научно-технических трудов и материалах научно-технических конференций различного уровня - 19; авторские свидетельства и патенты - 2; в т.ч. статьи без соавторства -31. Общий объем — 26,0 печ. л., авторский вклад - 18,5 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. С.П. Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и шести разделов, заключения, списка использованных источников из 198 наименований, 4 приложений и включает 265 страниц основного машинописного текста, содержит 176 рисунков и 11 таблиц. Общий объем - 345 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемых научно-технических проблем, сформулированы цель работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна, методы исследования, практическая значимость и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, о публикациях, структуре и объеме диссертационной работы, и дано краткое содержание разделов диссертации.

В первом разделе изложено современное состояние теории и технологии изготовления осесимметричных деталей и изделий методами глубокой вытяжки, рассмотрены существующие методы анализа процессов обработки металлов давлением, показано влияние начальной анизотропии механических свойств исходного материала на технологические параметры процессов глубокой вытяжки осесимметричных деталей. Обоснована постановка задач исследований.

Значительный вклад в развитие теории пластичности и методов анализа процессов обработки металлов давлением, теории вытяжки осесимметричных полуфабрикатов из изотропного и анизотропного материалов и их применения в промышленности внесли Ю.А. Аверкиев, А.Ю. Аверкиев, Ю.А. Алюшин, Ю.М. Арышенский, A.A. Богатов, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И. Губкин, Г.Я. Гун, К).И. Гуменюк, Г.А. Данилин, Г.Д. Дель, В.А. Демин, В. Джонсон,

A.M. Дмитриев, Г. Закс, В.А. Жарков, A.A. Ильюшин, А.Ю. Ишлинский, Ю.Г. Калпин, JI.M. Качанов, B.JI. Колмогоров, X. Кудо, В.Д. Кухарь, H.H. Малинин,

B.C. Мамутов, А.Д. Матвеев, Э.Л. Мельников, И.А. Норицин, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, И.П. Ренне, В.П. Романовский, К.И. Романов. Ф.И. Рузанов, А.И. Рудской, Г. Свифт, Е.И. Семенов, E.H. Сосе-нушклн, Л.Г. Степанский, В.Н. Субич, А.Д. Томлеиов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, В.В. Шевелев, Л.А. Шофман, В.Н. Чудин, С.П. Яковлев и др.

В исследованиях этих ученных разработаны и усовершенствованы методы анализа процессов пластического формоизменения, даны примеры их применения к анализу деформирования листовых, цилиндрических и трубных заготовок. По результатам проведенного обзора работ установлено, что наибольшее распространение среди теорий пластичности ортотропного материала при анализе процессов обработки металлов давлением нашла теория течения анизотропного материала Мизеса - Хилла.

Несмотря на большое количество работ, поев пш енных теоретическим и экспериментальным исследованиям операций многооперационной вытяжки и реверсивной вытяжки цилиндрических деталей, вопросы теории формоизменения крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцами ответственного назначения из анизотропных материалов в настоящее время практически не разработаны. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов операций многооперационной вытяжки и реверсивной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей. Предельные возможности деформирования в основном определялись по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации. Оценка устойчивого протекания операций миогооперационной вытяжки: и реверсивной вытяжки осесимметричных ступенчатых деталей по степени ресурса пластичности и критерию локальной потери устойчивости анизотропной заготовки не производилась. Не решен широкий круг вопросов, связанных с проектированием тех-

нсшогических процессов многооперационной вытяжки и реверсивной вытяжки осесимметричных ступенчатых деталей и определением рациональных условий ведения этих процессов, обеспечивающих изготовление изделий заданного качества (величины накопленных микроповреждений и разнотолщинности стенок изготавливаемых деталей). Существующие исследования носят в основном экспериментальный характер.

В настоящее время большое количестве работ посвящены теоретическим и экспериментальным исследованиям операциям вытяжки с утонением стенки в коническом канале и обратного выдавливания трубных заготовок коническим пуансоном (плоское деформированное состояние), однако вопросы теории пластического нерадиального течения полых заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, практически не разработаны. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей операций вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок и обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок.

Проблема повышения качества и точности осесимметричных деталей остро стоит перед всеми предприятиями, которые имеют листоштамповочное производство.

Во втором разделе приводятся основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний анизотропной заготовки, описаны модель накопления микроповреждений в процессе пластического формоизменения анизотропного материала, критерий локальной потери устойчивости (шейкообразования) ортотропного упрочняющегося материала при плоском напряженном состоянии, условие устойчивости второго типа анизотропной трубной заготовки в виде образования симметричных складок.

Материал принимаем несжимаемым, жесткопластическим, ортотропным, для которого справедливы условие текучести Мизеса-Хилла:

2/(0^)а Дау-аг)2+С(аг -сх)2 + Н(ах-ау)2 +

+ 21х1уг+2Мх1х-у2Ыт1Ху=\ (1)

и ассоциированный закон пластического течения

, - ¿/(а,,) ...

Ар (2)

ООу

где Р, С, Я, Ь, М, .V - параметры, характеризующие текущее состояние анизотропии; а,у - компоненты тензора напряжений в главных осях анизотропии; - компоненты тензора приращения деформаций; с!к - коэффициент пропорциональности. Здесь х, у, г - главные оси анизотропии.

Параметры анизотропии Р, С, Н, Ь, М, N связаны с величинами сопротивления материала пластическому деформированию известными соотношениями.

Величины коэффициентов анизотропии листовых материалов Щ(ЯХ), /?45 и /?9о( ) могут быть вычислены через параметры анизотропии Р,0,Н и N следующим образом:

Ко = Я/С; = № «45 —^ + +

В случае изотропно-упрочняющегося начаиьно ортотропного тела Р.Хиллом введены понятия интенсивности напряжений и приращения интенсивности деформации ск,.

Предельные возможности формоизменения при пластическом деформировании часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения по накоплению микроповреждений:

е> /к ■

«е = I 7'. у О)

О Чпр\а'аО

где <т = (с] + +сз)/3 - среднее напряжение; 01, 02 и °з " главные напряжения; ст,- - интенсивность напряжения; г1пр =е(>7/,(«/аг) - предельная интенсивность деформации.

В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготавливаемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать величины %, т.е.

ше - X • (4)

При назначении величин степеней деформации в процессах пластического формоизменения в дальнейшем учитывались рекомендации по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова. Согласно рекомендациям для ответственных деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации, и заготовок, подвергающихся после ш тамповки термической обработке (отжигу или закалке), допустимой величиной степени использования запаса пластичности следует считать х~0,25, только для неответственных деталей допустимая степень использования запаса пластичности может быть принята х=0,65.

Величина предельной интенсивности деформации находится по выражению

. \

■•тр

= Пехр

1/-5-

(ад + Я) сое а + сох Р + аз соэ у), (5)

где О, I/, ¿»о, «ц, «2 и а.\" константы материала, определяемые в зависимости от рода материала согласно работам В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова и уточняющиеся из опытов на растяжение образцов в условиях плоского напряженного состояния в зависимости от анизотропии механических свойств ортотропного тепа.

В ряде случаев предельные возможности формоизменения могут быть ограничены локальной потерей устойчивости заготовки. Для анализа локализации деформаций анизотропного изотропно-упрочняющегося материала используется критерий, основанный на условии положительности добавочных нагрузки, позволяющий рассчитать предельную деформацию в условиях плоского напряженного состояния = 0):

1_ ао, ах-ахут \ _ doi

2 а'с1'1' 2ахут + аут2 2 ^ах-2 а^т + а

>ут2

(6)

ЗЯу(Ях + 1) ЗЯуЯх где Дг = ——~-^гт; аху =--------

2{Ях+Яу + ЯхЯу)' ху 2{ЯХ + Яу + ЯхЯу)'

3(Яу+\)Ях

у 2 (Ях + Яу + ЯхЯу) Технологические возможности многих процессов штамповки лимитируются потерей устойчивости заготовки второго типа при ее формоизменении, т.е. явлением волнистости, складок, гофров на участках заготовки, деформируемых при сжимающих или сжимающих и растягивающих напряжениях. Анализ потери устойчивости цилиндрической заготовки выполнен на основании статического критерия устойчивости. Предложено выражение для определения критического напряжения, соответствующего потери устойчивости цилиндрической заготовки второго типа:

стл:кр — ^к

Л2 „ И2

В{ +вг.

3 Л2 Я2р4тс2

(7)

где /?ср - радиус срединной поверхности исходной трубной заготовки; Е\ - касательный модуль упрочнения (о, = а,о + Аъ"); Е* = = Л/гС"-,е"-1; Ад, А -

исходная и текущая высота цилиндрической заготовки; - исходная и текущая толщина цилиндрической заготовки; «/о ,А,п - экспериментальные константы материалов;

2(Ях+ЯхЯу + Я) (1+ ЯУ)

Щ =-----'

3 Яу ЯуЯх +1 + Яу

В _2(К* + К*КУ + ,1У){{ + КУ] {2К* + [)НУ ■

2 з" Яу(ЯуЯх + 1 + Яу) (2Яу + Х)Ях '

с=

2 . ю . 1 , г)3\1/2

2(Лл: + Лу + ЯхЯу) 1 (£^+/^ + 2^ + 1 + ^)

1 1+Д> + Лх

"У

ех = 1п(Ао/А); А = АоДЁЛ ; л = 5оА0/А.

При рассмотрении трансверсальио-изотропного материала необходимо в выражениях (6) и (7) принять Ях = Яу = Я (Я - коэффициент нормальной анизотропии).

Теоретические исследования первой и многооперационной вытяжки ступенчатых деталей, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем выполнены в предположении, что материал принимается несжимаемым, транс-версально-изотропным, изотропно-упрочняющимся, для которого справедливы условие текучести Мизеса - Хилла (1) и ассоциированный закон течения (2).

Третий раздел посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям силовых и деформационных параметров первой и многооперационной вытяжкам ступенчатых осесимметричных деталей без утонения стенки в ради-ачьных матрицах трансверсально-изотропного упрочняющегося материала.

Рисунок 1 - Схема первой операции вытяжки на радиальной матрице

Рассмотрена первая операция вытяжки (без утонения стенки) трансвер-сально-изотропного материала с прижимом через радиальную матрицу со степенью деформации *|/ = 1-/я^], где md J - коэффициент вытяжки; md\ 1 /R0 ' 2 " величина одностороннего зазора между пуансоном и матрицей (рисунок 1).

Предполагается, что процесс вытяжки протекает в условиях плоского напряженного состояния (ог = 0). Очаг пластической деформации разбивается на характерные участки (1а и 16). На контактных границах реализуется закон трения Кулона.

Меридиональные с;г и окружные стд напряжения на характерных участках очага пластической деформации определяются путем численного решения (методом конечных разностей) приближенных уравнений равновесия совместно с условием пластичности при граничных условиях в напряжениях. Установлено влияние технологических параметров (степени деформации, геометрических характеристик инструмента, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, радиуса закругления матрицы) на силовые режимы процесса (силу, напряжение в стенке заготовки) и предельные возможности формоизменения.

Силовые режимы первой операции вытяжки исследовались применительно к изготовлению крупногабаритных деталей ракетно-космической техники (Dq > 1500...2000 мм) в зависимости от коэффициентов вытяжки , радиуса закру гления матрицы условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки , а также давления прижима q для титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов, механические свойства которых были следующие: алюминиевый сплав АМгб - со 2 = 195,7 МПа; А = 277,24 МПа; и = 0,256; R = 0,6; Q = 0,716; [/ = -1,24; a0=l; й1=«2 = аз=;0; титановый сплав ПТ-ЗВкт - Oq 2 =600,8 МПа; Л = 502,44 МПа; и = 0,5:59; К = 2; О. = 1,2365; U ==-1,3375; я0'==1; щ=а2=а3=0.

Титановый сплав ПТ-ЗВкт содержит в своем составе следующие легирующие элементы в % массы:

А1 V С N2 Fe Si о2

3,8 1,4 0,08 0,04 0,07 0,02 0,13

уменьшением коэффициента вытяжки растет. Увеличение радиуса матрицы оказывает существенное влияние на изменение силовых режимов вытяжки при небольших значениях коэффициентов вытяжки . Так, увеличение отно-

сительного радиуса матрицы Ку с 4 до 20 при «¿1=0,8 приводит к росту силовых режимов более чем в 2 раза. Установлено, что с_ростом коэффициента трения на матрице величина относительной силы Р возрастает. Влияние коэффициента трения на контактной поверхности матрицы и заготовки усиливается с уменьшением коэффициента вытяжки т^. Увеличение давления прижима <7 сопровождается ростом силовых режимов вытяжки.

