автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Новые технологические процессы изготовления изделий ответственного назначения методами обработки давлением и методики их проектирования

На правах рукописи

ТРЕГУБОВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ОТВЕТСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ И МЕТОДИКИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2005

Работа выполнена на кафедре «Механика пластического формоизменения» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Овчинников Анатолий Георгиевич; доктор технических наук, профессор Субич Вадим Николаевич; доктор технических наук, профессор Кухарь Владимир Денисович

Ведущая организация - ОАО «Тульский научно-исследовательский технологический институт»

Защита состоится « 5 » апреля 2005 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, ГСП, просп. им. Ленина, д. 92,9-101).

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

Автореферат разослан « 18» февраля 2005 i.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В различных отраслях машиностроения нашли широкое применение осесимметричные изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству изготовления и эксплуатационным свойствам при снижении себестоимости их производства.

Корпусные цилиндрические детали, например, баллоны высокого давления, широко используются в технике. К таким изделиям предъявляются повышенные требования по надежности эксплуатации, так как они испытывают внутреннее давление до 30 МПа. С другой стороны, они должны иметь небольшую массу и быть удобными при работе в экстремальных условиях. Поэтому для их производства используются высококачественные стали, такие как 18ЮА, ЗОХМА, 20ХН4ВА, 12ХЗГНМФБА, ВП-30, и другие, обладающие высокими механическими характеристиками и способностью к формоизменению, однако низкую коррозионную стойкость.

В машиностроении на современном этапе находят широкое применение двухслойные материалы, т.е. материалы, в которых основной материал подвергается плакированию. Плакирующий слой, как правило, выполняет основную функцию - предохраняет изделие от коррозии. Процессы пластического формоизменения двухслойных материалов в настоящее время мало изучены.

В последние годы появилась потребность в изготовлении тонкостенных крупногабаритных цилиндрических деталей (длинной свыше 1 м) сложной формы специальной техники, к которым предъявляются высокие требования по геометрическим характеристикам и механическим свойствам. Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой и механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования. В то время как ротационная вытяжка позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность: величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке, что связано с созданием локального очага деформации.

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки в настоящее время используются эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются локальный характер формоизменения и механические свойства материала заготовки. Совершенно не изучен процесс ротационной вытяжки с разделением деформации, который обещает перспективы в отношении использования внутренних резервов деформирования, уменьшения силовых режимов и повышения качества изготавливаемых деталей.

В связи с этим возникла актуальная проблема повышения эффективности производства изготовления осесимметричных изделий на базе разработки технологических основ деформирования двухслойных материалов вытяжкой с утонением стенки на прессовом оборудовании и точных крупногабаритных тонкостенных деталей специальной техники ротационной вытяжкой на специализированных высокопроизводительных станках путем развития теории

пластического формоизменения, совершднсгвиванил возможностей этих про* РОС. ЙАЦНОНАЛЬНАЯ

цессов, повышения их экономической эффективности, эксплуатационных характеристик, установления взаимосвязи условий деформирования с обеспечением геометрической точности и формирования механических свойств материала изготавливаемой детали.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» Минобразования и науки Российской Федерации и грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований «Механика формоизменения ортотропных и изотропных упрочняющихся материалов при различных температурах и скоростях деформации» (фант № НШ-1456.2003.8), с тематическим планом научно-исследовательской работы ФГУП «ГНПП «Сплав», а также с рядом хоздоговорных работ с машиностроительными предприятиями Российской Федерации.

Цель работы: разработка научно обоснованных технологических решений изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки и разделением деформации изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления и тонкостенных крупногабаритных оболочек специальной техники) путем развития теории пластического формоизменения этих процессов, обеспечивающих заданное качество и надежность их эксплуатации (повышение коррозионной стойкости, геометрических характеристик, прочности), уменьшение трудоемкости и металлоемкости изделий, сокращение сроков подготовки производства новых изделий и методик их проектирования.

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

1. Разработать технологические основы изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением стенки двухслойных материалов с учетом механических характеристик основного и плакирующего слоев и ротационной вытяжкой с утонением стенки тонкостенных крупногабаритных оболочек коническими роликами с учетом локального очага деформации, величины фактической подачи ролика и разделения деформации. На основе математических моделей деформирования двухслойного материала при вытяжке с утонением стенки и ротационной вытяжки тонкостенных оболочек определить кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, формирование характеристик механических свойств детали в процессах пластического формоизменения, а также рассчитать предельные степени деформации в зависимости от условий эксплуатации изготавливаемого изделия.

2. Осуществить теоретические и экспериментальные исследования этих операций, в результате которых выявить влияние технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, толщины основного и плакирующего слоев, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения.

Установить особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации. В отличие от известных решений оценить предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования по степени использования ресурса пластичности.

3. Создать методики экспериментальных исследований и провести испытания механических характеристик ряда двухслойных материалов и трубных заготовок. Изучить изменение механических свойств малоуглеродистой стали 10 и многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА в зависимости от вида термической обработки и степени деформации при последующей ротационной вытяжке заготовки

4. Установить рациональные режимы формоизменения, обеспечивающие требуемые геометрические показатели качества изготавливаемых деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из малоуглеродистой стали 10, низколегированной стали 10ГН, многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА и алюминиевого сплава АМгб ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании.

5. Использовать результаты исследований в промышленности, для чего разработать методики по расчету и проектированию технологических процессов изготовления корпусов баллонов высокого давления из двухслойных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесиммет-ричных деталей на специализированном оборудовании, путем совершенствования существующих и создания новых технологических процессов, а также в учебном процессе при подготовке новых курсов, при выполнении исследовательских курсовых и дипломных проектов студентами, магистерских и кандидатских диссертационных работ.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов, ротационной вытяжки выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического тела; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки в исследуемых процессах формоизменения осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации и степени использования ресурса пластичности.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин (универсальная испытательная машина «МИ-РИ-200К», испытательные машины Р-5 и ГМС-50) и регистрирующей аппаратуры; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики и теории планирования эксперимента; рациональные интервалы изменения технологических параметров, обеспечивающие необходимые геометрические показатели качества цилиндрических деталей при ротационной вытяжке с утонением стенки, определялись итеративными методами

поиска оптимума.

Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также широким практическим использованием результатов работы в промышленности.

Автор защищает математическую модель формоизменения двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей с учетом механических характеристик основного и плакирующего слоев; математическую модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации и объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации; методики и результаты экспериментальных исследований механических характеристик ряда двухслойных материалов и трубных заготовок (характеристики кривых упрочнения и разрушения); результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов вытяжки с утонением стенки цилиндрических изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления) из двухслойных материалов и ротационной вытяжки коническими роликами тонкостенных цилиндрических деталей специальной техники; особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации; математические модели формирования геометрических показателей качества деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из малоуглеродистой стали 10, низколегированной стали 10ГН, многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА и алюминиевого сплава АМгб, изготовленных ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании; результаты экспериментальных исследований по влиянию вида термической обработки и степени деформации при ротационной вытяжке и вытяжке с утонением стенки на механические свойства изготавливаемых цилиндрических деталей из сталей 10, 10ГН, СП28, 30ХМА, 12ХЗГНМФБА, алюминиевого сплава АМгб. стали 10, полученной методом электрошлакового литья; алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей на специализированном оборудовании; новый технологический процесс получения заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х1Э вытяжкой, а также новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей различного назначения и профиля из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА, нержавеющей стали 09Х18Н10Т, алюминиевых сплавов АМгб, Д1 и стали 10, обеспечивающие эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления.

Научная новизна:

> разработаны технологические основы новых процессов изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением стенки двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки тонкостенных оболочек коническими роликами на базе развития теории пластического формоизменения двухслойных материалов в коническом канале и течения материала в локальном очаге деформации при ротационной вытяжке тонкостенных оболочек коническими роликами в предположении квазиплоской деформации и фактической подачи ролика;

> выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельные возможности формоизменения в зависимости от технологических параметров, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки, геометрических параметров заготовки и инструмента, толщины основного и плакирующего слоев, механических характеристик основного и плакирующего материалов при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных материалов и ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании коническими роликами;

> установлены зависимости изменения геометрических показателей качества изготавливаемых деталей (относительных величин наплыва, разностен-ности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) и их механических характеристик от технологических режимов ротационной вытяжки с утонением.

Практическая значимость.

• На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров вытяжки с утонением цилиндрических деталей ответственного назначения из двухслойных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей специальной техники на специализированном оборудовании коническими роликами.

• Экспериментально определены механические характеристики двухслойного материала 12ХЗГНМФБА+08Х1Э, позволяющие более точно определить силовые режимы, ожидаемые механические свойства изготавливаемой детали и предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением этого двухслойного материала.

• Экспериментально изучено влияние вида предварительной термической обработки и последующей ротационной вытяжки с различными степенями деформации на механические свойства получаемых цилиндрических деталей из стали 10.

• Экспериментально показано, что литые заготовки, полученные методом электрошлакового литья, могут быть использованы в качестве исходных заготовок для ротационной вытяжки корпусных осесимметричных деталей, изготавливаемых небольшими партиями.

Реализация работы.

•> Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали

12ХЭГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. Новые технологические процессы внедрены в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» с экономическим эффектом, полученным в результате повышения их качества и сокращения сроков подготовки производства.

❖ Разработаны новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА; гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т; цилиндрических деталей с двумя концевыми наружными утолщениями из алюминиевого сплава АМгб; цилиндрических деталей с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1; сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10; новые технологии ротационной вытяжки осесимметричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ из стали 10 при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления, которые внедрены в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» со значительным экономическим эффектом.