Предельные возможности деформирования на первой операции вытяжки определялись на всем протяжении деформирования и устанавливались путем численных расчетов по максимальной величине радиального напряжения на выходе из очага пластической деформации (первый критерий), которая не должна превышать величину сопротивления материала пластическому деформированию в этом направлении с учетом упрочнения, допустимой степени использования ресурса пластичности (второй критерий) и критерия локальной потери устойчивости листовой заготовки (третий критерий).

Анализ результатов расчета показывает, что с ростом относительного радиуса закругления матрицы Я м, уменьшением давления прижима ц и коэффициента трения на контактной поверхности заготовки и рабочего инструмента р.д/ предельный коэффициент вытяжки тйцпр снижается.

Рассмотрена многооперационная вытяжка ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала (рисунок 2). Сущность метода ступенчатого набора состоит в следующем: для устранения утонения стенок применяется предварительный набор металла, осуществляемый в штампах, выполняемых с обязательным обеспечением степеней вытяжки (коэффициента вытяжки), свойственных штампуемому металлу; устранение радиального гофрообразо-вания осуществляется путем применения каскада цилиндрических ступеней набора металла, по геометрии близкого к контуру вписанного радиуса днища; в предварительных операциях набор металла осуществляется не полностью (около 95 % расчетной заготовки). Недостающее количество металла в наборе восполняется в процессе окончательной вытяжки дотяжкой из фланца.

Рассмотрен вопрос, о распределении напряжений на последующих операциях вытяжки ступенчатой детали заключительного этапа деформирования в радиальной матрице (рисунок 2) с коэффициентом вытяжки т^ = гп / .

На заключительном этапе деформирования очаг пластической деформации состоит из трех участков: торообразного (участок 1), контактирующего со скругленной кромкой прижима, плоского (участок 2) в промежутке между -горообразными участками и торообразного (участок 3), контактирующего со скругленной кромкой матрицы. Операция вытяжки реализуется в условиях плоского напряженного состояния (о2 =0).

Рисунок 2 - Схема к анализу напряженного состояния заготовки при вытяжке ступенчатых деталей

В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала. Получены выражения для оценки меридиональных аг и окружных ад напряжений, деформированного состояния, изменения толщины заготовки л и силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансвер-сально-изотропной заготовки [3-6].

Силовые режимы последующих операций многоступенчатой вытяжки исследовались в зависимости от коэффициента вытяжки mj, радиусов закругления прижима Rnp и матрицы R^, условий трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки \хм и величины давления прижима q для титанового П'Г-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов. Расчеты выполнены при' гп =950 мм; .г0 =3,5 мм в следующих диапазонах изменения технологических

параметров процесса: '»di~mdinp — = ^„р==2...20; =0,01...0,3;

<7=0...10 МПа; Rnp = R„p/sQ; RM-RM/s0; mdinp - предельный коэффициент вытяжки.

Рассматривались два этапа деформирования заготовки: первый - совпадение центра закругления пуансона с верхней кромкой матрицы и второй этап -деформирования заготовки до определенной высоты цилиндрической части заготовки меньшего диаметра.

Анализ результатов расчетов показывает, что относительная величина силы процесса Р с уменьшением коэффициента вытяжки mdi, радиусов закругления прижима и матрицы Rnp=RM > ростом коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц ^ и величины давления прижима q возрастает. Максимальная величина силы процесса соответствует определенной величине перемещения пуансона, связи с перетяжкой части высоты предыдущей заготовки через кромку закругления прижима, а также вовлечения в процесс пластического деформирования большей части материала, находящейся в недеформированной части заготовки (стенки).

Предельные возможности процесса вытяжки ступенчатых деталей ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения ormax в стенке изделия на выходе из очага деформации, допустимой степенью использования ресурса пластичности (5) и критерием локальной потери устойчивости заготовки (6).

Графические зависимости изменения предельного коэффициента вытяжки mtjinp на втором переходе вытяжки для титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов от относительных радиусов закругления прижима и матрицы Rnp = RM ПРИ Я = 0 мм (момент совпадения верхней кромки пояска матрицы с радиусом закругления пуансона) и // = 150 мм (q = 2 МПа; =0,05) приведены на рисунках 3 и 4 соответственно. Здесь кривые 1, 2, 3, 4 и 5 соответствуют величинам коэффициентов вытяжки т^ пр, вычисленным по максимальному значению напряжения в стенке детали на выходе из очага деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений при у = 1, х = 0,65 и

X = 0,25 и по критерию локальной потери устойчивости заготовки соответственно. Положения кривых 3, 4 и 5 определяют возможности деформирования заготовки в зависимости от технических требований на изделие. Положения кривых 1 и 2 указывают на возможность разрушения заготовки.

Рисунок 3 - Графические зависимости Рисунок 4 - Графические зависимости изменения mj\np от RM изменения mjjnp от ^М

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что предельные возможности формоизменения на последующих переходах многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей ограничиваются как первым, вторым, так и третьим критериями разрушения. Это зависит от механических свойств исходного материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента (RM и Rnp) и величины давления прижима q. Например, установлено, что предельные возможности деформирования на последующих операциях вытяжки алюминиевого сплава А5М ограничиваются допустимой величиной накопленных микроповреждений (см. рисунок 4), а для титанового сплава ПТ-ЗВкт ограничиваются величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации (см. рисунок 3).

Установлено, что с уменьшением относительной величины давления прижима q = q/co2 и коэффициента трения с увеличением

относительных радиусов закругления прижима и матрицы

предельный коэффициент вытяжки mjinp снижается. Рост коэффициента

трения увеличивает предельное значение коэффициента вытяжки mjinp

при прочих равных условиях деформирования.

Оценено влияние анизотропии механических свойств материала заготовки на силовые режимы и предельные возможности формоизменения рассматриваемых процессов глубокой вытяжки. Показано, что увеличение нормального коэффициента анизотропии R с 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины предельного коэффициента первой операции вытяжки т^\пр в 1,25 раза, а на

последующих операциях - величины предельного коэффициента вытяжки mdinp в 1,3 раза.

Выполнены экспериментальные исследования многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропных материалов. Показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может

быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа. Полученное выражение Л(Р) позволяет учесть влияние текстуры на величину коэффициента нормальной пластической анизотропии. При этом введенные текстурные параметры Д( (|' = 1..5) достаточно полно описывают пространственное распределение зерен в поликристалле. Для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре можно получить достаточную информацию из одной обратной полюсной фигуры (ОПФ), снятой с направления нормали к плоскости листа.

Экспериментально установлено, что при увеличении длительности отжига при температуре 650 °С в листах сплава ПТ-ЗВюг наблюдаются изменения текстуры, способствующие усилению благоприятных для штампуемости ориентировок. Многократные отжиги донной части штамповок не будут приводить к снижению качества изделия. Показано, что для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить технологический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8... 10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным. К резкому снижению пластичности и растрескиванию металла на тех или иных операциях ступенчатого набора приводит увеличение среднего размера зерна выше 50.. .60 мкм в исходных листах.

В четвертом разделе приведена разработанная математическая модель процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из транс-версапыю-изотропного материала, показана влияние анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров и геометрии рабочего инструмента реверсивной вытяжки на силовые режимы, предельные возможности пластического формоизменения, относительную величину разно-стенности изготавливаемой детали и формирование показателей качества механических свойств материала осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности).

Рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций на операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем (рисунок 5) с коэффициентом вытяжки тс1=гп/ Я:1 на радиальной матрице с прижимом.

Операция реверсивной вытяжки реализуется в условиях плоского напряженного состояния. Очаг пластической деформации Р„Су„0К 5 - Схема реверсивной вытяжки состоит из шести участков. осесимметричных деталей с фланцем

Участок / расположен на плоскости матрицы и ограничен краем заготовки с текущей координатой % с одной стороны и постоянной координатой ггр

точкой сопряжения плоского и криволинейного участков матрицы; участок 2 охватывает кромку матрицы и ограничен координатами ггр\ и ; участок 3

цилиндрический участок:; участок 4 охватывает кромку матрицы и ограничен координатами г„_1 и ггр-<; участок 5 расположен на плоскости матрицы и ограничен координатами ггр2 и ггр3; участок 6 расположен на тороидальной поверхности матрицы и ограничен координатами ггр^ и гп.

В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала. Получены выражения для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесиммстричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропной заготовки [11,12, 16, 17,26,35].

Графические зависимости изменения относительной величины силы Р = /,/(27гг-„.5'оао 2) процесса реверсивной вытяжки осесиммстричных деталей с фланцем из титанового сплава ПТ-ЗВкт от относительной величины перемещения пуансона при фиксированных значениях коэффициента вытяжки т^ приведены на рисунке 6. Здесь Ъц - полный ход пуансона; яо=3,5 мм;

=15; 9=0,01; ц = 0,05.

Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показал, что изменение относительной величины силы Р операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем от относительной величины перемещения пуансона % имеет сложный характер. Относительная величина силы процесса Р увеличивается с уменьшением коэффициента вытяжки т^, радиусов закругления прижима и матрицы = Н,1р, ростом коэффициен та трения ц и относительной величины давления прижима Ц.

Предельные возможности процесса реверсивной вытяжки осесим- 10 метричных деталей с фланцем, соот- 0 8 ветствующие моменту совпадения, о~ центра закругления пуансона с верх- |06 ней кромкой рабочего пояска матри- I ^ цы, оценивались по максимальной ^-величине осевого напряжения аг [ГШХ

в стенке детали на выходе из очага деформации (кривая 1), по допустимой величине накопленных микроповреждений при х = 1 (кривая 2), X = 0,65 (кривая 3) и х = 0,25 (кривая 4) и по критерию локальной потери устойчивости заготовки (кривая 5).

Рисунок 6 - Графические зависимости изменения Р от Ьц

На рисунке 7 представлены графические зависимости изменения предельного коэффициента вытяжки тс1пр от коэффициента трения ц для

алюминиевого сплава АМгб.

Установлено, что с уменьшением коэффициента трения на контактных граница?; рабочего инструмента и заготовки ц, относительной величины давления прижима д и увеличением относительных радиусов закругления прижима Япр и матрицы

Яу предельный коэффициент вытяжки: т^пр снижается.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что предельные возможности формоизменения операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем ограничиваются как допустимой величиной накопленных микроповреждений, так и максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации. Это зависит от механических свойств исходного материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц и величины давления прижима д. Например, показано, что предельные возможности деформирования на операциях реверсивной вытяжки осесимметриичных деталей из алюминиевого сплава АМгб ограничиваются как допустимой величиной накопленных микроповреждений, так и максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации (рис. 7), а для титанового сплава ПТ-ЗВкт - степенью использования ресурса пластичности (х = ')•

Оценено влияние анизотропии механических свойств материала заготовки на силовые режимы и предельные возможности реверсивной вытяжки трансверсально-изотропных материалов. Показано, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии Я относительная величина силы Р уменьшается. Влияние коэффициента анизотропии Я на силовые режимы процесса усиливается с уменьшением коэффициента вытяжки т^ и коэффициента трения ц. В результате теоретических исследований установлено, что увеличение коэффициента нормальной анизотропии Я от 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины предельного коэффициента утонения определенного по сте-

пени использования ресурса пластичности, на 45 %, а для т^пр, вычисленного

по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, на 15 %.

Выполнены экспериментальные исследования операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем. Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам реверсивной вытяжки полутороиых днищ из алюминиевого сплава АМгб указывает на их удовлетворительное согласование (до 15 %).

0.9 0.8 0.7

0.5

0.4

-Л

\ ^ 4 \1_

\2

0.05 0.1.

0.15 0.2 0.25

ц—-

0.3

Рисунок 7 - Графические зависимости изменения т^пр от ц

В пятом разделе изложена разработанная математическая модель операции вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок. Выявлено влияние анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и детали, степени деформации, угла конусности матрицы, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения. Приведены результаты экспериментальных исследований операции вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок.