❖ Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются:

- при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Теория обработки металлов давлением», «Новые техпроцессы и оборудование» и «Технология листовой штамповки», при подготовке бакалавров направления 551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучаюшихся по направлению 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением», а также в научно-исследовательской paбofe студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов;

- при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров;

- по материалу диссертационной работы опубликованы 6 учебных пособий, из них 5 с грифом «Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов по университетскому и политехническому образованию в качестве учебного пособия для бакалавров техники и технологии направления 551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Апробация работы. Результаты исследований доложены на XXVII Всероссийской научно-технической конференции «Проектирование систем» (г. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана. РАРАН, 2000 г.); на Международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов» (г. Тула: ТулГУ, 2001 г.); на IV Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск: УГУ и РФФИ, 2001 г.); на Международной научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении» (г. Воронеж: ВГТУ, 2001 г.); на Международной научно-технической конференции

«Технологические системы в машиностроении» (г. Тула: ТулГУ, 2002 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск: РГАТА, 2002 г.); на Международной научно-технической конференции «Совершенствование процессов и оборудования обработки металлов давлением в металлургии и машиностроении» (Украина, г. Краматорск: ДЦМА. 2002 и 2003 гг.); на отчетной конференции - выставки подпрограммы 205 «Транспорт» научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (г. Москва: МАМИ, 2002 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Теория и практика производства листового проката» (г. Липецк: ЛГТУ, 2003 г.); на XXXIII Уральском семинаре «Механика и процессы управления» (г. Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2003 г.); на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства» (г. Москва: МГТУ «МАМИ», 2003 г ); на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Л.А. Толоконникова (г. Тула: ТулГУ, 2003 г.); на Третьей межвузовской научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы металлургии» (г. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003 г.); на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.); на семинарах РАРАН (г. Москва, 2003 и 2004 гг.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г Тула, 1998 - 2004 гг.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: монографий - 4 (2 монографии без соавторства); статей 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» - 30; статей в различных межвузовских сборниках научно-технических трудов - 21; учебных пособий с грифом УМО вузов по университетскому и политехническому образованию Минобразования и науки Российской Федерации - 5; авторских свидетельств и патентов - 5; из них статей без соавторства - 24. Общий объем - 99,7 печ. л., авторский вклад - 38,2 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. С.С. 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 269 наименований, 4 приложений и включает 255 страниц основного машинописного текста, содержит 175 рисунков и 47 таблиц. Общий объем - 371 страница.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе рассмотрено современное состояние теории и технологии изготовления цилиндрических заготовок и изделий методами глубокой вытяжки из однослойных и двухслойных материалов, ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей, сформулированы требования к их показателям качества, связанные с последующей обработкой давлением и эксплуатацией. Рассмотрено практическое использование ротационной вытяжки (РВ) для производства тонкостенных цилиндрических деталей. Намечены перспективные направления интенсификации процессов вытяжки с утонением стенки из двухслойных материалов и ротационной вытяжки, повышения качества изготавливаемых цилиндрических и осесимметричных деталей. Произведён анализ существующих и вновь разработанных схем ротационной вытяжки с оценкой их преимуществ и недостатков, определением области применения. Рассмотрены существующие методы анализа процессов обработки металлов давлением и критерии деформируемости.

Значительный вклад в развитие теории пластичности и методов анализа процессов обработки металлов давлением, теории глубокой вытяжки цилиндрических полуфабрикатов и их применения в промышленности внесли Ю.А. Алюшин, A.A. Богатое, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И, Губкин, Г.Я. Гун, Г.Д. Дель, A.M. Дмитриев, Г. Закс, В.А. Жарков, A.A. Ильюшин, Ю.Г. Калпин, J1.M. Качанов, В.Л. Колмогоров, В.Д. Кухарь, H.H. Малинин, А.Д. Матвеев, И.А. Норицин, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, И.П. Ренне, В.П. Романовский, Ф И Рузанов, Г. Свифт, Е.И. Семенов, Л.Г. Степанский, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, J1.A. Шофман и др. В трудах этих ученных разработаны и усовершенствованы методы анализа процессов пластического формоизменения, даны примеры их применения к анализу процессов обработки металлов давлением.

Вопросы теории и технологии изготовления многослойных материалов рассмотрены в исследованиях Г.Э. Аркулиса, М.Я. Бровмана, Ю.С. Додина, П.Ф. Засухи, В.Д. Корщикова, A.A. Ершова, В.К. Короля, В. Олыиака, И.Л. Перлина, Я. Рыхлевского, А.Л. Тарновского, В. Урбановского и др. Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов глубокой вытяжки, вопросы теории формоизменения двухслойных материалов в настоящее время практически не решены.

Значительный вклад в развитие теории и практики процесса ротационной вытяжки внесли советские ученые: В.Ф. Баркая, К.Н Богоявленский, А.И Вальтер, В.А. Голенков, В.В Смирнов, М. Сулиман, И.П. Ренне, И.И. Казакевич, В.Г. Капорович, В.И. Корольков, Н.И. Могильный, К.Д. Елин, В .В. Лапин, Е.А. Попов, С.Ю. Радченко, В.В. Рис, A.C. Чумадин, Л.Г. Юдин,

С.П. Яковлев и др., а также зарубежные исследователи: Б Авитцур, С. Кобая-ши, С.О. Колпакчиоглу, Э. Томасетт, С.Н. Уэллс, Ч. Янг и т.д.

Обзор научно-технической литературы показал, что теоретическое изучение процесса РВ с утонением осложняется наличием локальной деформации и объемным характером напряженно-деформированного состояния материала в пластической области. Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов ротационной вытяжки с утонением, вопросы теории формоизменения трубных заготовок, учитывающие локальный характер формоизменения заготовки, не решены. Большинство работ, посвященных теоретическим исследованиям процессов РВ цилиндрических деталей, выполнены в предположении, что удельные силы, действующие на рабочий инструмент, равны удельным силам при вытяжке с утонением стенки.

На основе проведенного обзора работ следует, что отсутствуют надёжные методы анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения от технологических параметров процесса РВ и схем обработки, а также методики расчёта и выбора рациональных технологических параметров для обеспечения заданных качественных характеристик изготавливаемых деталей. В результате анализа существующих и новых схем ротационной вытяжки установлено, что схемы ротационной вытяжки с разделением деформации обладают широкими технологическими возможностями и позволяют создать наиболее благоприятные условия деформирования для изготовления деталей высокого качества и различных типоразмеров.

Настоящая работа посвящена разработке научно обоснованных технологических решений изготовления осесимметричных изделий путем развития теории формоизменения при вытяжке с утонением стенки двухслойных материалов и ротационной вытяжки с утонением стенки и разделением деформации на базе совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнений связи между напряжениями и скоростями деформации и кинематически возможных скоростей течения материала в очаге деформации, удовлетворяющих граничным условиям.

Во втором разделе приведена математическая модель деформирования двухслойных материалов в условиях плоского деформированного состояния, которая позволила выполнить анализ напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных материалов.

Рассмотрена вытяжка с утонением цилиндрической заготовки из изотропного неупрочняющегося материала. Заготовка двухслойна из материалов с различными механическими свойствами (рис. 1).

Рис 1 Схема к расчету напряженного и деформированного состояния заготовки

Пусть отношение диаметра заготовки к толщине стенки £>3 / л'о »1. В этом случае принимаем течение материала в условиях плоской деформации. Простейшим из них является радиальное течение.

В цилиндрической системе координат р, в, г поле скоростей описывается выражениями

Кр = ^(р,е);К0 = О;К,=О.

Использование уравнения неразрывности позволяет найти вид зависимостей радиальной скорости Ур от координат р и в, скорости деформаций и их интенсивность:

Кр=Ф( 0)/р; (1)

Ф(9). _Ф(9). Ф'(0). . п. . п. т

Р Р Р

_-у/4Ф2(9) + Ф|2(9)

Тзр2

Уравнения связи между напряжениями и скоростями деформаций запишутся так:

2 к 2 °г е 2 £

Р 3 9 3^, 9 г г'

(3)

_ р - а| £ - °< £

тег-щ~Ч)г> ^zp-^zp.

где Ор,ое,о2,тр0,тО;:,тгр,о( - компоненты напряжений и их интенсивность. Из этих уравнений на основании уравнений (2) имеем Xgz = т,р = 0. Если материал не упрочняется: ст(=ст5,

то коэффициент пропорциональности в уравнениях (3) (д, = (коэффициент

жесткости) будет определяться выражением

„ J-

ц, =

л/Зд/4Ф2 (9) + Ф'2 (9)

Уравнения равновесия

1 Лр0 Ор-се

—+--+ -= 0;

Зр р 30 р

^бр | 1 дов | 2т9р ^ о Эр р 39 р

с учетом выражений (2) и условия несжимаемости материала принимают вид

i 1 ац,агР.

Ф 'р2 ао2 Зр эр р2 ge se '

= (4) 56 р 39 ае р ф зе

Если задать ц( в предположении равномерного по углу течения материала в клиновом канале, то коэффициент ц, определится по формуле

"■-А* (5>

где К0 - скорость перемещения пуансона.

Проинтегрировав второе уравнение системы (4) по 0 с учетом (1), получим

-о = 4рФ(0) + /(р). (6)

Подставив выражения (6) и (1) в первое уравнение системы (4), имеем

Ф"(0)-4Ф(0) = -2-^^. (7)

Р Ф

Уравнение (7) распадается на два:

Р d/(p) Р ф

= D (8)

Ф"(0) - 4Ф(0) = D. (9)

Общие решения для уравнений (9) и (8) будут иметь вид

Ф(д) = Ае2в + Ве~2<*- —; / = 3£>1пр + С, 4

а для а получим зависимость

ст = -4рФ(6)-р/)1пр-С. В дальнейшем при определении поля скоростей и напряжений все величины, относящиеся к слою металла I, обозначим индексом 1, а величины, относящиеся к слою II - индексом 2.

Определим компоненты напряжений по формуле (3):

арк =ак+ 2ц,^рА = -6Рк(Аке2в + Вке~2() - Dk /4)-$kDk Inp-Ск; a0¿ = ак + =-2$к(Аке2в + Bke~2Q - Dk/4)-pkDk\nP-Ck;

^Р0к = = - Вке~2в); к = 1,2.

Р

Отметим, что коэффициенты |i(1 и цг2 будут определяться по формулам, аналогичным (5):

,, ^1р2а0 2. о^2Р2(а-«о) о 2

Ц""2^б7"Р1Р ' 2V3K052 "Р2Р'

2V3K0O1 2ЫЪУ(р2

Задача сводится к нахождению восьми постоянных, Ak,Bk,Ck,Dk, где Л=1,2. Они определяются из следующих условий:

1. Постоянство расхода металла

ао а

/Кр1рЛ+ / Кр2р^ = -К0(61+52). О а0

2. Непрерывность радиальных скоростей течения металла на границе раздела слоев металла

^Р1(Р.«о) = КР2(Р'ао)-3,4. Непрерывность напряжений од на границе раздела слоев

°е1(Р'ао) = сте2(Р'ао)-Это условие дает два соотношения между искомыми неизвестными коэффициентами.