Рассмотрена операция вытяжки с утонением стенки осесимметричной толстостенной цилиндрической заготовки. Материал заготовки жесткопла-стический, обладает цилиндрической анизотропией механических свойств. Течение материала принимается осе-симметричным.

Анализ процесса вытяжки с утонением стенки реализуется в цилиндрической системе координат. Схема к анализу вытяжки с утонением стенки приведена на рисунке 8. Течение материала принимается установившимся.

Принимаем, что условия трения на контактной поверхности инструмента с заготовкой подчиняется закону Кулона: Рисунок 8 - Схема к анализу вытяжки

Ч! = ; = Ип*пп , с утонением стенки

где Дд/ и Ц/у - коэффициенты трения на контактных поверхностях матрицы и пуансона; апМ и а„п - нормальные напряжения на контактных поверхностях матрицы и пуансона соответственно.

Условие несжимаемости материала позволяет установить связь между скоростью течения материала на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации:

«оОо + 2Р Я)' где У\ - скорость перемещения пуансона.

Компоненты осевой У2 и радиальной Ур скоростей течения могут быть определены по выражениям:

= с

„2 Л Р -Рп

УР=-У.о

-РП

(8)

где

SQ-tga.il-г)

Скорости деформаций рассчитываются по выражениям, полученным с

учетом соотношений (8), условия несжимаемости материала = -£о> следующим образом:

— --'о-г----г?-'

дур „ 4 <ВД Р2 + 4 №рЯ - - г) tg2aРп Л'р , е = -~~ = ~уо--;-^----> ?Р2=Г^077>

где = -р/7)[3р«0 -4(/-г)ря^ + рЯ50]-

- 2У0Ря С - г) /яа[50 - (/ - ¿)/£а]2; К = (Р + Ря)2ко

Получены выражения для вычисления величины интенсивности скоростей деформаций ^ [42]. Накопленная интенсивность деформации вдоль к -ой траектории с учётом добавки деформации, связанной с изменением поворота траектории частицы материала при входе в очаг деформации, определяется по выражению:

с»)

где Л2 = Н/0; Щ=Н1Р\

Для определения накопленной интенсивности деформации в заготовке после деформации следует к рассчитанной величине добавить ещё второй член к выражению (10) на выходе из очага деформации.

' Имея в своем распоряжении кривую упрочнения материала, находим среднюю величину интенсивности напряжения Ст/ в очаге деформации по формуле

с,-=о/0 + ЛеГф. (11)

где с,о, А и п - параметры кривой упрочнения; Е1Ср - средняя величина интенсивности деформации в очаге деформации.

Для определения напряжений в очаге деформации располагаем уравнениями теории пластического течения анизотропного материала:

о _ 2 а, + Д2 + ДвХ^,, - Др£,е).

-Ш^Г—' (12)

а -а -2о+

р 2 34,- + 1 +

и уравнениями равновесия в цилиндрической системе координат

др dz р 50 др dz р

где СТр,ае,аг,Хр2 - нормальные и касательное напряжения, являющиеся функциями риг.

Рассмотрим третье уравнение равновесия из системы (13). Используя соотношения (12) и выражение для определения Е,р,, получим

dz 3 t,icp Rpz Rz v

[ Wicp RqR:+Rz + RQ^Z(P>Z)_ 0^ (h)

з £¡cp ftpz P

rr / 4 1 „ U

где FpZ (p, г) =—Fq —.

Представив уравнение (14) в виде конечных разностей и разрешив его относительно искомого напряжения, получим выражения для определения величины напряжения а,. Для интегрирования этого уравнения нужно сформулировать граничные условия. В соответствии с выбранной кинематикой течения на входе в очаге деформации и выходе из него происходит изменение направления течения от вертикального до наклонного к осевой под углом р, что связано с разрывом тангенциальной составляющей скорости течения Кр. Изменение направления течения учитывается путем коррекции осевого напряжения на границе очага деформации по методу баланса мощностей следующим образом:

Ao,=TjpgsinPcosp. (15)

Заметим, что угол |3 на входе в очаг деформации определяется по формуле í&P = tga(p - р /7) / ,í'o , а при выходе из очага деформации так: t$ = tga(p-pn)!sx.

Соотношение (15) является граничным условием для уравнения (14) при z = l. Компоненты напряжений ар, ад и xpz определяются из уравнений (12).

Сила операции вытяжки с утонением толстостенных деталей определяется по выражению

P = Pcm+Pz\k+Pz2b

Ря +íi s + s

где Рст=2п \az(p)pdp+ Pzlk- Púk = n[i.ManMcp(pn +JL—1)/;

P n ¿

1 1

pz2k = ^1ПапПсрРП1' anMcp = y ¡anM (L)dL i

/ l'

A =-; Gp/lcp

COSOC / q

Величину а^д/ находим по формуле преобразования компонент напряжений при переходе от одной системы координат к другой так:

2 1 °nM ~ °р cos ос + CTZ а~ xpz sln 2а ■

Приведенные выше соотношения были использованы для оценки кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей операции вытяжки с утонением стенки толстостенных осесимметричных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

Расчеты выполнены для операции вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из ряда материалов, механические свойства которых приведены в таблице при следующих геометрических размерах заготовки: ¿о - 4 мм; 0о=40 мм.

Механические характеристики исследуемых материалов

Материал СТ/о, МПа А, МПа п Rz ^pz

Сталь 08 кп 268,66 329,5 0,478 0,817 0,783 2,999

Сталь 11ЮА 220,0 425,4 0,58 0,92 1,25 2,800

Латунь Л63 214,94 509,07 0,575 0,666 0,750 2,479

Алюминиевый сплав АМгбМ 29,20 151,83 0,440 0,67 0,540 2,805

Окончание таблицы

Материал О. и а0 «1 а2

Сталь 08 кп 1,791 -0,946 0,471 0,169 0,143

Сталь 1110 А 6,2 -0,946 0,505 -0,132 -0,145

Латунь Л63 4,640 -0,769 0,793 -0,279 -0,246

Алюминиевий сплав AMI-6M 2,148 -1,230 0,417 0,217 0,338

Графические зависимости изменения относительных величин осевого напряжения Gz = PcmlW2Qn ~s\)s\Gm\ 11 силы процесса Р= /'/[л(Дз - Jo)'?OaiOl от Угла конусности матрицы а при вытяжке с утонением стенки полых цилиндрических заготовок из стали 11ЮА представлены на рисунке 9 (£>о= 2ро).

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы а (рисунок 9, а), уменьшением коэффициента утонения ms и относительной величины Dq/sq, увеличением коэффициентов трения на контактных поверхностях инструмента относительная величина осевого напряжения <т, возрастает. Установлено, что при вытяжке с утонением стенки толстостенных заготовок существуют оптимальные углы конусности матрицы в пределах 12.. .18°, соответствующие наименьшей величине силы (рисунке 9, б). Показано, что с увеличением коэффициента утонения ms и отношения Dq/sq, уменьшением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона (относительная величина силы Р снижается.

Оценены величины неоднородности интенсивности деформации 5е = (E/max - '-/min Vе; min и механических свойств Ъа = (<г,тах - o/mirt)/o/mm, а также накопленных микроповреждений те в стенке цилиндрической детали после операции вытяжки с утонением. Здесь е,-таз(, e,mjn и с/тах, cr/mjn -максимальная и минимальная величины интенсивности деформации и напря-

жения по толщине стенки детали.

1 -1г

Рисунок 9 - Графические зависимости изменения а2 и Р от а (цд/ =0,05; Ц/7=0,1)

Предельные степени деформации вытяжки с утонением стенки определялись по максимальной величине растягивающего напряжения ст*2 с учетом упрочнения на выходе из очага пластической деформации (первый критерий)

гср шх(*х+2рп)

и по величине степени использования ресурса пластичности (4) (второй критерий).

Графические зависимости изменения предельного коэффициента утонения т$пр, вычисленного по первому (16) и второму (4) критериям разрушения,

от угла конусности матрицы а и отношения ¿>о /лд для стали 11ЮА приведены на рисунке 10. Здесь кривая 1 соответствует величине т5пр, определенной по максимальной величине осевого напряжения о2 на выходе из очага пластической деформации (16); кривая 2 соответствует величине тзпр, вычисленной по степени использования ресурса пластичности (4) при % = 0,25; кривая 3 - при х = 0,65; кривая 4 - % = 1,0. Расчеты выполнены при ц// =0,1;

=0,05; ¿о =4 мм; £>0=40 мм. Положения кривых 1 - 4 определяют возможности деформирования заготовки в зависимости от технических требований на изделие.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы а и коэффициента трения на контактной поверхности матрицы , уменьшением относительной величины £>д /¿о предельный коэффициент утонения т5Пр повышается. Так, увеличение угла конусности

матрицы от 6 до 30° сопровождается ростом величины и», пр на 45 %. Уменьшение относительной величины ¿^/¿о с 14 до 2 приводит к увеличению предельного коэффициента утонения т$пр на 30%. Показано, что предельные возможности формоизменения операции вытяжки с утонением осесимметричных деталей ограничиваются как допустимой величиной накопленных микроповреждений, так и максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, что зависит от механических свойств исход-

ного материма и технологических параметров процесса деформирования.

Установлено, что предельные возможности деформирования операции

вытяжки с утонением осесиммстричных деталей из стали 11ЮА при а <18° ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения на выходе из

очага пластической деформации (рисунок 10), а при а >18° - величиной накопленных микроповреждений х = 1- При вытяжке с утонением осесимметрич-ных деталей из алюминиевого сплава АМгбМ наблюдается обратная закономерность. Предельные возможности деформирования при а <18° ограничиваются величиной накопленных микроповреждений (х = 1), а при а >18° - максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации.

14

0.8

[о. 6 "V 0 4

_^ л

-

л-

0.«

б"--- \ 1 /-

J 1

18 :раЛус 30

1-1

а б

Рисунок 10 - Графические зависимости изменения т5Пр от а (а) и Д)/лд

а- Я0/*о=1°;6- а = 18°

Выполнены экспериментальные исследования силовых режимов операции вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из стали 11ЮА на гидравлическом прессе П459. В качестве смазки использовалось фосфатирова-ние заготовок с последующим их омыливанием. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции вытяжки с утонением стенки указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %).

Шестой раздел содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований операции осесимметричного обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов коническим пуансоном. Приведены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения обратного выдавливания трубных заготовок.

Исследован процесс осесимметричного обратного выдавливания толстостенной трубной заготовки при установившемся течении анизотропного упрочняющегося материала коническим пуансоном с углом конусности а и степенью деформации е = 1 ~ /^//^о (рисунок 11), где Г0 и /7| - площади поперечного сечения трубчатой заготовки и полуфабриката соответственно. Принимается, что материал трубной заготовки обладает цилиндрической анизотропией механических свойств, жестко пластический, подчиняется условию пластичности Мизеса - Хилла (1) и ассоциированному закону пластического течения (2).

Течение материала принимается осесимметричным. Анализ процесса обратного выдавливания реализуется в цилиндрической системе координат. Течение материала принимается установившимся. Принимается, что на контактных границах заготовки и рабочего инструмента реализуется закон трения Кулона.

Получены основные уравнения и соотношения для описания течения материала в процессе обратного выдавливания трубных заготовок из анизотропных материалов.

ч ч ч ч ч V

Рисунок 11 - Схема к анализу операции обратного выдавливания

Компоненты тензора напряжений в очаге деформации az, стд, стр и rpz

определяются путем численного решения уравнений равновесия совместно с уравнениями теории пластического течения анизотропного материала [34, 46]. Учитывалось изменение направления течения материала на входе и выходе из очага деформации. Это изменение направления течения учитывается путем коррекции напряжения на границе очага деформации по методу баланса мощностей. Предложено выражение для определения осевой составляющей силы с учетом составляющих сил трения. _

Зависимости изменения относительной величины силы процесса Р от относительной величины Dis при обратном выдавливании трубных заготовок из стали 10 представлены на рисунке 12 (а = 20°). Здесь введены обозначения: кривая 1 - е =0,1; кривая 2-е =0,2; кривая 3-е =0,3; кривая 4-е =0,4; кривая 5-е =0,5. Анализ результатов расчетов и графических зависимостей показывает, что при обратном выдавливании толстостенных трубных заготовок существуют оптимальные углы конусности пуансона в пределах 12... 18°, соответствующие наименьшей величине силы.

Показано, что с увеличением степени деформации е, уменьшением отношения Dis, увеличением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы Р возрастает. Установлено, что уменьшение относительной величины Dis с 20 до 5 сопровождается ростом относительной величины Р при фиксированных параметрах процесса на 35 % (рисунок 12).

Предельные возможности формоизменения определены из условия, что максимальная величина осевого напряжения ]сг2|, передающегося на стенку, не превышает величины напряжения aznp :

2.0 1.5

f

р 1.0 0.5 0.0

5 S

—- /И /

/

/

у / у /

10

15

Dis ■

Рисунок 12 - Зависимости изменения Р от DIs при обратном выдавливании трубных заготовок из стали 10

|а,|<стЯ1/,; с2пр=с'ю/(а); /(а) =1,47-ОД31а, (17)

допустимой степенью использования ресурса пластичности (4) и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (6); сг = F/[tí(D3 - s0)sq], где a'sz - сопротивление материала пластическому деформированию при заданной величине изменения начальной толщины стенки трубной заготовки;

0- = [2 Rz + RzRq + RQc 32 1/3 Rq(Rz +1)

Зависимости изменения предельных степеней деформации znp, вычисленных по критериям (17), (4) и (6), от угла конусности пуансона а для стали 10 приведены на рисунке 13. Здесь кривая 1 соответствует величине znp, определенной по максимальной величине осевого напряжения о2, передающегося на стенку трубной заготовки (17); кривая 2 и 3 соответствуют величинам гпр,

определенным по степени использования ресурса, пластичности (4) при X = 0,25 и х -- 0,65 соответственно; кривая 4 соответствует формообразованию ограничивающемуся условием устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (6) при zz~ 0,02, Aq = 200 мм. Расчеты выполнены при р/7 =0,1; =0,05; íq = 20мм; А,=100 мм.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности пуансона а предельная степень деформации z„p, определенная по максимальной величине осевого напряжения az, передающегося на стенку трубной заготовки (17), возрастает на 30 %. Показано, что предельные возможности формообразования при обратном выдавливании анизотропного материала могут ограничиваться как максимальной величиной осевого напряжения cz, передающегося на стенку, так и допустимой величиной накопленных микроповреждений (рисунок 13).

Это зависит от технологических параметров, угла конусности пуансона и условий трения на контактных поверхностях инструмента.

Оценена неоднородность интенсивности деформации 5В и сопротивления материала пластическому деформнрованию 5СТ в стенке осесимметричной детали.

Анализ результатов расчетов показывает, что величина неоднородности интенсивности деформации 6е и величина неоднородности сопротивления материала пластической деформации 5СТ в стенке детали с уменьшением угла конусности пуансона а и увеличением степени деформации z падает, что говорит о более благоприятных условиях формирования механических свойств

Рисунок 13 - Зависимости изменения ъ„„ от а (сталь 10)

материала стенки изготавливаемого изделия.

С целью выявления степени деформации и угла конусности пуансона, обеспечивающих надежное протекание процесса, проведены экспериментальные исследования по выдавливанию и осадке заготовок длиной Iiq = 200 мм из калиброванной холоднокатаной трубы 0 121x6 мм из стали 10. Определены условия устойчивого протекания процесса обратного выдавливания, которые реализуется в рамках исследованных технологических параметров при б < 0,35

и углах конусности пуансона а = 10...30°. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции обратного выдавливания трубных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 15 %).

В седьмом разделе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету и проектированию технологических процессов изготовления полусферических тонкостенных и полуторовых днищ методами многооперационной вытяжки ступенчатых деталей и реверсивной вытяжки, осесимметричных толстостенных деталей, имеющих внутренние полости, методами вытяжки с утонением стенки полых цилиндрических деталей и обратного выдавливания трубных заготовок.

Разработаны прогрессивные технологические процессы холодной штамповки заготовок для изготовления полусферических днищ из высокопрочного титанового сплава ПТ-ЗВкв толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями s/D< 0,003 и H/D = 0,5, основанный на методе ступенчатого набора с последующей калибровкой, при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления (рнс. 14). При холодной штамповке листового материала в универсальных штампах (матричных кольцах) нет необходимости в дорогостоящих штампах с обогревом, значительно повышается культура производства, снижается травматизм. Холодная штамповка более экономична с позиции энергозатрат. По сравнению с вариантом получения титановых полусферических днищ механической обработкой заготовок, полученных методом горячей объемной штамповки, способ позволяет снизить трудоемкость механической обработки с 20 смен до 2 часов.

Создан и внедрен наукоемкий технологический процесс изготовления заготовок детали «Диафрагма» под калибровку и последующую ротационную вытяжку из алюминиевого сплава А5 толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями s/D <0,003 и H/D = 0,5 методом ступенчатого набора.

Разработан технологический процесс изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб толщиной 3,5 мм (рис. 15). Технологический процесс обеспечивает изготовление полуторовых днищ с минимальной величиной разностенности (до 8 %), заданную величину степени использования ресурса пластичности, эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления, сокращение сроков подготовки производства.

Предложенные технологические процессы многооперационной ступенчатой вытяжки внедрены в производство на ЗАО «ЗЭМ РКК «Энергия» имени С.П. Королева». Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности - в 1,5...1,7 раз; уменьшение массы - в 1,5 раза; снижение трудоемкости - в 2...3 раза; увеличение коэффициента использования материала, с 0,3 до 0,9; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2

раза.

Рисунок 54 - Полусферические Рисунок 15 - Подуторовое днище из алю-тонкостенные днища из листов ти- миниевого сплава АМгб

танового сплава ПТ-ЗВкт

Разработанные рекомендации по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вы- I тяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансвер-сально-изотропных материалов использованы при проектировании новых и совершенствованию существующих технологических процессов изготовления тонкостенных полусферических днищ и полуторовых деталей с минимальным , утонением и отсутствием гофр из высокопрочных титановых и алюминиевых , сплавов на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш».

Разработаны технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10. Применение операции обратного выдавливания труб- I ных заготовок обеспечивает экономию металла около 15 %, уменьшение трудоемкости изготовления деталей на 30 % по сравнению с механической обра- I боткой, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза, при этом достигаются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

Созданы и внедрены конкурентоспособные технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА. Использование разработанных рекомендаций по вытяжке анизотропных толстостенных заготовок позволило сократить число вытяжных операций с шести до четырех. Раз- 1 работанные технологические процессы внедрены в производство на ОАО «ТНИТИ». Технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости на 30 % и энергоемкости изготовления толстостенных заготовок на 15 % за счет- снижения числа промежуточных термохимических операций по сравнению с-существующим технологическим процессом, при этом достигаются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном

процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» Тульского государственного университета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований многооперационной и реверсивной вытяжки, вытяжки с утонением стенки, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок создано научное обоснование принципиально новых технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих повышение качества и их эксплуатационных характеристик, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие новые основные результаты и сделаны выводы:

1. Получены уравнения и соотношения для теоретического анализа процессов пластического формообразования анизотропных материалов на базе теории пластичности Мизеса - Хилла. Сформулировано условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке трубной заготовки на основе статического критерия потери устойчивости. Выполнен теоретический анализ потери устойчивости анизотропной трубной заготовки.

2. Разработаны новые математические модели первой и многоступенчатой вытяжек, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов с учетом изменения толщины заготовки и упрочнения материала заготовки в процессе пластической деформации, применительно к изготовлению тонкостенных полусферических и полуторо-вых деталей из трансверсально-изотропных материалов. Разработаны алгоритм расчета исследуемых процессов глубокой вы тяжки и программное обеспечение для ЭВМ.

3. Созданы новые математические модели операций вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний, из материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

4. Выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения и формирование показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности) исследованными операциями обработки металлов давлением.

5. Показано, что зависимость изменения силы операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем от величины перемещения пуансона имеет сложный характер. Величина силы процесса увеличивается с умень-

шением коэффициента вытяжки т^, радиусов закругления прижима 11пр и матрицы , ростом коэффициента трения р. и относительной величины давления прижима Щ. Количественно определены предельные возможности формообразования на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансвер-сально-изотропных материалов по максимальной величине осевого напряжения в стенке детали на выходе из очага деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений и по критерию локальной потери устойчивости заготовки. Установлено, что предельные степени деформации на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки и величины давления прижима. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств исходной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования.

6. Установлено, что при вытяжке с утонением стенки и обратном выдавливании толстостенных заготовок существуют оптимальные углы конусности матрицы и пуансона в пределах 12... 18°, соответствующие наименьшей величине силы. Показано, что с увеличением коэффициента утонения та и отношения ¿>о / , уменьшением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы Р снижается. Оценены величины неоднородности интенсивности деформации бе и механических свойств 5а, а также величина накопленных микроповреждений в стенке цилиндрической детали после операции вытяжки с утонением и обратного выдавливания трубных заготовок. Предельные степени деформации вытяжки с утонением стенки определены по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации с учетом упрочнения, а также по величине степени использования ресурса пластичности. Установлено,

что увеличение угла конусности матрицы от 6 до 30° сопровождается ростом величины и/_5Лр на 45 %. Уменьшение относительной величины £>о / ¿'о с Идо

2 приводит к увеличению предельного коэффициента утонения м 5 пр на 30 %.

Количественно оценены предельные возможности формоизменения процесса обратного выдавливания трубных заготовок по макс имальной величине осевого напряжения, передающегося на стенку, допустимой степени использования ресурса пластичности и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок. Установлено, что предельные степени деформации могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки.

7. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности операций вытяжки с утонением и

обратного выдавливания толстостенных цилиндрических и трубных заготовок. Увеличение коэффициента нормальной анизотропии R от 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины силы на 50 %, предельного коэффициента утонения msnp и Р0СТУ предельной степени деформации е пр на 30...50 %.

8. Выполненные экспериментальные исследования первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесиммет-ричных деталей с фланцем из титанового сплава ПТ-ЗВкт, алюминиевых сшивов А5М и АМгбМ, вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок из стали 11ЮА, а также обратного выдавливания трубных заготовок из стали 10 показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, расходимость не превышает 10... 15 %.

Показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа. Полученное выражение Л(ф) позволяет учесть влияние текстуры на величину коэффициента нормальной пластической анизотропии. При этом введенные текстурные параметры Д,-(/ = 1—5) достаточно полно описывают пространственное распределение зерен в поликристалле. Для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре достаточную информацию можно получить из одной ОПФ, снятой с направления нормали к плоскости листа.

Экспериментально установлено, что при увеличении длительности отжига при температуре 650 °С в листах сплава ПТ-ЗВкт наблюдаются изменения текстуры, способствующие усилению благоприятных для штампуемости ориентировок. Многократные отжиги донной части штамповок не будут приводить к снижению качества изделия. Неоднократный межоперационный отжиг при температуре 650 °С по 1 часу формирует в листе титанового сплава ПТ-ЗВкт текстуру, благоприятную для штампуемости, и создает суммарную толщину газонасыщенного слоя не более 0,1 мм, что позволяет принять эту температуру как оптимальную-. Для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить тех нсшо-гический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8... 10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным.

9. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств. Созданы наукоемкие конкурентоспособные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полусферических днищ из тонколистового титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов; разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб; усовершенствованы технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внут-

ренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10; предложены наукоемкие технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА, которые внедрены на ЗАО «ЗЭМ РКК им. С.П. Королева», на ОАО «ТНИТИ», на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш» и других предприятиях. Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности - в 1,5...1,8 раз; уменьшение массы - в 1,5 раза; снижение трудоемкости - в 2...3 раза; увеличение коэффициента использования материала, с 0,3 до 0,9. Материалы диссертационной работы использованы также в учебном процессе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

Статьи в изданиях, входящих в «Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК России для опубликования основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук»:

1. Некоторые пути управления текстурой и: структурой сварных соединений о - сплавов титана / ЕЛО. Поликарпов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1986. № 5. С. 93-96.

2. Влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ-металлов / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1990. № 2. С. 103 108.

3. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка ступенчатых деталей из анизотропного материала II Известия ТулГУ, Серии. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2(104. Вып. 2. С. 86 - 93.

4. Поликарпов ЕЛО. Совершенствование технологии холодной штамповки полусферических тонкостенных днищ И Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 141 -147.

5. Поликарпов Е.Ю. Многооперационная вытяжка ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 1. С. 101 -108.