5. Непрерывность касательных напряжений, возникающих на границе раздела слоев металла,

*рв1(Р>а0) = 1:р02(Р>а0)-

6. На контактной поверхности заготовки с пуансоном реализуется закон трения Кулона:

Тр91 (Р=°) = -Д/7^91 (Р.О).

7. На контактной поверхности заготовки с матрицей реализуется закон трения Кулона:

■*р92(Р>а) = -^маег(Р>а) •

8. Учет изменения направления течения материала на входе в очаг пластической деформации:

стр1(Р2>а0) = ^=-&а0> если <°*2;

стр2(Р2>а) = «> ее™ ст.,! > аз2.

Здесь цду и ц/7 - коэффициенты трения на контактных поверхностях матрицы и пуансона соответственно.

Экспериментальные исследования волочения двухслойных труб показали, что разрушение наблюдается, как правило, в менее прочном слое металла. Поэтому исследование напряженного и деформированного состояний необходимо, прежде всего, начинать в этом слое. Изменение направления течения материала при входе в очаг деформации и выходе из него учитывается путем коррекции радиального напряжения стр с учетом разрыва касательной составляющей скорости течения материала на границе очага деформации по методу баланса мощностей.

Силу Р процесса можно определить следующим образом'

Р=Р^Р2 + Ртр>

где Р\ = п{(1[1 + 5] )Рху - сила в первом слое; Р2 = п(с!п + 251 + 52)Рх2 - сила во

Р2, ,

втором слое; Ртр =п\1/!с1п \ 1а01(р^|ф - сила трения на пуансоне; <1П - диа-

Р1

метр пуансона; 6] и б2 - толщина первого и второго слоев в готовом изделии

соответственно.

Запишем окончательные выражения для вычисления величин Рх1 и Pxj в первом и втором слоях двухслойного материала соогветственно: Pxl = -2Afilp¡[e2a° (cosa0 +sina0)-l]+ 2S1(31p][e_2ao(cosa0 -sina0)-l] +

3 су

+ [APl (- -lnPl) - C1 ]Plsin«о + -^'ga-oPl sina0;

Px2 = - 2А2Р>2Р\[е2а (cosa + sin a) - e2a° (cosa0 + sina0)] + + 252p2p][e_2a(cosa - sina) - e~2a° (cosao - sinag)] +

3 o i

+ [£>2P2(- - lnPl) - C2]pi(sina - sincx0) + -^-/gapj (sitia - sina0) -

В последних выражениях учитываются приращения напряжения ах, связанного с максимальным поворотом направления течения материала на выходе из очага деформации.

Средняя величина накопленной полной интенсивности деформации в каждом слое очага деформации определится по формулам

1 lnP2af0VW(e) + <I)í2(% In(cosao), E'lcp л/3а0 ПР1 о Ф)(6) л/3а0 '

1_. р2 « У4Ф^(6) + Ф'22(8)^ 1 cosa

е,2сп =--7=-,n Í - --О©-"7=-Ю-.

lZcp V3(a-a о) Pia0 ф2(0) Л(а-а0) cosa0

Имея в своем распоряжении кривые упрочнения материалов слоев, можно найти средние значения asicp и a^cp в очаге деформации по формулам

°s\cp = a0,2, + Q](*<\cp)ni> as2cp = °0,22 + Ql^ilcp)"1 и повторить решение задачи уже с учетом упрочнения материала.

Здесь Qi, Q2, «1 и л2 - константы кривых упрочнения основного и плакирующего слоев материала соответственно.

Полученное решение в скоростях течения материала может быть использовано для уточнения решения с новым коэффициентом жесткости = /(р,0) [37].

Напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов исследовались численно на ЭВМ в зависимости от коэффициента утонения ms = s\ / sq, угла конусности

матрицы a = 6...30° и условий трения на инструменте \уп = при

у.у - 0,05. Расчеты выполнены для двухслойного материала, механические характеристики которых приведены в работах [38, 39].

На рис. 2 приведены зависимости изменения относительной величины силы Р = P!\n{dx + a^SjOq 2 ] от угла конусности матрицы a при фиксированных значениях коэффициента утонения ms и коэффициента трения на пуансоне ц /7 = 2ц м =0,1 (= 0,05) соответственно.

«,8 I M

Pu

0.«

24 градус 3«

Выявлены оптимальные углы конусности матрицы в пределах 10...20°, соответствующие наименьшей величине силы при коэффициентах утонения ms < 0,75.

Предельные возможности процесса вытяжки с утонением стенки ограничиваются максимальным значением осевого напряжения ах в стенке детали на выходе из

очага деформации в слабом слое, которая не должна превышать величины сопротивления материала пластическому деформированию в условиях плоского деформированного состояния с учетом упрочнения

ахк азхк* =2а5*/л/з (10)

и допустимой степенью использования ресурса пластичности

Е' Л.А

Рис. 2 Зависимости изменения Р от а кривая 1 - т, = 0,6, кривая 2 - /я, =0,75,

кривая 3 - ms =0,9, двухслойная сталь 12ХЗГНМФБА+08Х1Э (Soi/îq = 0,25, ¿о = 4мм)

«i = Í

e,b£l"Pk

■s*.

(П)

Здесь к = 1,2 в зависимости от рассматриваемого слоя заготовки; е, -интенсивность деформации элементарного объема при входе в очаг деформации; ъ,„р=ъ1Пр(о1а1) - предельная интенсивность деформации; а - среднее

напряжение; е,„^=0^ехр(С/^а/а,); 0.к ; и^ - константы основного и плакирующего слоев материала, определяемые в зависимости от рода материала, согласно работам В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова; у - рекомендуемая величина степени использования ресурса пластичности.

На рис. 3 представлены зависимости изменения предельных коэффициентов утонения т$пр от угла конусности матрицы а

для двухслойной стали

12X3ГНМФБА+10X13 при фиксированных условиях трения на контактных поверхностях инструмента =2\1М =0,1; ^о=4 мм). Здесь кривая 1 соответствует величине

т5пр, вычисленной по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации; кривая 2 - величине тяпр, определенной по степени использования ресурса пластичности при Х = 1; кривая 3 - при х = 0,65; кривая 4 -при х = 0,25.

0,8

I o,í

nSnP

0,4

ОД

х-

1 Л

12

18

а

градус 30

Рис 3 Зависимости изменения m от a (801/j0 =0,25)

чпр

Установлено, что предельные возможности формоизменения при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей ограничиваются как максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации (10), так и степенью использования ресурса пластичности (11). Это зависит от механических свойств основного и плакирующего материала заготовки, технологических параметров, геометрии матрицы и условий трения на контактных поверхностях инструмента.

Анализ графических зависимостей и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы а предельный коэффициент утонения тзпр возрастает, т.е. ухудшаются условия утонения. С ростом коэффициента

трения на пуансоне снижается предельное значение коэффициента утонения т$пр. Этот эффект проявляется существеннее на малых углах конусности матрицы а.

Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования по определению механических свойств основного и плакирующего материалов двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х1Э [38, 39].

Проведены экспериментальные исследования силовых режимов вытяжки с утонением стенки двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 [47]. Полуфабрикаты для экспериментов изготовлялись из листовых заготовок диаметром 100,0 мм и толщиной стенки ¿0=4 мм вытяжкой с калибровкой стенки в матрицах с углом конусности 15° с последующим низкотемпературным отжигом

при температуре Т - 720° (время отжига составляло 1 час). Вытяжка осуществлялась на испытательной машине ГМС-50 в штампе в конических матрицах без прижима. При вытяжке с утонением стенки для всех опытов были следующие параметры инструмента: радиус закругления кромки пуансона = 5 мм; диаметр матрицы = 50 мм; высота рабочего пояска матрицы Ир=Ъ мм.

Для каждой группы фиксированных параметров проводилось по шесть опытов. За основу брались среднеарифметические данные силы. При расшифровке диаграмм «сила - путь» определялась величина силы процесса на стационарной стадии деформирования.

На рис. 4 представлены зависимости изменения относительных величин сил вытяжки с утонением стенки Р = Р /[п{с1\ + «1 )«10од2 ] Двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+10Х1Э от коэффициента утонения т3. Точками обозначены экспериментальные данные силы

Рэкс = Рэкс + )-у1ст0,22 ] • сплошная линия

соответствует результатам расчета Р.

Анализ экспериментальных и расчетных данных показывает, что относительные величины силы Р существенно зависят от коэффициента утонения т5 и хорошо согласуются. Максимальная величина расхождения теоретических и р экспериментальных данных не превышает 10 %.

В третьем разделе приводится разработанная математическая модель формоизменения трубной заготовки при ротационной вытяжке тонкостенных цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации, позволяющая выполнить анализ напряженного и деформированного состояний, силовых режимов ротационной вытяжки на специализированном оборудовании коническими роликами.

Изучение процесса ротационной вытяжки с утонением осложняется наличием локальной деформации и объемным характером состояния материала в пластической области.

2 I

Рассмотрим условные схемы взаимодействия деформирующего конического ролика с материалом заготовки при ротационной вытяжке деталей обратным и прямым способами (рис. 5 и 6). Геометрические характеристики ролика: радиус - Яр, угол контакта - ар; геометрические характеристики заготовки: текущий радиус заготовки в очаге де-

Рис 5 Схема очага деформации при ротационной вытяжке по обратному способу

Рис 6 Схема очага деформации при ротационной вытяжке по прямому способу

формации - Яв, толщина стенки - : геометрические характеристики детали: радиус - Яц, толщина - (к, радиус оправки - г0.

За один оборот заготовки ролик переместился на величину рабочей подачи 5. При обратном способе ротационной вытяжки фактическая подача металла 8ф в очаг деформации за один оборот будет равна величине рабочей подачи 8ф=Б независимо от величины утонения стенки.

При ротационной вытяжке аналогичной детали по прямому способу (рис. 6) недеформированная часть заготовки при деформации перемещается вдоль оси на величину

5' = 5(/0-/4)//0

в предположении, что вдоль осевой реализуется плоская деформация. Учитывая одинаковое направление перемещения недеформированной части заготовки и ролика, величину фактической подачи Яф металла в очаг деформации определим как разность указанных перемещений за один оборот заготовки:

= =

Из геометрических соображений нетрудно определить максимальный угол контакта 0в с заготовкой:

11/2

,ест Sфtgap<Ьt■, (12)

11/2

е„ =

2 БфИр^р Re (Re + Rp)

IRpAt

Заметим, что выражения (12) и (13) получены с учетом того, что величины At и Бф малы по сравнению с величиной Rp.

Угол 96. зависит от фактической подачи 5ф, изменения толщины стенки детали At, радиусов ролика Rp и заготовки Re и формы ролика (угла конусности роликаа).

Максимальная протяженность контакта ролика с заготовкой в осевом направлении l = Alctgap +Бф. Ширина зоны контакта в каждом сечении может

быть определены по формуле b = Re sin 0g.

Пластическая деформация под роликом проходит в сравнительно короткий промежуток времени Atep, необходимый для прохождения зоны контакта

материала заготовки с роликом. В течение этого промежутка времени материал течет под роликом в осевом направлении. Заметим, что угол контакта материала заготовки с роликом переменный по длине очага деформации.

Рассмотрим вопрос о распределении скоростей течения материала в очаге деформации при установившемся деформировании. Скорость вдавливания ролика в заготовку определяется в сечении заготовки, проведенном под углом в к линии центров:

^=Äe-G(<Dp+coe), где сор - угловая скорость ролика; юр = соeRe/Rp; сов - угловая скорость заготовки; (0в = 2пп; п - частота вращения шпинделя.

В цилиндрической системе координат р, 0, z, связанной с заготовкой, в зоне контакта ролика с металлом в каждом сечении z=const в очаге деформации радиальная скорость

=-F/{Cos0.

Запишем радиальную скорость в пластической области очага деформации в виде

Vr = -Re 6(co д + сой) Г~Г° cos9,

rK-tÖ

где г/с - радиус контактной поверхности в цилиндрической системе координат в плоскости г = const.

Уравнение линии контакта в цилиндрической системе координат в сечении : = const имеет вид

rk

Rd + ZtgCLp

cos 8

а радиальная скорость определяется следующим образом:

r~r0

-cos2 е.

К = ~(Rd + ' tga-p + г ■ tga„)8(о> „ + coe)—

r y y y Rj + z-tgap -r0 cos8

Примем, что в пластической области в цилиндрической системе координат реализуется квазиплоская деформация, т.е. ^ = 0; ^ * 0. Это предположение позволяет определить тангенциальную скорость Vq, учитывая, что при 0 = 0 Vq = F(r,0) = -авг:

0

8cos 0й/0

= + К> + шв + ¡&а „ (5л + г)](г - г0

Интегрируя уравнение несжимаемости материала, можно найти скорость Кг в очаге деформации. Для формулировки граничных условий рассмотрим вопрос о скорости течения материала из очага деформации. На рис. 7 показаны идеализированные сечения заготовки и ролика с образующим углом ар и нулевым радиусом закругления.

Принимается, что истечение начинается в тот момент, когда расстояние между поверхностью ролика и деталью /] = 1К + Бф ■ tga. Когда ролик

вдавливается в заготовку на величину 6, толщина стенки становится 1, площади заштрихованных областей равны между собой (плоская деформация -размер Ь практически не меняется в установившейся стадии деформирования). Принимая скорости потоков областей равными и местную толщину

Рис 7 Идеализированное сечение заготовки стенки ' заготовки изменяющей по и ролика при определении скорости течения лУге контакта согласно формуле . 8

'-'к +('0тек ~ <к)—< определим скорость истечения материала из очага деве

формации при г = 0:

Vr = V,

(tk+S(f,tgap)-1

ctga

р-

Используя условие несжимаемости

дУ2 _ дУг дг ~ дг

и граничные условия для У2 при 2 = 0, получим

Vz =9 (юр +cog)cos 6J

2Qf Rd+Stp-'gO-p+z-'gV-i

Rd + z • tgap - rQ ■ cos8

dz-

~(Rd + S,ptg<x p)Q{<s> p + G)e)ctga p

<р('к +S<f>tg<*p)

Л

В дальнейшем вычисляются компоненты скоростей деформаций по известным скоростям течения материала в цилиндрической системе координат:

4,=-

ЭУа

дг

V&

эе

OZ

-=Чг - ;

дг г г дв г 59 & & дг '

и их эквивалентная скорость деформации .

Подставляя уравнения пластического течения, устанавливающие связи между напряжениями и скоростями деформаций:

ог-а = 2ц£г, т^ц,^;

сте-о = 2ц,4е, t0z=n^ez; (15)

oz-a = 2n;E,z, тг, =n,£z,., в уравнения равновесия в цилиндрической системе координат, получаем систему уравнений для определения среднего напряжения в виде конечных разностей в соответствии с рис. 8, и разрешив каждое из которых относительно среднего напряжения, получим выражения для определения величины а(т,п). Здесь ц, = а1ср /СЗ-Е,,); a - среднее напряжение; а1ср - средняя величина интенсивности напряжения в очаге пластической деформации.

Рис 8 К определению скоростей деформации и напряжений

Известно, что на границе входа материала в очаг пластической деформации величина осевого напряжения равна нулю, т.е. аг = 0. Это условие позволяет определить распределение величин среднего напряжения а(т,п) на входе материала в очаг пластической деформации и напряжений аг, Стд, о. и т^, тд,, т^е (15), предварительно вычислив компоненты скоростей деформации по выражениям (14), среднюю величину накопленной интенсивности деформации в очаге пластической деформации:

£1 ср ^061 '

™ г 1

где Л/0б, - время обработки материальной точки в очаге деформации на /' -м обороте шпинделя; N2 - количество оборотов шпинделя, необходимое для прохождения материальной точки от входа в локальный очаг пластической деформации до его выхода.

Уравнение траектории для материальной точки при стационарном течении в локальном очаге пластической деформации при ротационной вытяжке коническим роликом запишется следующем образом:

<1г _ гс& _ сЬ

Время обработки материальной точки в очаге деформации на / -м обороте шпинделя вычисляется по формуле

&обг=$ф%ар/УКср> а средняя величина интенсивности напряжения а1ср в очаге деформации - по формуле

где ад 2 и А, п - условный предел текучести и константы кривой упрочнения исследуемого материала; Уцср - средняя величина скорости вдавливания ролика в заготовку; , - скорость вдавливания ролика в заготовку в г -м сечении;

1

Нв о

Накопленная интенсивность деформации рассматриваемой точки на выходе из локального очага пластической деформации определяется по выражению

Я*

е/ = ^ *>а А'обI ■ I

Величина повреждаемости материала со, при пластическом деформировании по деформационной модели разрушения вычисляется по формуле (11).

Информация о среднем напряжении и скоростях деформации вместе с кривой упрочнения материала позволяет рассчитать напряженное состояние в каждой точке очага деформации (см. рис. 8). Все перечисленные выше характеристики напряженного и деформированного состояний вычислялись численно с использованием метода конечных разностей.

Составляющие сил ротационной вытяжки определяются по формулам: радиальная Рк = ¡¡акГксЮыпЭсЬ, (16)

тангенциальная Рх =ЦоТ|0 0 ¿гсо5ввск,

гк

осевая Р'2 = ;

^ О

9 9

где ах=с,.8т 9 + ад соб Э + т^о бш 29;

2 2

о/?=агсо5 9 + адвт 9-х,.дБШ29; а'г = о2. С учетом составляющей силы трения осевая сила

где ц0- коэффициент трения между поверхностями заготовки и оправки.

Расчеты силовых режимов процесса ротационной вытяжки выполнены для трубной заготовки из стали 10 с наружным радиусом трубной заготовки =66,3 мм при толщине стенки трубы ?д=9 мм, диаметре ролика йр=220 мм;

частоте вращения шпинделя и =60 мин"1. Механические характеристики исследуемого материала: <т02 = 450 МПа; А= 340,5 МПа; и =0,79. Технологические параметры и геометрия ролика ротационной вытяжки изменялись в следующих диапазонах: степень деформации 8= 0,1...0,5; рабочая подача

5=0,5...1,5 мм/об; угол конусности ролика ар =10...30°; коэффициент трения на оправке цо=0,05...0,2.

На рис. 9 приведены зависимости изменения относительных величин радиальной Р[>, тангенциальной Рх и осевой Р~ составляющих сил от степени деформации £ при ротационной вытяжке одним роликом цилиндрических деталей. Здесь введены обозначения:

Ъ =Ря1{^е -0,5/0)/0вво0,2]; Рх = -о,5г0У0ева0,2];

Рг=РгИ(Кв- 0-5/о)'оев<То,2],

а точками обозначены результаты экспериментальных исследований.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением степени деформации рабочей подачи 5 и угла конусности ролика ар относительные

величины радиальных Рд, осевых Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил возрастают.

Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки указывает на их удовлетворительное согласование (до 15...20 %).

В работе выявлены особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки цилиндрических деталей с разделением деформации.

На рис. 10 представлена схема ротационной вытяжки с разделением деформации путем радиального смещения трех роликов, установленных в одной плоскости, имеющих различные углы рабочего конуса. Разделение деформации при такой схеме достигается установкой роликов с различной величиной зазора

Рис 9 Зависимости изменения относительных величин Рц, Рх, Р7. от степени деформации с для стали 10(а^, =20°, 5=1 мм/об, п =60 мин"', цо=0,15)

от оправки, причем ролик с наименьшим углом устанавливается с наибольшим зазором, а ролик, имеющий наибольший угол в комплекте, - с зазором, равным толщине стенки готовой детали на обрабатываемом участке. При такой установке деформирующие ролики при ротационной вытяжке образуют три последовательно расположенных неразрывных участка деформации, наклоненных к оси детали под различными углами. Деформирование на начальном участке осуществляется роликом с минимальным углом, а на последнем участке - роликом с максимальным углом Такой порядок расположения очагов деформации позволяет ограничить образование наплыва (а^,]), обеспечить более высокую

точность диаметральных размеров изготавливаемых деталей (а^з).