6. Поликарпов Е.Ю., Подлесный C.B. Силовые режимы и предельные возможности формоизменения многооперацпонмой вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Выи. 2. С. 88-98.

7. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Энергетические расчеты при вытяжке на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1. С. 280 -289.

8. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н., Нечепуршко Ю.Г. Верхнеграничные оценки параметров вытяжки на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 146 -149.

9. Яковлев С.С., Поликарпов ЕЛО., Подлесный C.B. Оценка предельных возможностей формоизменения многооперацнонной вытяжки ступенчатых осссимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 114 -119.

10. Поликарпов ЕЛО., Подлесный C.B. Влияние анизотропии механических свойств на предельные возможности формоизменения многооперационной вытяжки ступенчатых осеснмметричных деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 171 -175.

11. Подлесный С.,В., Поликарпов Е.Ю. Математическая модель реверсивной вытяжки осссимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 3. С. 232-239.

12. Поликарпов ЕЛО., Подлесный C.B. К оценке предельных возможностей операции реверсивной вытяжки осссимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого теля и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 47-53.

13. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Вязкоплаетическое формообразование оребреииП // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 60-68.

14. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Верхнеграничные расчеты технологии листовой штамповки // Вестник машиностроения. 2007. № 10. С. 5457.

15. Поликарпов Е.Ю. Изменение текстуры полусферических днищ из титанового сплава ПТ-ЗВкт в процессе многооперационной вытяжки // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 113-118.

16. Поликарпов Е.Ю., Подлесный C.B. Силовые режимы реверсивной вытяжки осеснмметричных деталей с: фланцем из анизотропного материала И Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 78 - 84.

17. Поликарпов Е.Ю., Подлесный C.B. Предельные возможности операции реверсивной вытяжки осеснмметричных детален с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 185 - 188.

18. Поликарпов Е.Ю. Взаимосвязь характеристик разрушения полуфабриката в процессе многооперационной вытяжки со структурой и текстурой титанового сплава ПТ-ЗВкт // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 21 - 25.

19. Поликарпов ЕЛО. Выдавливание оребрений на плитах // Вестник машиностроения. 2008. № 8. С. 68-71.

20. Поликарпов Е.Ю. Технология многооперацнонной вытяжки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 80-87.

21. Яковлев С.П., Черняев A.B., Пилипешсо О.В. Проектирование технологических процессов изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во Тул-ГУ. 2008. Вып. 1. С. 103-110.

22. Поликарпов ЕЛО. Связь характеристик анизотропии с кристаллографической текстурой гексагональных плотноупакованных металлов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 117-124.

23. Поликарпов ЕЛО. Технологические параметры многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки., Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1.С. 94-103.

24. Поликарпов Е.Ю. Технология многооперационной вытяжки полусферических тонкостенных днищ // Известия ГулГУ. Серия. Технические науки, Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 80-87.

25. Поликарпов ЕЛО. Влияние длительности отжига на текстуру листового сплава ПТ-ЗВкг // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 128-131.

26. Поликарпов Е.Ю. Математическое моделирование операции реверсивной вытяжки цилиндрических и осесимметричных деталей из анизотропного материала II Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 144-152.

27. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Выдавливание с осадкой фланцевых утолщений при вязко-пластичиости // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 99-107.

28. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 3. С. 3-14.

29. Поликарпов Е.Ю. Силовые режимы и предельные возможности обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 61-69.

30. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Формирование разностенности осесимметричных деталей с фланцем при реверсивной вытяжке из анизотропного материала II Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008, Вып. 4. С. 101-105.

31. Поликарпов Б.Ю., Чудин В.Н. Изотермическое формообразование деталей с утолщениями // Вестник машиностроения. 2008. № 6. С. 6062.

32. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Изгиб с нагревом элементов оболочек // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 5. С. 17-21.

33. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Оценка критических условий горячей гибки с растяжением // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 7. С. 28-31.

34. Поликарпов Е.Ю. Обратное выдавливание толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производ-

ства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №2. С. 20-24.

35. Яковлев С.С., Поликарпов ЕЛО. Технологические параметры процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. № 2. С.

36. Комплексы технологий и научное обеспечение производственных процессов пластического формообразования особо ответственных деталей машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов / ЕЛО. Поликарпов [и др.| И Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. № 4. С. 73-81.

37. Комплексы технологий и научное обеспечение производственных процессов пластического формообразования особо ответственных детален машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов / E.IO. Поликарпов [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2008. № 7. С. 18-22.

38. Поликарпов E.IO. Оценка силовых режимов реверсивной вытяжки осесимметричных детален с фланцем из трансверсальио-лзотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 1. Часть 1. С. 129-136.

39. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Бизкопластическое формообразование оребренных панелей // Технология машиностроения. 2009. № 3 (81). С. 16-20.

40. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 7. С. 62-68.

41. Поликарпов ЕЛО. Штамповка полусферических тонкостенных днищ // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №11. С. 15-18.

42. Яковлев С.С.., Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 10. С. 63-69.

43. Чудин В.Н, Поликарпов Е.Ю. Выдавливание с осадкой фланцевых утолщений при внзкопластичности // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 99-106.

44. Поликарпов Е.Ю. Влияние длительности отжига на текстуру листов из сплава ПТ-ЗВкт // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 128-131.

45. Поликарпов ЕЛО. Математическое моделирование операции реверсивной вытяжки цилиндрических и осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 144-153.

46. Поликарпов Е.Ю. Неоднородность механических свойств при обратном выдавливании трубных заготовок // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. Часть 2. С. 82-84.

47. Поликарпов ЕЛО. Проектирование технологических процессов изготовления полуторовых днищ II Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 12-19.

48. Поликарпов Е.Ю. Технологические режимы операции вытяжки

с утонением стенки толстостенных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 93-104.

Публикации в межвузовских сборниках научных трудов:

49. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропных материалов Н Обработка материалов давлением (06-робка матер1ал1в тиском): сборник научных трудов. Украина, Краматорск: ДГМА, №2 (21) 2009. С. 161-169.

50. Поликарпов Е.Ю. Новый технологический процесс изготовления толстостенных цилиндрических заготовок И Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2009. Часть II. С. 22-27.

Публикации в сборниках международных и всероссийских научных конференциях и в различных сборниках научно-технических трудов:

51. Деформирование и разрушение титанового сплава ПТ-ЗВкт при листовой штамповке / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции по тепловой микроскопии «Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур». Каунас, 1989. С. 121-122.

52. Юшков В.И., Поликарпов Е.Ю., Адамеску P.A. Структура, текстура и разрушение листового проката из титанового сплава ПТ-ЗВкт // Проблемы металловедения и термической обработки сталей и сплавов: тезисы XI Уральской школы металловедов-термистов. Свердловск-Пермь, 1989. С. 9.

53. Поликарпов Е.Ю. Опыт применения метода ступенчатого набора металла для штамповки тонкостенных полусферических и торовых днищ // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением». Тула: ТулГУ, 2004. С. 79-80.

54. Поликарпов Е.Ю. К вопросу многоступенчатой вытяжки листовых заготовок из сплава ПТ-ЗВкт // Сборник тезисов II. Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением». Тула: ТулГУ, 2004. С. 111-112.

55. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю., Паламарчук И.И. Пластическое деформирование анизотропных упрочняющихся материалов // Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением: сб. тезисов международ. на.уч.-тех. конф. СПб.: Изд-во БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова. 2005. С. 142 -145.

56. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Теория деформирования анизотропных упрочняющихся материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением». СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2007. С. 139-143.

57. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Комплексы технологий и научное обеспечение промышленного производства изделий машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением». - СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2007. С.143-147.

58. Поликарпов Е.Ю. Пути повышения текстуры и структуры сварных соединений из титанового сплава ПТ-ЗВкт // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ, 2008. С. 142-143.

59. Поликарпов Е.Ю., Нечепуренко Ю.Г. Влияние технологических параметров на силовые режимы и предельные возможности обратного выдавливания трубных заготовок из анизотропных материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ, 2008. С. 139-141.

60. Поликарпов Е.Ю., Нечепуренко Ю.Г. Оценка влияния анизотропии механически свойств заготовки на силовые режимы реверсивной вытяжки // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ,

2008. С. 141-142.

61. Поликарпов Е.Ю., Яковлев С.С. Силовые режимы и предельные возможности процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (НМТ-2008). М.: МАТИ, 2008. С. 37-38.

62. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю., Калашников А.Е. Устойчивость деформации сжато-растянутых участков кольцевой заготовки из анизотропного материала // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения Л.А. 'Голоконникова, Тула, 17-21 ноября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 330-334.

63. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Поликарпов Е.Ю. Теоретические основы пластического деформирования ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала // Материгшы международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения JI.A. Толоконникова, Тула, 17-21 ноября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 336-338.

64. Поликарпов Е.Ю. Особенности процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Материалы третьей научно-технической конференции «(Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования «Металлдеформ-2009»,

2009. Самара: СГАУ. Т2. С.183-192.

65. Поликарпов ЕЛО. Влияние технологических параметров на неоднородность механических свойств при обратном выдавливании трубных заготовок // Труды Международного научного симпозиума «Автостроение 2009». Секция 6. Машина и технологии заготовительного производства. М.: МГТУ «МАМИ», 2009.

66. Яковлев С.С., Калашников А.Е., Поликарпов Е.Ю. Гофрообразова-ние кольцевой заготовки из анизотропного материала // Материгшы Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением». Санкт - Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009. С. 163-166.

67. Осесимметричное обратное выдавливание анизотропной трубной заготовки / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Материалы Международной научно-

технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением». Санкт - Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009. С. 166-169.

Авторские свидетельства и патенты:

68. Способ изготовления днищ топливных баков из титановых сплавов А.с. №227619 СССР. / П.В. Лемешев, В.Е. Гальперин, Т.А. Голиусов, В.И. Самосадный, В.В. Кононов, Е.Ю. Поликарпов и др. (СССР), 1985. 1 с.

69. Способ штамповки тонкостенных полусферических днища и устройство для его осуществления / Е.Ю. Поликарпов [и др.]. Положительное решение на заявку № 2008140592 от 13.10.2008. МПК8В2Ю22/23; В2Ш51/08.

Подписано в печать 04.03.2010. Формат бумаги 60x84 ^6. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 2,32. Уч.-изд. л. 2,(1. Тираж 100 экз. Заказ 00? .

Тульский государственный университет. 300024, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, пр. Ленина, 97а.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ШТАМПОВКИ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1 Анализ существующих технологий изготовления полусферических и полуторовых тонкостенных днищ.

1.2 Теоретические и экспериментальные исследования процессов глубокой вытяжки осесимметричных деталей.

1.3 Теоретические и экспериментальные исследования процессов холодного выдавливания.

1.4 Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы штамповки.

Важной проблемой, стоящей перед современным машиностроением, является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающими необходимые эксплуатационные характеристики. Это актуально и для ракетно-космической техники, и для других отраслей промышленности.

Типовыми конструкциями изделий этих производств являются корпусные оболочки из листовых заготовок (оболочки емкостей, корпусные детали, сосуды высокого давления, днища баков, полуторы и т.д.). Эти конструкции требуют применения высокопрочных материалов, но трудоемких в обработке. К таким материалам относятся специальные титановые и высокопрочные алюминиевые сплавы. Для изготовления тонкостенных днищ баков и полуторов обычно используют многооперационную ступенчатую вытяжку в сочетании с реверсивной вытяжкой.

Качество обработки влияет на тактико-технические характеристики изделий и их надежность. Трудоемкость производства в настоящее время велика и составляет 70.80 % общей трудоемкости изделия. При этом требуется парк оборудования различного назначения: прессования, сварки, электроэрозионной и механической обработки, сборки стапелей и др.

Методы технологической обработки на базе резания, сварки, соединения клепкой, сваркой, пайкой не всегда обеспечивают требуемый уровень качества, которое определяется удельной прочностью изделий, точностью геометрии форм, герметичностью, коррозионной стойкостью, уровнем повреждаемости материала на стадиях обработки. При этом не маловажны расход основных материалов и трудоемкость производства.

В различных отраслях машиностроения, в частности наземном оборудовании ракетно-космической техники, широкое распространение нашли толстостенные осесимметричные детали, имеющие внутренние полости, изготавливаемые вытяжкой и вытяжкой с утонением стенки из листовых заготовок, а также операцией обратного выдавливания трубных заготовок.