Рис 10 Трехроликовая схема ротационной вытяжки цилиндрических деталей с разделением деформации при радиальном смещении роликов' 1 - ролик, 2 - оправка, 3 - деталь

Важным условием обеспечения высокой точности при использовании схемы (рис. 11) является обеспечение равновесия радиальных сил:

РЮ=РЯ2 = РЮ- (17)

Приведенные выше соотношения позволяют рассчитать распределение суммарной степени деформации е (е = 1 - ^ / 'о) между роликами (£[, г2, £3 )■

Условие (17) не разрешается в явном виде относительно величин степеней деформации, поэтому искомые величины устанавливаются путем численных расчетов методом последовательных приближений.

Эта методика учитывает неравномерное распределение

давления на контактной поверхности ролика и заготовки, величины фактической подачи, геометрических параметров используемых роликов и трубной заготовки, технологических параметров процесса и упрочнения материала детали на соответствующем участке деформирования.

Рис 11 Схема очага деформации при ротационной вытяжке деталей гремя роликами, смещенными в радиальном направлении

Приближенная методика разделения деформации между роликами для трехроликой схемы деформирования рассмотрена в работе [18].

Величина радиальной составляющей силы в этом случае определяется по выражению (16), тангенциальная - по формуле

где />т1, Рх2, Рхз - тангенциальные составляющие сил на первом, втором и третьем роликах соответственно;

Pzl = ffaxl|e=esl drcosQeldz; Px2 = Я<*т2|в=е drcosBe2dz;

Лз = ffaT3|0=Bg3 drcosQg^dz;

6e], 0e2, 9e3 - углы контакта заготовки с первым, вторым и третьим роликами; ат], ст2, сттз - тангенциальные напряжения на первом, втором и третьем роликах соответственно.

Осевая сила на суппорт стана ротационной вытяжки вычисляется по выражению

где Pz\, Pz2, Pzз при z = 0 - осевые составляющие сил на первом, втором и третьем роликах соответственно;

''Al^el гкЪ®«2

Pz\ = í ¡ozX(r,Q)rdrdQ + \x0PRl- Pz2 = ¡ jcz2(r,eydrde + n0PR2;

r0 0 r0 0

rk3 0вз

PzJ= I !ог3(г,ву&<Я + ц0Рю,

r0 0

> °z2 > az3 " осевые напряжения на первом, втором и третьем роликах на выходе из очага деформации при г = 0 соответственно.

На рис. 12 представлены графические зависимости изменения относительных величин радиальной PR, тангенциальной Рх и осевой Pz составляющих сил от степени деформации е при ротационной вытяжке по 3-роликовой схеме ротационной вытяжки с разделением деформации цилиндрических деталей из стали 12ХЗГНМФБА при фиксированных значениях рабочей подачи S = 0,75 мм/об и углов конусности роликов (api = 15°; ар2 = api = 30°).

Параметры кривой упрочнения стали 12ХЗГНМФБА следующие: о02 = 950 МПа; Q= 348,3 МПа; п =0,538.

Здесь точками обозначены результаты экспериментальных исследований.

Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 12ХЗГНМФБА с наружным радиусом De =116,2 мм при толщине стенки трубы /д~6,05 мм, диа-

0,6 0,5

t 0,4

р

0,1

о

р р •

ч *

1 * Рт

• • 1

0,2

0,3 £М

0,5 0,6

Рис 12 Графические зависимости изменения относительных величин Рц, Рх, Р2 от степени деформации £ стали 12ХЗГНМФБА

метре ролика Dp = 280 мм; частоте вращения шпинделя «=75 мин'1; цо=0,15.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением степени деформации г, рабочей подачи S и трения цо относительные величины радиальных Рц, осевых Рг и тангенциальных Рх составляющих сил интенсивно растут.

Экспериментальные исследования ротационной вытяжки производились на 3-роликовом станке модели В-280М. Стан оснащен 3-роликовой кареткой с гидравлическим приводом осевого перемещения. Ротационная вытяжка деталей осуществлялась по схеме с разделением очага деформации путем радиального смещения конических роликов. Заготовки были подвергнуты ротационной вытяжке с различными степенями деформации в диапазоне от 30 до 60 % и величинами рабочей подачи в диапазоне от 0,5 до 1 мм/об.

В процессе обработки деталей производилась регистрация замеров трех составляющих сил ротационной вытяжки: радиальной Pr, осевой Р~ и тангенциальной Р\. Тангенциальная сила Рх определялась косвенным путем по замерам разности мощностей потребляемой электроприводом при обработке детали и при холостом вращении оправки с деталью. Для замеров осевой Pz и радиальной Рд нагрузок при ротационной вытяжке применительно к станку В-280М были разработаны и изготовлены гидроподушки [56].

Результаты экспериментальных работ показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, не превышающую 15 %. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что ротационная вытяжка с использованием 3-роликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных и осевых сил деформирования на 25...30 % по сравнению с аналогичными схемами обработки без разделения деформации. Величина тангенциальной составляющей силы ротационной вытяжки не зависит от используемой схемы обработки.

Предельные возможности процесса ротационной вытяжки с утонением стенки оценивались допустимой величиной степени использования ресурса пластичности по выражению (11). Установлено, что с увеличением угла конусности ролика ар и рабочей подачи S предельная степень деформации z„p

увеличивается, т.е. улучшаются условия деформирования.

Четвертый раздел посвящен экспериментальным исследованиям геометрических показателей качества тонкостенных цилиндрических деталей при их ротационной вытяжке на специализированном оборудовании.

Построение теоретических моделей для определения показателей качества цилиндрических деталей при ротационной вытяжке не представляется возможным. В работе методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели изменения геометрических показателей качества цилиндрических деталей из малоуглеродистой стали 10 и многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА, получаемых ротационной вытяжкой с разделением деформации на специализированном оборудовании.

При экспериментальном исследовании формирования показателей качества цилиндрических деталей, изготавливаемых ротационной вытяжкой, в качестве выходных переменных (функций отклика) были приняты:

- относительная величина наплыва Иц,

Ън =ЮЛя_/'0>

- относительная разностейность детали 8,,

Ь,=Ь,!Ь{исх 100 %,

- относительная величина отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения ,

где 5, = /тах - /тш ; = ^ - Г^ш; 'тах и 'гшп " максимальная и минимальная толщины изготавливаемой детали; /^ах и /^¡т ■ максимальная и минимальная толщины исходной трубы; - внутренний диаметр получаемой детали; ¿¿^ -й0\ с10 - диаметр оправки; % - высота наплыва; к^ =1ц - Гц; //у -максимальная толщина стенки детали в зоне образования наплыва; ^ - толщина стенки исходной заготовки.

В качестве входных переменных предлагается выбрать факторы, характеризующие технологические параметры процесса ротационной вытяжки, к которым относятся степень деформации е, величина рабочей подачи 5, частота вращения заготовки и и радиус закругления ролика г. Остальные факторы принимались как условия опыта и при проведении экспериментальных исследований не изменялись.

Для проведения экспериментальных исследований заготовки из стали 10 подвергались предварительной калибровке и последующей механической обработке, а заготовки из стали 12ХЗГНМФБА - механической обработке. Основные размеры исходных заготовок представлены в табл. 1.

Таблица 1

Геометрические характеристики исходных заготовок

Материал заготовки с1вн, мм ?0, мм

Сталь 12ХЗГНМФБА 116,2 6,05

Сталь 10 210,8 9,2

Для проведения экспериментальных исследований был выбран план Рехтшафнера. В табл. 2 приведены уровни и интервалы варьирования технологических параметров процесса ротационной вытяжки в натуральных значениях. Для каждой группы фиксирования параметров проводилось по шесть опытов. При определении границ области эксперимента использованы значения факторов, установленные в предварительно проведённых экспериментальных исследованиях.

Связь натуральных и кодированных значений факторов осуществляется по следующим формулам:

Х,0 = (-^/тах АЛ', = (Х1тах ~Х,тт)!%

х, =(*,-*,„)/ДХУ, Х,=хгЬХ, + Хл,

где Х,о - значение фактора на основном уровне в натуральном масштабе; х,, X, - значение факторов в кодированном и натуральном масштабах; АХ, - интервал варьирования фактора в натуральном масштабе.

Таблица 2

Уровни и интервалы варьирования технологических параметров процесса ротационной вытяжки

Х4

Обозначение факторов Е , % мм/об п, мин"1

Сталь 10 Сталь 12ХЗГНМФБА мм

Основной уровень 0 45 0,75 75 110 6

Интервал варьирования 15 0,5 25 40 3

Нижний уровень -1 30 0,5 50 70 3

Верхний уровень +1 60 1,0 100 150 9

Согласно данному плану эксперимента была проведена серия опытов. После проверки значимости коэффициентов уравнений регрессии по / -критерию Стьюдента из этих зависимостей были исключены незначимые коэффициенты и произведен перерасчет моделей с проверкой их адекватности по критерию Фишера при принятом уровне значимости, равном 5 %.

Выбор указанных диапазонов режимов обработки и параметров инструмента обусловлен широким их использованием в практике. Для замеров диаметров деталей использовались приборы индикаторного типа. Цена деления индикатора составляла 0,01 мм.

Регрессионные зависимости исследуемых параметров приведены в табл. 3.

Таблица 3

Уравнения регрессии для определения величин и Л^

при ротационной вытяжке цилиндрических деталей

Материал Уравнения регрессии

Сталь 12ХЗГНМФБА Ин = 0,30297 + 0,055736*) + 0,020608*2 + 0,022496*3 +0,032534л,*2 --0,026091-4*3 -0,013824д|Л4 +0,02267дг2л3 +0,022167х2х4 + 0,052577*^

8, = 62,665-18,925x1 + 3,2988х2 -4,0648*3 -3,67х4 -- 2,9994*3*4 - 6,8136*3

5д = 0,641 - 0,044*, - 0,260*2 + 0,021*3 + 0,106*4 --0,064*1*2 -0,076*1*3 -0,056*2*3 +0,015*3*4 -0,187*3

Сталь 10 Ля =0,78508 + 0,096112*1 + 0,20757 *2 + 0,030199 *3 + 0,066196*,*, + + 0,041228*,*3 +0,056371*2*3 +0,053921*3*4 +0,041589*^ +0,040445*^

8, =60,146-7,6086*, +6,9674*2 -4,6891*3 -5,9397*4 --1,5507*2*3 - 6,002*3*4

=0,114-0,023*1 -0,12*2 -0,048*3+0,061*4 --0,018*,*2 +0,019*2*3 +0,009*2*4 +0,047*|

Полученные зависимости позволяют оценить влияние различных сочетаний исследуемых технологических факторов на показатели качества.

Оптимизация регрессионных зависимостей позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых относительные величины изменения относительной разностенности детали 5(, отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения и наплыва А// будут минимальны.

Пятый раздел посвящен экспериментальному изучению вопроса формирования механических свойств материала деталей при ротационной вытяжке с утонением стенки.

В работе построены математические модели изменения механических свойств горячекатаных труб (одд, og, 65) из стали 12ХЗГНМФБА после закалки при температуре 910 °С (выдержка 1 час) в зависимости от температуры отпуска заготовки (при температурах 450, 500, 550, 600, 650, 700 °С, выдержка 3 часа) и степени деформации при ротационной вытяжке (суммарная степень деформации 40, 60, 80 %).

Ротационная вытяжка с разделением очага деформации между роликами осуществлялась на станке для ротационной вытяжки модели СХП-2. Станок оснащен 3-роликовой кареткой с гидравлическим приводом осевого перемещения. В качестве давильных элементов использовались три ролика диаметрами D =220 мм с радиусами закругления ролика г-3 мм; высотой калибрующего

пояска 6=3 мм; рабочим углом первого ролика а^ =15°, второго и третьего -

ар2 ~арЗ =30°; задними углами а, = 30°. За первый проход реализовалась

суммарная степень деформации е =40 %, за второй - £ =60 % и за третий -е = 80 %. Режимы обработки: частота вращения п= 125 мин"1, шаг подачи 5=1,0 мм/об. После проведения ротационной вытяжки с различными степенями деформации заготовки подвергались низкотемпературному отжигу при Тотж =400°С для снятия внутренних напряжений.

Получены регрессионные зависимости для условного предела текучести од 2 ■ временного сопротивления ов и относительного максимального удлинения 85 образца в направлении образующей трубных деталей.

Результаты исследований использованы при проектировании новых технологических процессов ротационной вытяжки осесимметричных изделий ответственного назначения с повышенными прочностными свойствами.

Выполнены экспериментальные исследования механических свойств в зависимости от вида предварительной термической обработки и последующей ротационной вытяжки с различными степенями деформации, изготавливаемых цилиндрических деталей из стали 10. Экспериментальные исследования показали возможность использования стали 10 в качестве исходного материала для ротационной вытяжки корпусных деталей с предварительной нормализацией заготовок и последующим упрочнением при пластическом деформировании.

Выполнены экспериментальные исследования по возможности применения трубных заготовок из стали 10, полученных методом электрошлакового литья, для изготовления осесимметричных деталей с переменной толщиной стенки. Показано, что эти заготовки могут быть использованы в качестве ис-

ходных заготовок для ротационной вытяжки корпусных осесимметричных деталей, изготавливаемых небольшими партиями [19].

В шестом разделе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных материалов (корпусов баллонов высокого давления) и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей на специализированном оборудовании с использованием существующих и новых схем ротационной вытяжки с разделением деформации.

Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. Новый технологический процесс внедрен в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» с экономическим эффектом, полученным в результате сокращения сроков технологической подготовки производства, обеспечения качества, снижения трудоемкости изготовления и металлоемкости изделия.

Разработаны конкурентоспособные технологические процессы ротационной вытяжки цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА, цилиндрических деталей с двумя концевыми наружными утолщениями из алюминиевого сплава АМгб, сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10.

Новые технологические процессы изготовления цельнометаллической конструкции корпуса головной части позволили уменьшить трудоемкость изготовления на 45 %; снизить металлоемкость производства до 37 %; повысить качество и надежность изготавливаемых деталей за счет исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Разработан и внедрен вариант изготовления детали с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1 методом ротационной вытяжки, который состоит из 7 операций вместо 17 по существующему технологическому процессу.

Создан новый технологический процесс ротационной вытяжки гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т. Принятые параметры ротационной вытяжки и использование схемы с разделением деформации позволили в 4...5 раз снизить разностенность изготавливаемой детали по сравнению с исходной и обеспечить заданные технические требования.

Разработан и внедрен новый технологический процесс изготовления сложнопрофильной детали из малоуглеродистой стали 10 методом ротационной вытяжки и ротационного обжима. Вышеуказанная технология позволила сократить 4 прессовых операции - 2 химические и 2 термической обработки, заменив их одной комплексной формообразующей операцией.

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» и «Механика процессов пластического формоизменения» для бакалавров техники и технологии направления 551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 651400 «Машино-

строительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение и состоящая в разработке научно обоснованных технологических решений изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки и разделением деформации изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления и тонкостенных крупногабаритных оболочек специальной техники) путем развития теории пластического формоизменения этих процессов, обеспечивающих заданное качество и надежность их эксплуатации (повышение коррозионной стойкости, геометрических характеристик, прочности), уменьшение трудоемкости и металлоемкости изделий, сокращение сроков подготовки производства новых изделий и методик их проектирования.

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

1. Разработана новая математическая модель формоизменения двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей с учетом механических характеристик основного и плакированного слоев, позволившая установить влияние геометрических параметров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки на кинематику течения, напряженно-деформированное состояние заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения.

Показано, что с уменьшением величин р и 0 радиальная скорость Ур возрастает, приближаясь к значению скорости перемещения пуансона У0, а увеличение угла конусности матрицы а и уменьшение коэффициента утонения т$ сопровождаются ростом относительного радиального ар и снижением тангенциального с?д напряжений (по абсолютной величине).

Выявлены оптимальные углы конусности матрицы в пределах 10. ..20°, соответствующие наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения т5 < 0,75. Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения смещается в сторону больших углов. Изменение условий трения на контактной поверхности пуансона существенно влияет на относительную величину силы Р.

Установлено, что с увеличением угла конусности матрицы а и уменьшением коэффициента трения на пуансоне предельный коэффициент утонения ттр возрастает. Предельные возможности формоизменения при вытяжке с

утонением стенки цилиндрических деталей ограничиваются как максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации, так и степенью использования ресурса пластичности. Это зависит от

механических свойств основного и плакирующего материала заготовки, технологических параметров, геометрии матрицы и условий трения на контактных поверхностях инструмента.

Экспериментально определены константы кривых упрочнения и разрушения двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х1Э. Сопоставлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по силовым режимам процесса вытяжки с утонением стенки двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 в конических матрицах, показавшие на удовлетворительное их согласование (до 10 %).

2. Разработана новая математическая модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации, фактической подачи металла в очаг пластической деформации и упрочнения материала. В отличие от известных решений при анализе кинематики течения материала в очаге пластической деформации принято, что процесс реализуется в условиях квазиплоской деформации, т.е. рассматривается течение материала в плоскости, перпендикулярной оси г, и учитываются соответствующие величины касательных напряжений. При анализе силовых режимов ротационной вытяжки не используются данные о распределении давления на контактной поверхности ролика и заготовки, рассчитанные при вытяжке с утонением стенки в процессе изготовления аналогичной детали.

Установлено влияние степени деформации е, угла конусности ролика ар, рабочей подачи геометрических размеров исходной трубной заготовки

и ролика на геометрические размеры очага пластической деформации, кинематику течения материала в очаге пластической деформации, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы ротационной вытяжки цилиндрических деталей.

Выявлены особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки цилиндрических деталей с разделением деформации. Предложена методика расчета распределения суммарной степени деформации между тремя роликами, установленными в одной плоскости, имеющими различные углы рабочего конуса для новой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации.

Показано, что с увеличением степени деформации б , рабочей подачи 5 и уменьшением угла конусности ролика ар величины радиальных Рр, осевых

Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил растут. При обработке деталей по схеме с разделением деформации радиальная Р^ и осевая Р2 составляющие силы имеют меньшие значения по сравнению с обработкой указанных деталей по однороликовой схеме обработки. Ротационная вытяжка с использованием трёхроликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных Рц составляющих сил деформирования на 25...30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации. Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки указывает на их удовлетворительное согласование (до 15%).

Определены предельные возможности формоизменения ротационной вытяжки коническими роликами цилиндрических деталей по степени использо-

вания ресурса пластичности в зависимости от геометрических параметров ролика и технологических режимов обработки.

3. Методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели изменения геометрических показателей качества цилиндрических деталей (относительных величин наплыва, раз-ностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из низколегированной стали 10ГН и алюминиевого сплава АМгб, изготовленных методом ротационной вытяжки с использованием роликов открытой и закрытой калибровки и схемы ротационной вытяжки с разделением деформации от степени деформации е и величины рабочей подачи 5. Получены также математические модели изменения геометрических показателей качества цилиндрических деталей из малоуглеродистой стали 10 и многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА, изготавливаемых ротационной вытяжкой с разделением деформации на специализированном оборудовании, от степени деформации е, величины рабочей подачи 5, числа оборотов вращения заготовки п и относительного радиуса закругления ролика г. Оптимизация полученных регрессионных зависимостей позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых величины относительного наплыва, раз-ностенности детали, отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения будут минимальны.

4. Экспериментально установлены влияние схем деформирования, степени деформации, геометрии рабочего инструмента (ролика), режимов термической обработки на изменения механических свойств (ао2> °в> ^5) яля Р"Да материалов, таких сталей как 10, 10ГН, СП28, 30ХМА, 12ХЗГНМФБА и алюминиевого сплава АМгб при ротационной вытяжке. Результаты исследований аппроксимированы аналитическими зависимостями.

Экспериментальные исследования показали возможность использования стали 10 в качестве исходного материала для ротационной вытяжки корпусных деталей с предварительной нормализацией заготовок и последующим упрочнением при пластическом деформировании. Трубные заготовки из стали 10, полученные методом электрошлакового литья, могут быть использованы в качестве исходных заготовок для ротационной вытяжки корпусных осесимметрич-ных деталей с переменной толщиной стенки, изготавливаемых небольшими партиями.

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных материалов (корпусов баллонов высокого давления) и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей на специализированном оборудовании с использованием существующих и новых схем ротационной вытяжки с разделением деформации.