Прокат, используемый для процессов холодного деформирования, как правило, обладает анизотропией механических свойств, которая зависит от физико-химического состава сплава, технологии его получения и температуры обработки. Анизотропия механических свойств заготовки оказывает существенное влияние на силовые, деформационные параметры процессов обработки металлов давлением, на качество получаемых изделий.

Технологические режимы пластического деформирования определяют степень формообразования, влияют на устойчивость деформаций, развитие несплошности материала и возможное разрушение. Они формируют качество изделий, что связано с анизотропией механических свойств, упрочнением материала, локальной потерей устойчивости заготовки и т.д. В этой связи научное обоснование технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения методами пластического формоизменения на основе развития теории деформирования листовых и трубных заготовок, учитывающих анизотропию механических свойств, упрочнение материала заготовки, термомеханические режимы формоизменения и другие особенности процессов обработки металлов давлением, является крупной научно-технической задачей большого народнохозяйственного значения.

Работа выполнена в соответствии с заказами Российского космического агентства, Департамента ракетно-космической промышленности Российской Федерации, с научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» Минобразования Российской Федерации, грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований (грант № НШ-4190.2006.8), государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям № 02.513.11.3299 (2007 г.), грантами РФФИ № 05-01-96705 (2005-2006 гг.) и № 07-01-96409 (2007-2009 гг.) и научно-техническими программами Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355) и «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» (проекты № РНП 2.1.2/730 и № РНП 335), Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России (20092013 гг.)» (проект № П1123), а также рядом хоздоговорных работ с машиностроительными предприятиями Российской Федерации.

Цель работы. Создание и освоение производства крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения типа полусферических и полуторовых днищ, диафрагм, корпусных и толстостенных осесимметричных деталей, изготавливаемых обработкой металлов давлением, обеспечивающей повышение качества и эксплуатационных характеристик деталей, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных и производственных условиях.

Теоретические исследования первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнений состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Критерий потери устойчивости трубных заготовок из анизотропных материалов в виде образования симметричных складок разработан на основе статического критерия устойчивости. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации или сжимающего напряжения на входе в очаг пластической деформации, по степени использования ресурса пластичности, критериев локальной потери устойчивости и по условию потери устойчивости анизотропных трубной заготовки в виде образования симметричных складок.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин (универсальная испытательная машина «МИРИ-200К», испытательные машины Р-5 и ГМС-50) и регистрирующей аппаратуры; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики и теории планирования эксперимента. Текстура материала изучалась рентгеновским методом на дифрактометре ДРОН-0,5, применялся ультразвуковой толщиномер «Калипер-204». и

Автор защищает:

- уравнения и соотношения для теоретического анализа операций пластического формообразования анизотропных листовых и трубных заготовок;

- критерий потери устойчивости трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в виде образования симметричных складок при ее осадке;

- математические модели первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов с учетом изменения начальной толщины заготовки в процессе пластического деформирования;

- математические модели операций вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний, из анизотропных материалов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок, позволяющие выявить влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования;

- экспериментально выявленное влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ металлов; результаты экспериментальных исследований по изменению текстуры многопереходной штамповки - вытяжки полусферических днищ из листов титанового сплава ПТ—ЗВкт;

- результаты экспериментальных исследований листов и развивающейся текстуры детали из титанового сплава ПТу-ЗВкт в процессе пластического деформирования рентгеновским методом; экспериментально выявленные рациональные режимы межоперационного отжига деталей из титанового сплава ПТ-ЗВкт;

- разработанные рекомендации по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;

- технологические процессы изготовления крупногабаритных тонколистовых полусферических днищ из высокопрочного титанового сплава ПТ-ЗВкв многооперационной ступенчатой вытяжки, технологический процесс изготовления заготовок детали «Диафрагма» под калибровку и последующую ротационную вытяжку из алюминиевого сплава А5 операциями реверсивной вытяжки; технологический процесс изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10 операциями обратного выдавливания; конкурентоспособный технологический процесс изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА операциями вытяжки с утонением стенки, обеспечивающими повышение качества детали, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик, а также методик их проектирования.

Научная новизна работы состоит в развитии теории деформирования листовых и трубных заготовок из анизотропных материалов и заключается в следующем: научно обоснованы технологические основы новых процессов изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем операциями многоступенчатой вытяжки и реверсивной вытяжки, вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах и обратного выдавливания трубных заготовок на базе развития теории пластического деформирования трансверсально-изотропных листовых заготовок с учетом изменения ее толщины в процессе пластического деформирования; создана теория деформирования полых толстостенных цилиндрических и трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, протекающей в условии нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний; предложен критерий потери устойчивости трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ее осадке; выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения по различным критерия устойчивого протекания процессов пластического деформирования и формирования показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности) в зависимости от анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента.

Практическая значимость:

• разработаны на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;

• выявлено влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ металлов;

• установлены рациональные режимы межоперационного отжига деталей из титанового сплава ПТ-ЗВкт;

• показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа, что для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре можно получить достаточную информацию из одной обратной полюсной фигуры (ОПФ), снятой с направления нормали к плоскости листа;

• показано, что для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить технологический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8. 10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным.

Разработанные технологии и полученные на их базе конструкторско-технологические решения защищены 2 патентами Российской Федерации.

Реализация работы.

Созданы наукоемкие конкурентоспособные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полусферических днищ из тонколистового титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов; разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб; усовершенствованы технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10; предложены наукоемкие технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА, которые внедрены на ЗАО «ЗЭМ РКК им. С.П. Королева», на ОАО «ТНИТИ», на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш» и других предприятиях. Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности -в 1,5. 1,8 раза; уменьшение массы — в 1,5 раза; снижение трудоемкости — в 2.3 раза; увеличение коэффициента использования материала с 0,3 до 0,9.

Результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в лекционных курсах «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения» для бакалавров техники и технологии направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Отдельные результаты использованы при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на XIII Всероссийской научно-технической конференции по тепловой микроскопии «Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур» (г. Каунас, 1989 г.); на XI Уральской школе металловедов-термистов «Проблемы металловедения и термической обработки сталей и сплавов» (г. Свердловск-Пермь, 1989 г.); на Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (Тула: ТулГУ, 2004 г.); на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» г. Тула: ТулГУ, 2004 г.), на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» (г. СПб.: БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2005 г.), на Международной научно-технической конференции «Современные методы моделирования процессов обработки материалов давлением» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2006 г.), на Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением» (г. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2007 г.), на Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13) (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии" (НМТ-2008) (М.: МАТИ, 2008 г.), на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения Л.А. Толоконникова (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.), на Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в обработке давлением (исследование, проектирование и освоение процессов и машин)» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2008 г.), на Третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования «Металлдеформ-2009» (г. Самара: СГАУ, 2009 г.), на Международном научном симпозиуме «Автостроение - 2009» (М.: МГТУ «МАМИ», 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» (Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением в металлургии и машиностроении» (Украина, г. Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2009 г.), на Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи,, решения» (АПИР-14) (г. Тула: ТулГУ, 2009 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (Тула, 2004 - 2010 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: одна монография; статьи в центральной печати и зарубежных рецензируемых изданиях и сборниках, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук» - 48; статьи в различных межвузовских сборниках научно-технических трудов и материалах научно-технических конференций различного уровня - 19; авторские свидетельства и патенты — 2; в т.ч. статьи без соавторства — 31. Общий объем — 26,0 печ. л., авторский вклад —

18,5 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. С.П. Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и семи разделов, заключения, списка использованных источников из 198 наименований, 6 приложений и включает 265 страниц основного машинописного текста, содержит 176 рисунков и 11 таблиц. Общий объем -345 страниц.

7.6 Основные результаты и выводы

1 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методика и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров многооперационной ступенчатой вытяжки без утонения стенки. Разработан новый технологический процесс холодной штамповки заготовок для изготовления полусферических днищ из высокопрочного титанового сплава ПТ-ЗВкт толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями .?/£>< 0,003 и Я/1) = 0,5, основанный на методе ступенчатого набора в универсальных сборных переналаживаемых штампах с последующей калибровкой и химическим фрезерованием. При холодной штамповке листового материала в универсальных штампах (матричных кольцах) нет необходимости в дорогостоящих штампах с обогревом, значительно повышается культура производства, снижается травматизм. Холодная штамповка более экономична с точки зрения энергозатрат. По сравнению с вариантом получения титановых полусферических днищ механической обработкой заготовок, полученных методом горячей объемной штамповки, способ позволяет снизить трудоемкость механической обработки с 20 смен до 2 часов.

2 Создан и внедрен новый технологический процесс заготовок детали «диафрагма» под калибровку и последующую ротационную вытяжку из алюминиевого сплава А5М толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями s/D< 0,003 и H/D = 0,5 методом ступенчатого набора. Новые технологические процессы ступенчатой вытяжки внедрены в производство на закрытом акционерном обществе «Завод экспериментального машиностроения ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева» со значительным экономическим эффектом, полученным за счет снижения трудоемкости изготовления и обеспечения качества цилиндрических деталей.

3 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процесса реверсивной вытяжки полуторовых днищ. Результаты этих работ использованы при проведении научно-исследовательских и технологических работ по совершенствованию технологического процесса изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб. Технологический процесс обеспечивает изготовление полуторовых днищ с минимальной величиной разностенности (до 8 %), заданную величину степени использования ресурса пластичности, эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления, сокращение сроков подготовки производства. При штамповке в холодную в универсальных штампах (матричных кольцах) нет необходимости в дорогостоящих штампах с обогревом, значительно повышается культура производства, снижается травматизм. Холодная штамповка более экономична с точки зрения энергозатрат.

4 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологические рекомендации по проектированию технологических процессов изготовления толстостенных осесимметричных деталей с заданными показателями качества методами глубокой вытяжки. Эти рекомендации использованы при разработке нового технологического процесса изготовления толстостенных цилиндрических заготовок для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА. 3. Разработанный технологический процесс прошел опытно-промышленную проверку на ОАО «ТНИТИ». Технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости и энергоемкости изготовления толстостенных заготовок на 30 % по сравнению с существующим технологическим процессом, повышение производительности, при этом достигаются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

5 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологические рекомендации по проектированию технологических процессов обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов. Эти рекомендации использованы на ФГУП «ГНПП «Сплав» при разработке технологического процесса изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих наружные или внутренние полости с утонением, изделий ответственного назначения из стали 10. Применение операции обратного выдавливания трубных заготовок обеспечивает экономию металла около 30 % по сравнению с токарной обработкой, уменьшение трудоемкости изготовления осесимметричных деталей в 2 раза, сокращение сроков технологической подготовки производства новых изделий в 1,8 раза, при этом достигаются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

6 Материалы диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления-150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Технология листовой штамповки», «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

305

ЗАКЛЮЧЕНИИЕ

В диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований многооперационной и реверсивной вытяжки, вытяжки с утонением стенки, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок создано научное обоснование принципиально новых технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих повышение качества и их эксплуатационных характеристик, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие новые основные результаты и сделаны выводы:

1 Получены уравнения и соотношения для теоретического анализа процессов пластического формообразования анизотропных материалов на базе теории пластичности Мизеса - Хилла. Сформулировано условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке трубной заготовки на основе статического критерия потери устойчивости. Выполнен теоретический анализ потери устойчивости анизотропной трубной заготовки.

2 Разработаны новые математические модели первой и многоступенчатой вытяжек, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов с учетом изменения толщины заготовки и упрочнения материала заготовки в процессе пластической деформации, применительно к изготовлению тонкостенных полусферических и полуторовых деталей из трансверсально-изотропных материалов. Разработаны алгоритм расчета исследуемых процессов глубокой. вытяжки и программное обеспечение для ЭВМ.

3 Созданы новые математические модели операций вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний, из материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

4 Выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения и формирование показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности) исследованными операциями обработки металлов давлением.

5 Показано, что зависимость изменения силы операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем от величины перемещения пуансона имеет сложный характер. Величина силы процесса возрастает с уменьшением коэффициента вытяжки т^, радиусов закругления прижима

Япр и матрицы Я у, ростом коэффициента трения р и относительной величины давления прижима д. Количественно определены предельные возможности формообразования на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов по максимальной величине осевого напряжения в стенке детали на выходе из очага деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений и по критерию локальной потери устойчивости заготовки. Установлено, что предельные степени деформации на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки и величины давления прижима. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств исходной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования.