5. Разработаны новые технологические процессы изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью, а также новые конкурентоспособные технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей различной геометрии из многокомпонентной стали

12ХЗГНМФБА, нержавеющей стали 09Х18Н10Т, алюминиевых сплавов АМгб и Д1, стали 10 при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления, которые внедрены в опытном производстве на ФГУП «ГНПП Сплав».

Методики по проектированию технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей использованы также на ОАО «ТНИТИ» (г. Тула), ОАО «ФНПЦ «Станкомаш» (г. Челябинск) и ФГУП «Челябинский авто-матно-механический завод» при создании новых технологических процессов изготовления осесимметричных изделий специального назначения из сталей 10, 35, ВП-30 и алюминиевых сплавов АМг5М и АМгбМ.

Материалы диссертационной работы также использованы в учебном процессе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Трегубов В.И. Конструктивные особенности и технологические методы изготовления баллонов высокого давления // Оборонная техника. - М.: НТЦ «Информтехника», 1999. - №11 - 12. - С. 77 - 82.

2. Тутышкин Н.Д., Трегубов В.И. Технологическая механика: Учеб. пособие. - Тула: ТулГУ. - Тульский полиграфист, 2000. - 195 с.

3. Изменение механических свойств горячекатаных труб из стали 12ХЗГНМФБА при ротационной вытяжке / В.И. Трегубов, В.А. Корольков, Е.А. Белов, В.В. Гаевский // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2001. - Часть 2. - С. 224 - 226.

4. Комплексные задачи теории пластичности / Н.Д. Тутышкин, А.Е. Гвоздев, В.И. Трегубов, Ю.В. Полтавец, Е.М. Селедкин, A.C. Пустовгар; Под. ред. Н.Д. Тутышкина, А.Е. Гвоздева. - Тула: Тульский полиграфист. - 2001. -377 с.

5. Трегубов В.И. Изготовление и технологическое прогнозирование механических свойств материала баллонов высокого давления // Известия ТулГУ. Серия. Проблемы специального машиностроения. Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов». - Тула: ТулГУ, 2001. - Часть 1. - С. 439443.

6. Тутышкин Н.Д., Трегубов В.И., Травин В.Ю. Усовершенствованная методика проектирования технологии изготовления корпусных деталей современных конструкций // Известия ТулГУ. Серия. Проблемы специального машиностроения: Материалы докладов международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов». -Тула: ТулГУ, 2001. - Часть 1. - С. 443-447.

7. Яковлев С.С., Трегубов В.И., Белов А.Е. Математические модели формирования показателей качества деталей при ротационной вытяжке // Сборник трудов IV Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов». - Ульяновск: УГУ и РФФИ, 10-12 декабря 2001. -С. 45-46.

8 Трегубов В.И., Белов А.Е., Яковлев С.С. Вопросы качества изготовления цилиндрических деталей ротационной вытяжкой // Сборник докладов Международной научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении», посвященной памяти В.В. Ершова, 15-16 ноября 2001 года. - Воронеж: Воронежский государственный технический университет. - 2001. - С. 47-48.

9. Трегубов В.И., Белов А.Е., Корольков В.А. Изменение механических свойств при ротационной вытяжке цилиндрических деталей // Межвузовский сборник научных трудов «Аэродинамика, механика и технология авиастроения» - Воронеж: Воронежский государственный технический университет. -

2001.-С. 56-60.

10. Трегубов В.И , Белов А Е. Особенности обеспечения линейных размеров при ротационной вытяжке деталей с кольцевыми утолщениями // Технологические системы в машиностроении: Труды Международной научно-технической конференции, посвященной памяти выдающихся ученых И.А. Коганова и С.И. Лашнева. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 417-420.

11. Трегубов В.И., Травин В.Ю. Принципы проектирования многооперационной технологии вытяжек корпусных изделий с высокими эксплуатационными характеристиками // Технологические системы в машиностроении: Труды Международной научно-технической конференции, посвященной памяти выдающихся ученых И.А. Коганова и С.И. Лашнева. - Тула: ТулГУ, 2002. -С. 399-403.

12. Влияние технологических параметров на ожидаемые механические свойства цилиндрических изделий при вытяжке с утонением стенки / Ю.Г. Не-чепуренко, A.B. Черняев, H.H. Проскурякова, В.И. Трегубов // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ,

2002. -Часть 1,- С. 287-289.

13. К вопросу исследования кинематики, напряженного и деформированного состояний при вытяжке с утонением стенки заготовки из неупроч-няющегося двухслойного материала / С.П. Яковлев, В.И. Трегубов, К.С. Рем-нев, Р.Г. Панфилов // Известия ТулГУ. Машиностроение. - Тула: ТулГУ, 2002. - Вып. 7. - С. 171-181.

14. Новый подход к анализу процесса вытяжки с утонением стенки не-упрочняющегося двухслойного материала / С.П. Яковлев, В.И. Трегубов, К.С. Ремнев, Р.Г. Панфилов // Технологические системы в машиностроении: Труды Международной научно-технической конференции, посвященной памяти выдающихся ученных И.А. Коганова и С И Лашнева. - Тула: ТулГУ, 2002. -С. 408-411.

15. Опыт внедрения технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей / H.A. Макаровец, В.И. Трегубов, Е.А. Белов, С.П. Яковлев // Кузнечно-штамповочное производство, 2002. - №8. - С. 24-29.

16. Силовые и деформационные параметры вытяжки с утонением стенки двухслойного материала / С.П Яковлев, В.И. Трегубов, К.С. Ремнев, Р.Г. Панфилов // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2002. - Часть 2. - С. 106-117.

17. Трегубов В.И. К выбору схемы ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании // Механика деформируе-

мого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2002. -Часть 1.-С. 96-105.

18. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании. - Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. - 148 с.

19. Трегубов В.И. Экспериментальные исследования возможности использования литой заготовки из стали 10 для ротационной вытяжки // Известия ТулГУ. Машиностроение. - Тула: ТулГУ, 2002. - Вып. 7. - С. 128-133.

20. Трегубов В.И., Белов А.Е. Вопросы точности внутренних диаметральных размеров цилиндрических деталей при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Машиностроение. - Тула: ТулГУ, 2002. - Вып. 7. - С. 97-104.

21. Трегубов В.И., Белов А.Е. Образование наплыва при ротационной вытяжке цилиндрических деталей // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2002. - Часть 1. - С. 164-173.

22. Трегубов В.И., Белов А.Е., Яковлев С.С. Исследование влияния технологических параметров ротационной вытяжки на геометрические характеристики цилиндрических деталей // Вестник машиностроения. - 2002. - №10 -С. 55-58.

23. Трегубов В.И., Белов А.Е., Яковлев С.С. Математические модели формирования показателей качества цилиндрических деталей из сплава АМгб при ротационной вытяжке на специализированном оборудовании // Совершенствование процессов и оборудования обработки металлов давлением в металлургии и машиностроении: Тематический сборник научных трудов. - Украина, Краматорск: ДЦМА, 2002. - С. 254-259.

24. Трегубов В.И., Белов Е.А., Яковлев С.С. Влияние схемы ротационной вытяжки на качественные характеристики цилиндрических деталей // Куз-нечно-штамповочное производство. - 2002. - № 9 . - С. 28-34.

25. Математические модели формирования наплыва при ротационной вытяжке цилиндрических деталей / В.И. Трегубов, А.Е. Белов, М.В. Ларина, С.С. Яковлев // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2003. - Часть 2. - С. 177-184.

26. Трегубов В.И. Новая технология ротационной вытяжки осесиммет-ричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2003. -Часть 2. - С. 66-70.

27. Теория обработки металлов давлением. Часть I. Основы теории пластичности и ползучести: Учеб. пособие / В.И. Трегубов, С.П. Яковлев, В.Н. Чу-дин, С.С. Яковлев. - Тула: Тул. гос. ун-т. - 2002. - 152 с.

28. Теория обработки металлов давлением. Часть II. Методы анализа процессов пластического формоизменения: Учеб. пособие / С.П. Яковлев, Я.А. Соболев, В.И. Трегубов, В.Н. Чудин. - Тула: Тул. гос. ун-т - 2002 - 146 с.

29. Теория обработки металлов давлением. Часть III. Механика процессов пластического формоизменения: Учеб. пособие / С.П. Яковлев, В.И. Трегубов, Я.А. Соболев, С.С. Яковлев. - Тула: Тул. гос. ун-т. - 2002. - 148 с.

30. Трегубов В.И. Теория обработки металлов давлением. Часть VI Механика пластического формоизменения двухслойной заготовки при вытяжке с утонением: Учеб. пособие. - Тула: ТулГУ, 2003. - 108 с.

31. Трегубое В.И. Влияние механических и физико-структурных свойств материала на эксплуатационные характеристики баллонов высокого давления // Оборонная техника. - М.: Информтехника. - 2003.- № 7.- С. 96-99.

32. Трегубое В.И., Тутышкин Н.Д. Расчет технологических параметров нестационаргого процесса вырубки осесимметричных заготовок из листового материала // Оборонная техника. - М: Информтехника. - 2003. - № 7. - С. 99103.

33. Математические модели изменения внутренних диаметральных размеров деталей при ротационной вытяжке / В.И. Трегубов, А.Е. Белов, М.В. Ларина, С.С. Яковлев // Теория и практика производства листового проката: Сборник научных трудов. Часть 2. - Липецк: ЛГТУ, 2003. - С. 205-211.

34. Математические модели изменения механических свойств горячекатаных труб из стали 12ХЗГНМФБА при ротационной вытяжке на специализированном оборудовании / В.И. Трегубов, В.А. Корольков, А.Е. Белов, С.С. Яковлев // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). - 2003. - № 4. - С. 27 - 31.

35. Предельные возможности формоизменения при вытяжке с утонением стенки двухслойного материала / В.И. Трегубов, С.С. Яковлев, К.С Ремнев, Р.Г. Панфилов // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2003 - Вып. 2. - С. 66-71.

36. Ремнев К.С., Трегубов В.И., Яковлев С.С. Влияние параметров двухслойного неупрочняющегося листового материала на силовые режимы вытяжки с утонением стенки // Механика и процессы управления. Серия. Технология и машины обработки давлением: Труды XXXIII Уральского семинара - Екатеринбург: Уральское отделение РАН. - 2003. - С. 18-22.