6 Установлено, что при вытяжке с утонением стенки и обратном выдавливании толстостенных заготовок существуют оптимальные углы конусности матрицы и пуансона в пределах 12. 18°, соответствующие наименьшей величине силы. Показано, что с увеличением коэффициента утонения ти отношения Ио/яо, уменьшением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы Р снижается. Оценены величины неоднородности интенсивности деформации 5е и механических свойств 5а, а также величина накопленных микроповреждений в стенке цилиндрической детали после операции вытяжки с утонением и обратного выдавливания трубных заготовок. Предельные степени деформации вытяжки с утонением стенки определены по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации с учетом упрочнения, а также по величине степени использования ресурса пластичности. Установлено, что увеличение угла конусности матрицы от 6 до 30° сопровождается ростом величины т5Пр на 45 %. Уменьшение относительной величины Д)/^ с 14 до 2 приводит к увеличению предельного коэффициента утонения msnp на.

30 %. Количественно оценены предельные возможности формоизменения процесса обратного выдавливания трубных заготовок по максимальной величине осевого напряжения, передающегося на стенку, допустимой степени использования ресурса пластичности и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок. Установлено, что предельные степени деформации могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки.

7 Показано существенное влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности операций вытяжки с утонением и обратного выдавливания толстостенных цилиндрических и трубных заготовок. Увеличение коэффициента нормальной анизотропии R от 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины силы на 50 %, предельного коэффициента утонения msnp и росту предельной степени деформации г пр на 30.50%.

8 Выполненные экспериментальные исследования первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из титанового сплава ПТ-ЗВкт, алюминиевых сплавов А5М и АМгбМ, вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок из стали 11ЮА, а также обратного выдавливания трубных заготовок из стали 10 показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, расходимость не превышает 10. 15 %.

Показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа. Полученное выражение 7?(ср) позволяет учесть влияние текстуры на величину коэффициента нормальной пластической анизотропии. При этом введенные текстурные параметры Д7- (/ = 1.5 ) достаточно полно описывают пространственное распределение зерен в поликристалле. Для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре достаточную информацию можно получить из одной ОПФ, снятой с направления нормали к плоскости листа.

Экспериментально установлено, что при увеличении длительности отжига при температуре 650 °С в листах сплава ПТ-ЗВкт наблюдаются изменения текстуры, способствующие усилению благоприятных для штампуемости ориентировок. Многократные отжиги донной части штамповок не будут приводить к снижению качества изделия. Неоднократный межоперационный отжиг при температуре 650 °С по 1 часу формирует в листе титанового сплава ПТ-ЗВкт текстуру, благоприятную для штампуемости, и создает суммарную толщину газонасыщенного слоя не более 0,1 мм, что позволяет принять эту температуру как оптимальную. Для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить технологический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8. 10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным.

9 На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств. Созданы наукоемкие конкурентоспособные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полусферических днищ из тонколистового титанового ПТ-ЗВкт и алюминиевого А5М сплавов; разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМгб; усовершенствованы технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10; предложены наукоемкие технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА, которые внедрены на ЗАО «ЗЭМ РКК им. С.П. Королева», на ОАО «ТНИТИ», на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш» и других предприятиях. Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности — в 1,5. 1,8 раз; уменьшение массы - в 1,5 раза; снижение трудоемкости — в 2.3 раза; увеличение коэффициента использования материала с 0,3 до 0,9. Материалы диссертационной работы использованы также в учебном процессе.

1. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: учебн. для вузов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

2. Адамеску P.A., Гельд П.В., Митюшков Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. 136 с.

3. Арышенский Ю.М., Гречников Ф.В. Теория и расчеты пластического формоизменения анизотропных материалов. М.: Металлургия, 1990. 304 с.

4. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов. Л.: Машиностроение, 1969. 112 с.

5. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1976. №6.1. С. 120- 129.

6. Басовский Л.Е. Прогнозирование повреждаемости деформируемых материалов при немонотонном нагружении // Известия вузов. Машиностроение. 1990. №2. С. 3 7.

7. Бастуй В.Н. К условию пластичности анизотропных тел // Прикладная механика / АН УССР. Ин-т механика. Киев: Наукова думка. 1977. №1. С. 104- 109.

8. Баудер У. Глубокая вытяжка пустотелых изделий из толстых листов // Проблемы современной металлургии: сборник сокращенных переводов и обзоров иностранной периодической литературы. М.: Иностранная литература. 1952. №2. С. 93- 110.

9. Бебрис A.A. Устойчивость заготовки в формообразующих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатие, 1978. 125с.

10. Богатов A.A. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.

11. Богатов A.A., Мижирицкий О.И., Смирнов C.B. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.

12. Быковцев Г.И. О плоской деформации анизотропных идеально-пластических тел // Известия АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение. 1963. №2. С. 66-74.

13. Бэкофен В. Процессы деформации. М.: Металлургия, 1977. 260 с.

14. Валиев С.А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов. М.: Машиностроение, 1973. 176 с.

15. Теория образования текстур в металлах и сплавах. Вишняков Я.Д. и др./М: Наука, 1979.

16. Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука. 1967. 984 с.

17. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984. 280 с.

18. Влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ-металлов / Е.Ю. Поликарпов и др. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1990. № 2. С.103-108.

19. Ву Э.М. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред // Механика композиционных материалов / Пер. с англ. М.: Мир, 1978. С. 401 -491.

20. Вытяжка с утонением стенки / И.П. Ренне и др.. Тула: ТПИ, 1970. 141 с.

21. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984.428 с.

22. Гельфонд B.JI. Построение математической модели процесса образования разностенности при вытяжке с утонением стенки // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1974. Вып. 35. С. 60-68.

23. Геогджаев В.И. Пластическое плоское деформированное состояние ортотропных сред // Труды МФТИ. 1958. Вып. 1. С. 55 68.

24. Геогджаев В.О. Волочение тонкостенных анизотропных труб сквозь коническую матрицу // Прикладная механика. 1968. Т.4. Вып. 2. С. 79 -83.

25. Головлев В.Д. Расчет процессов листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1974. 136 с.

26. Грдилян Г.Л. Анализ стационарной стадии процесса реверсивной вытяжки цилиндрических стаканов // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1974. Вып. 35. С. 72-78.

27. Грдилян Г.Л. Влияние анизотропии и упрочнения на изменение толщины стенки в процессе реверсивной вытяжки // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1974. Вып. 2. С. 88-97.

28. Грдилян Г.Л. Влияние подпора на напряженно-деформированное состояние при реверсивной вытяжке заготовки из ортотропного упрочняющегося материала // Обработка металлов давлением. Тула: ТПИ, 1974. Вып. 25. С. 45-51.

29. Грдилян Г.Л. Учет упрочнения и анизотропии при анализе стационарной стадии реверсивной вытяжки // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1975.Вып. 2. С. 21-30.

30. Грдилян Г.Л., Басовский Л.Е., Ренне И.П. Использование ресурса пластичности при реверсивной вытяжке // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1977. Вып. 4. С. 18-24.

31. Грдилян Г.Л., Ренне И.П. Свободная реверсивная вытяжка (без матрицы) // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1977. Вып. 4. С. 59-68.

32. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: Машиностроение, 1998. 446 с.

33. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургия, 1960. Т. 1. 376 е., Т. 2.416 е., Т. 3. 306 с.

34. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

35. Данилов B.JT. К формулировке закона деформационного упрочнения // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1971. № 6. С. 146 -150.

36. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978. 174 с.

37. Демин В.А. Проектирование процессов тонколистовой штамповки на основе прогнозирования технологических отказов. М.: Машиностроение, 2002. 186 с.

38. Джонсон В., Кудо X. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия, 1965. 197 с.

39. Джонсон У., Мел лор П. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение, 1979. 567 с.

40. Евдокимов А.К. Холодное выдавливание сложнопрофильных изделий // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2005. № 1. С. 9 17.

41. Евдокимов А.К., Назаров A.B. Дифференцированное выдавливание с одновременной вытяжкой // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 101-106.

42. Евдокимов А.К., Назаров A.B. Учет противодавления при обратном выдавливании с активным трением // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 11. С. 28-35.

43. Евдокимов А.К., Петров Б.В. Механизм образования утяжины в ступенчатой стенке выдавленного стакана // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 74-81.

44. Евдокимов А.К., Рыбин А.Ю. Комбинированное выдавливание кольцевых заготовок // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 1.С. 200-208.

45. Егоров М.И. Определение коэффициента поперечных деформаций листового проката с начальной анизотропией на цилиндрических образцах // Заводская лаборатория. 1988. № 11. С. 79 82.

46. Ерманок М.З. Прессование труб и профилей специальной формы. Теория и технология. М.: Металлургия, 1992. 304 с.

47. Жарков В.А. Методика разработки технологических процессов вытяжки с учетом анизотропии листовых материалов // Кузнечно-штамповочное производство. 1994. №10. С. 5 9.

48. Жарков В.А. Перспективы экономии металла в листоштамповоч-ном производстве // Кузнечно-штамповочное производство. 1991. №12. С.7- 11.

49. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.541 с.

50. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980.432 с.

51. Ивлев Д.Д., Быковцев Г.И. Теория упрочняющегося пластического тела. М.: Наука, 1971. 232 с.

52. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов / С.П. Яковлев и др.. М: Машиностроение, 2004. 427 с.

53. Ильюшин A.A. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР. 1963. 207 с.

54. Исследование параметров анизотропии в процессах ротационной вытяжки / А.И. Вальтер и др. // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1986. С. 156 160.

55. Качанов JI.M. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974.312 с.

56. Кибардин H.A. Исследование пластической анизотропии металла статистическим методом // Заводская лаборатория. 1981. № 9. С. 85 89.

57. Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т. // Ред. совет: Е.И. Семенов и др. т. 4. Листовая штамповка / под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. 544 с.

58. Колесников Н.П. Зависимость штампуемости стали от анизотропии при вытяжке деталей сложной формы // Кузнечно-штамповочное производство. 1962. № 8. С. 18 19.

59. Колесников Н.П. Расчет напряженно-деформированного состояния при вытяжке с учетом анизотропии // Кузнечно-штамповочное производство. 1963. № 9. С. 15 19.

60. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001.836 с.

61. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.

62. Колмогоров В.Л., Мигачев Б.А., Бурдуковский В.Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения. Екатеринбург: УрОРАМ, 1994. 104 с.

63. Кудрявцев И.П. Текстуры в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1965. 292 с.

64. Кузин В.Ф. Влияние анизотропии на разностенность при вытяжке с утонением стенки // Обработка металлов давлением. Тула: ТПИ, 1971. С. 171 176.

65. Кузин В.Ф., Юдин Л.Г., Ренне И.П. Изменение показателя анизотропии в процессе многооперационной вытяжки с утонением стенки // Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов. Тула: ТПИ, 1968. С. 229 234.

66. Лемешев П.В. Производственный опыт разработки прогрессивных техпроцессов штамповки тонколистовых деталей. М.: Изд-во НПО «Энергия», 1983. 60 с.

67. Листовая штамповка: Расчет технологических параметров: справочник/ В.И. Ершов и др.. М.: Изд-во МАИ, 1999. 516 с.

68. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение. 1975. 400 с.

69. Малинин H.H. Технологические задачи пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1979. 119 с.

70. Малов А.Н. Производство патронов стрелкового оружия. М.: Оборонгиз, 1947. 414 с.

71. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / под ред. В.А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева. Кишинев: Universitas. 1993. 240с.

72. Маркин A.A., Яковлев С.С. Влияние вращения главных осей ор-тотропии на процессы деформирования анизотропных, идеально-пластических материалов // Механика твердого тела. 1996. №1. С. 66 69.

73. Маркин A.A., Яковлев С.С., Здор Г.Н. Пластическое деформирование ортотропного анизотропно-упрочняющегося слоя // Вести АН Бела-руссии. Технические науки. Минск. 1994. №4. С. 3 8.

74. Мельников Э.Л. Холодная штамповка днищ. М.: Машиностроение, 1986. 192 с.

75. Микляев П.Г., Фридман Я.Б. Анизотропия механических свойств металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 с.

76. Недорезов В.Е. Глубокая вытяжка листового металла. М., Л.: Машгиз, 1949. 104 с.

77. Неймарк A.C. К вопросу об определении параметров анизотропии ортотропных материалов // Известия вузов СССР. Машиностроение. 1975. №6. С. 5-9.

78. Некоторые пути управления текстурой и структурой сварных соединений а сплавов титана / Е.Ю. Поликарпов и др. // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1986. № 5. С. 93-96.

79. Иечепуренко Ю.Г. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий. Тула: ТулГУ, 2001. 263 с.

80. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.

81. Обозов И.П. Анализ процесса свертки с утонением стенки // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1973. Вып. 29. С. 194 208.

82. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.

83. Овчинников А.Г., Жарков В.А. Исследование влияния анизотропии на вытяжку листового металла // Известия вузов. Машиностроение. 1979. №8. С. 94-98.

84. Огородников В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Вища школа, 1983. 175 с.

85. Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 150 с.

86. Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 11. С. 22-28.

87. Пилипенко О.В., Яковлев С.С., Трегубов В.И. Вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении. 2008. №1. С. 3035.

88. Поликарпов Е.Ю. Взаимосвязь характеристик разрушения полуфабриката в процессе многооперационной вытяжки со структурой и текстурой титанового сплава ПТ-ЗВкт // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 21 -25.

89. Поликарпов Е.Ю. Влияние длительности отжига на текстуру листов из сплава ПТ-ЗВкт // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 128-131.

90. Поликарпов Е.Ю. Выдавливание оребрений на плитах // Вестник машиностроения. 2008. № 8. С. 68-71.

91. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 7. С. 62-68.

92. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка ступенчатых деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 2. С. 86-93.

93. Поликарпов Е.Ю. Изменение текстуры полусферических днищ из титанового сплава ПТ-ЗВкт в процессе многооперационной вытяжки // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 113-118.

94. Поликарпов Е.Ю. Математическое моделирование операции реверсивной вытяжки цилиндрических и осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 144-153.

95. Поликарпов Е.Ю. Многооперационная вытяжка ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 1. С. 101 108.

96. Поликарпов Е.Ю. Неоднородность механических свойств при обратном выдавливании трубных заготовок // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. Часть 2. С. 82-84.

97. Поликарпов Е.Ю. Новый технологический процесс изготовления толстостенных цилиндрических заготовок // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула: ТулГУ, 2009. Часть II. С. 22-27.

98. Поликарпов Е.Ю. Обратное выдавливание толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производства вмашиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №2. С. 20-24.

99. Поликарпов Е.Ю. Оценка силовых режимов реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 1. Часть 1. С. 129-136.

100. Поликарпов Е.Ю. Проектирование технологических процессов изготовления полуторовых днищ // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 12-19.

101. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 3. С. 3-14.

102. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропных материалов // Обработка материалов давлением (Обробка матер1ал1в тиском): сборник научных трудов. Украина, Краматорск: ДГМА, №2 (21) 2009. С. 161-169.

103. Поликарпов Е.Ю. Связь характеристик анизотропии с кристаллографической текстурой гексагональных плотноупакованных металлов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 117-124.

104. О.Поликарпов Е.Ю. Силовые режимы и предельные возможности обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 61-69.

105. Ш.Поликарпов Е.Ю. Совершенствование технологии холодной штамповки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 141 147.

106. Поликарпов Е.Ю. Технологические параметры многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 94-103.

107. Поликарпов Е.Ю. Технологические режимы операции вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып.З. С. 93-104.

108. Н.Поликарпов Е.Ю. Технология многооперационной вытяжки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 80-87.

109. Поликарпов Е.Ю. Штамповка полусферических тонкостенных днищ // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №11. С. 15-18.

110. Поликарпов Е.Ю., Подлесный C.B. Предельные возможности операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 185 188.

111. Поликарпов Е.Ю., Подлесный C.B. Силовые режимы реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып.2. С. 78 84.

112. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Вязкопластическое формообразование оребренных панелей // Технология машиностроения, 2009. № 3 (81). С. 16-20.

113. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Изотермическое формообразование деталей с утолщениями // Вестник машиностроения. 2008. № 6. С. 60-62.

114. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Оценка критических условий горячей гибки с растяжением // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 7. С. 28-31.

115. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н., Нечепуренко Ю.Г. Верхнеграничные оценки параметров вытяжки на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 146 149.

116. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. 584 с.

117. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.

118. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 480 с.

119. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки / Ф.В. Гречников и др. / под ред. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

120. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979. 744 с.

121. Ренне И.П., Басовский JT.E. Ресурс пластичности при волочении, вытяжке с утонением и гидропрессовании // Обработка металлов давлением. Свердловск: УПИ. 1977. Вып.4. С. 92-95.

122. Ресурс пластичности при вытяжке с утонением / JI.E. Басовский и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1977. № 8. С. 27 30 .

123. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.

124. Рузанов Ф.И. Локальная устойчивость процесса деформации ор-тотропного листового металла в условиях сложного нагружения // Машиноведение / АН СССР. 1979. №4. С. 90-95.

125. Рузанов Ф.И. Определение критических деформаций при формообразовании детали из анизотропного листового металла // Машиноведение. 1974. №2. С. 103 107.

126. Сегал В.М. Технологические задачи теории пластичности. Минск: Наука и техника, 1977. 256 с.

127. Селедкин Е.М., Гвоздев А.Е. Математическое моделирование процессов формоизменения заготовок. М.: Академия проблем качества; ТулГУ, 1998.225 с.

128. Скуднов В.А. Закономерности предельной пластичности металлов // Проблемы прочности. 1982. №9. С. 72 80.

129. Смирнов B.C. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1973. 496 с.

130. Смирнов B.C., Дурнев В.Д. Текстурообразование при прокатке. М.: Металлургия, 1971. 254 с.

131. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, 1978. 368 с.

132. A.c. №227619 СССР. Способ изготовления днищ топливных баков из титановых сплавов/ Е.Ю. Поликарпов и др.. (СССР), 1985. 1 с.

133. Способ штамповки тонкостенных полусферических днища и устройство для его осуществления / Е.Ю. Поликарпов и др.. Положительное решение на заявку № 2008140592 от 13.10.2008. МПК8В2Ю22/28; B21D51/08.

134. Соколов Л.Д., Скуднов В.А. Закономерности пластичности металлов. М.: ООНТИВИЛС. 1980. 130 с.

135. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

136. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979. 215 с.

137. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

138. Талыпов Г.Б. Исследование эффекта Баушингера // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. 1964. № 6. С. 131 137.

139. Талыпов Г.П. Пластичность и прочность стали при сложном на-гружении. Л.: Изд-во ЛГУ. 1968. 134 с.

140. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов / В.А. Голенков и др.; под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.

141. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов и Др.; под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

142. Технология конструкционных материалов (Технологические процессы в машиностроении): учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов: в 4 ч. Ч. 3. Производство заготовок / С.П. Яковлев и др.. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 582 с.

143. Томилов Ф.Х. Зависимость пластичности металлов от истории деформирования // Обработка металлов давлением. Свердловск: УПИ, 1987. С. 71-74.

144. Томленов А.Д. Пластическое деформирование металлов. М.: Металлургия, 1972. 408 с.

145. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши III. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение. 1969. 362 с.

146. Трегубов В.И., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Технологические параметры вытяжки с утонением стенки двухслойного упрочняющегося материала // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2005. № 1. С. 29 35.

147. Углов А.Л., Гайдученя В.Ф., Соколов П.Д. Оценка деформационной анизотропии механических свойств сплавов акустическим методом // Обработка металлов давлением. Свердловск: УПИ, 1987. С. 34 37.

148. Хван Д.В. Технологические испытания металлов. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1992. 152 с.

149. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956.408 с.

150. Цой Д.Н. Волочение тонкостенной трубы через коническую матрицу // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1987. № 4. С. 182 184.

151. Цой Д.Н. Предельная степень вытяжки анизотропной листовой заготовки // Известия вузов. Машиностроение. 1986. № 4. С. 121 124.

152. Чернова Ю.В., Евдокимов А.К. Ресурс пластичности при вытяжке с утонением в конической матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 208 216.

153. Чудин В.Н, Поликарпов Е.Ю. Выдавливание с осадкой фланцевых утолщений при вязкопластичности // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 99-106.

154. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Верхнеграничные расчеты технологии листовой штамповки // Вестник машиностроения. 2007. № 10. С. 54-57.

155. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Вязкопластическое формообразование оребрений // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 60-68.

156. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Изгиб с нагревом элементов оболочек // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 5. С. 17-21.

157. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Энергетические расчеты при вытяжке на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1. С. 280 -289.

158. Шевелев В.В., Яковлев С.П. Анизотропия листовых материалов и ее влияние на вытяжку. М.: Машиностроение, 1972. 136 с.

159. Шляхин А.Н. Оценка надежности технологических переходов глубокой вытяжки осесимметричных цилиндрических деталей без утонения //Вестник машиностроения. 1995. №4. С. 33 36.

160. Шляхин А.Н. Прогнозирование разрушения материала при вытяжке цилиндрических деталей без утонения // Вестник машиностроения. 1995. №5. С. 35 -37.

161. Шляхин А.Н. Расчет напряжений в опасном сечении при вытяжке без утонения цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. №6. С. 8 11.

162. Шофман JT.A. Теория и расчеты процессов холодной штамповки.

163. М.: Машиностроение, 1964. 365 с.

164. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение, 1986. 136 с.

165. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с.

166. Яковлев С.С., Нечепуренко Ю.Г., Суков М.В. Пластическое деформирование ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 9-14.

167. Яковлев С.С., Пилипенко О.В. Изотермическая вытяжка анизотропных материалов. М.: Изд-во Машиностроение, 2007. 212 с.

168. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 10. С. 63-69.

169. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Технологические параметры процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. № 2. С.

170. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Формирование разностенности осесимметричных деталей с фланцем при реверсивной вытяжке из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 101-105.

171. Яковлев С.С., Трегубов В.И., Нечепуренко Ю.Г. Глубокая вытяжка анизотропного упрочняющегося материала // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2005. №4. С. 38-44.

172. Baltov A., Savchuk A. A Rule of Anisotropik Harolening // Acta Mechanica. 1965. Vol.1. №2. p. 81-92.

173. Bhattacharyya D., Moltchaniwskyi G. Measurements of Anisotropy by the Ring Compression Test // J. Mech. Work. Technol. 1986. 13. №3. P. 325 330.

174. Korhonen A.S. Drawing Force in Deep Drawing of Cylindrical Cup with Flatnosed Punch // Trans. ASME J.Eng. Jnd. 1982. 104. №1. p. 29-37.

175. Korhonen A.S., Sulonen M. Force Requirements in Deep Drawing of Cylindrical Shell // Met. Sci. Rev. met. 1980. 77. №3. P. 515 525.

176. Lankford W.T., Snyder S.C., Bauscher J.A. New criteria for predicting the press performance of deep drawing sheets // Trans ASM. 1950. V. 42. P. 1197.

177. Lilet L., Wybo M. An investigation into the effect of plastic anisotropy and rate of work-hardening in deep drawing. // Sheet Metal Inds. 41. №450, 1964.

178. Mellor P.B., Parmar A. Plasticity Analysis of Sheet Metal Forming // Mech. Sheet Metal Forming Mater. Behav. and Deformation Anal. Proc. Symp. Warren, Mich. New York-London . 1977. P. 53 74.

179. Oiszak W., Urbanovski W. The Generalised Distortion Energy in the Theory of Anisotropic Bodies // Bull. Acad. Polon. Sci. -cl. IV. vol.5. №1. 1957. P. 29 45.

180. Wu M.C., Yeh W.C. Some Considerations in the Endochronic Description of Anisotropic Hardening // Acta. Mech. 1987. 69. №1. P. 59 76.

181. Wu M.C., Hong H.K., Shiao Y.P. Anisotropic plasticity with application to sheet metals // Int. J. Mech. Sci. 1999. 41, № 6. C. 703 724.

182. Yamada Y., Koide M. Analysis of the Bore-Expanding Test by the Incremental Theory of Plasticity // Int. J. Mech. Sci. Vol. 10. 1968. P. 1-14.

183. Zharkov V.A. Theory and Practice of Deep Drawing. London: Mechanical Engineering Publications Limited, 1995. 601 p.