37. Силовые и деформационные параметры вытяжки с утонением стенки двухслойного материала / С.П. Яковлев, В.И. Трегубов, К.С. Ремнев, Р.Г. Панфилов // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2003. - Часть 2. - С. 106-117.

38. Трегубов В.И. Изготовление баллонов высокого давления из высокопрочных двухслойных материалов вытяжкой - М.: Машиностроение-1, Изд-во «Тульский полиграфист», 2003. - 164 с.

39. Трегубов В.И. Механические характеристики листовой горячекатаной стали 12ХЗГНМФБА плакированной сталью 08X13 // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: ТулГУ, 2003. - Вып. 2. - С. 146-152.

40. Трегубов В.И. Новый технологический процесс ротационной вытяжки цилиндрических деталей с концевыми утолщениями // Теория и практика производства листового проката: Сборник научных трудов. - Часть 2. - Липецк: ЛГТУ, 2003.-С. 201-205.

41. Трегубов В.И. Технология ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями // Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. -М.: МГТУ «МАМИ», 2003. - С. 125-129.

42. Трегубов В.И., Белов А.Е., Ларина М.В. Изменение разностенности цилиндрических деталей при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Серия.

Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - Вып. 2. - С. 120-125.

43. Трегубов В.И., Белов А.Е., Ларина М.В. Исследование влияния вида термической обработки перед ротационной вытяжкой на механические свойства полуфабриката из стали 10 // Научные основы решения проблем сельскохозяйственного машиностроения. - Тула' Изд-во ТулГУ, 2003. - С. 271-275.

44. Яковлев С.П., Трегубов В.И., Ремнев К.С. Вытяжка с утонением стенки цилиндрической заготовки из двухслойного изотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - Вып. 2. - С. 55-66.

45. Яковлев С.С., Трегубов В.И. Технологические параметры процесса вытяжки с утонением стенки двухслойного материала // Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. - М.: МГТУ «МАМИ», 2003. - С. 114-120.

46. Яковлев С.С., Трегубов В.И., Белов А.Е. Новый подход к анализу процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей из трубных заготовок // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - Вып. 1. - С. 13-26.

47. Трегубов В.И. Экспериментальные исследования силовых режимов процесса вытяжки с утонением стенки двухслойного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технология машиностроения. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. -Вып. 1.-С. 141-144.

48. Трегубов В.И. Математическая модель нестационарного процесса вырубки осесимметричных заготовок из листового материала // Кузнечно-штамповочное производство. -2004 - №2 -С 7-13

49. Трегубов В.И Математическая модель ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 22-24.

50. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка цилиндрических деталей с разделением деформации между роликами // Сборник тезисов II международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.-С. 31-34.

51. Трегубов В.И., Тутышкин Н.Д., Шашков В.Ю. Холодная штамповка корпусных осесимметричных деталей. - Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2004.-218 с.

52. Трегубов В.И. Разработка ресурсосберегающих технологий при производстве цилиндрических изделий ротационной вытяжкой // Известия ТулГУ. Серия. Проблемы сельскохозяйственного машиностроения. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - Вып. I. - С. 104-108.

53. Трегубов В.И. Проектирование технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - Вып. 1. - С. 118 - 131.

деформированного твердого тела и обработка металлов давлением Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. -Вып 1 Г. 118-131.

54. Трегубое В.И. Предельные возможности формоизменения при волочении труб из двухслойного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.-- Вып. 2. - С. 70 - 75.

55. Трегубое В.И., Ларина М.В., Белов А.Е. Влияние технологических параметров ротационной вытяжки на изменение внутренних диаметральных размеров цилиндрических деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - Вып. 2. - С. 108 - 114.

56. Экспериментальные исследования силовых параметров ротационной вытяжки / В.И. Трегубов, А.Е. Белов, М.В. Ларина, Ю.В. Арефьев // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004,- Вып. 3. - С. 81 - 87.

57. Трегубов В.И. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий ротационной вытяжкой // Заготовительные производства (Кузнеч-но-штамповочное, литейное и другие производства). - 2004. - №2. - С. 25-27.

58. Трегубов В.И., Яковлев С.С. Анализ ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). - 2004. - №10. - С. 25-30.

59. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений // Известия ТулГУ. Серия. Технология машиностроения. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - Вып. 3. - С. 316-323.

60. Трегубов В.И. Методика расчета параметров технологических процессов изготовления баллонов высокого давления из двухслойных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.-Вып. 1.-С. 237-248.

61. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей с разделением очага деформации коническими роликами // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.-Вып. 1.-С. 228-237.

62. Патент №2176375 РФ. Отделяемая головная часть реактивного снаряда / В.И. Трегубов, H.A. Макаровец, Г.А. Денежкин, В.В. Семилет, Г.В. Калюжный и др. - Заявка №2001107106 от 20.03.2001 г.

63. Патент №2175738 РФ. Баллон высокого давления для дыхательных аппаратов / В.И. Трегубов, В.В. Бирюков, Г.А. Денежкин, А.Ф. Куксенко, H.A. Макаровец и др. - Заявка №2000106903 от 21.03.2000 г.

64. Патент №2179299 РФ. Ракета / В.И. Трегубов, H.A. Макаровец, Г.А. Денежкин, В.В. Семилет, В.Р. Аляжединов и др. - Заявка №2001107104 от 20.03.2001 г.

65. Патент № 2180093 РФ. Сверхзвуковой реактивный снаряд / В.И. Трегубов, H.A. Макаровец, В.В Семилет, Г.А. Денежкин, В Р. Аляжединов и др. -Заявка № 2001107105 от 20.03.2001 г.

66. Патент РФ № 2218472. Корпус реактивного двигателя твердого топлива / А.И. Тарасов, В.М. Углов, H.A. Макаровец, В.И. Трегубов и др. - Заявка № 2003103418 от 06.02.2003 г.

РНБ Русский фонд

2005-4 45734

Подписано в печать 12.01.2005. Формат бумаги 60 x 84 у^. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 2,4. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100экз.Заказ ЦЧ.

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300600, г. Тула, ул. Болдина, 151.

' Г- I

Г * *

5 -» Г

I | д

12 т 2005

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.

1.1. Анализ существующих технологических процессов изготовления корпусов баллонов высокого давления и предъявляемые к ним требования.

1.2. Анализ технологических процессов изготовления тонкостенных цилиндрических деталей ответственного назначения из трубных заготовок с высокими эксплуатационными характеристиками ротационной вытяжкой.

1.3. Методы теоретического анализа процессов глубокой вытяжки цилиндрических деталей из листовых заготовок и ротационной вытяжки из трубных заготовок.

В различных отраслях машиностроения нашли широкое применение осесимметричные изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству изготовления и эксплуатационным свойствам при снижении себестоимости их производства.

Корпусные цилиндрические детали, например, баллоны высокого давления, широко используются в технике. К таким изделиям предъявляются повышенные требования по надежности эксплуатации, так как они испытывают внутреннее давление до 30 МПа. С другой стороны, они должны иметь небольшую массу и быть удобными при работе в экстремальных условиях. Поэтому для их производства используются высококачественные стали, такие как 18ЮА, ЗОХМА, 20ХН4ВА, 12ХЗГНМФБА, ВП-30, и другие, обладающие высокими механическими характеристиками и способностью к формоизменению, однако низкую коррозионную стойкость.

В машиностроении на современном этапе находят широкое применение двухслойные материалы, т.е. материалы, в которых основной материал подвергается плакированию. Плакирующий слой, как правило, выполняет основную функцию - предохраняет изделие от коррозии. Процессы пластического формоизменения двухслойных материалов в настоящее время мало изучены.

В последние годы появилась потребность в изготовлении тонкостенных крупногабаритных цилиндрических деталей (длинной свыше 1 м) сложной формы специальной техники, к которым предъявляются высокие требования по геометрическим характеристикам и механическим свойствам. Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой и механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования. В то время как ротационная вытяжка позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность: величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке, что связано с созданием локального очага деформации.

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки в настоящее время используются эмпирические зависимости из различных t справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются локальный характер формоизменения и механические свойства материала заготовки. Совершенно не изучен процесс ротационной вытяжки с разделением деформации, который обещает перспективы в отношении использования внутренних резервов деформирования, уменьшения силовых режимов и повышения качества изготавливаемых деталей.

В связи с этим возникла актуальная проблема повышения эффективности производства изготовления осесимметричных изделий на базе разработки технологических основ деформирования двухслойных материалов вытяжкой т с утонением стенки на прессовом оборудовании и точных крупногабаритных тонкостенных деталей специальной техники ротационной вытяжкой на специализированных высокопроизводительных станках путем развития теории пластического формоизменения, совершенствования возможностей этих процессов, повышения их экономической эффективности, эксплуатационных характеристик, установления взаимосвязи условий деформирования с обеспечением геометрической точности и формирования механических свойств материала изготавливаемой детали.

Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой

Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» Минобразования и науки Российской Федерации и грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований «Механика формоизменения ортотропных и изотропных упрочняющихся материалов при различных температурах и скоростях деформации» (грант № НШ-1456.2003.8), с тематическим планом научно-исследовательской работы ФГУП «ГНПП «Сплав», а также с рядом хоздоговорных работ с машиностроительными предприятиями Российской Федерации.

Цель работы: разработка научно обоснованных технологических решений изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки и разделением деформации изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления и тонкостенных крупногабаритных оболочек специальной техники) путем развития теории пластического формоизменения этих процессов, обеспечивающих заданное качество и надежность их эксплуатации (повышение коррозионной стойкости, геометрических характеристик, прочности), уменьшение трудоемкости и металлоемкости изделий, сокращение сроков подготовки производства новых изделий и методик их проектирования.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов, ротационной вытяжки выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического тела; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки в исследуемых процессах формоизменения осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях.

Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации и степени использования ресурса пластичности.

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; рациональные интервалы изменения технологических параметров, обеспечивающие необходимые геометрические показатели качества цилиндрических деталей при ротационной вытяжке с утонением стенки, определялись итеративными методами поиска оптимума.

Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также широким практическим использованием результатов работы в промышленности.

Автор защищает математическую модель формоизменения двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей с учетом механических характеристик основного и плакирующего слоев; математическую модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации и объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации; методики и результаты экспериментальных исследований механических характеристик ряда двухслойных материалов и трубных заготовок (характеристики кривых слойных материалов и трубных заготовок (характеристики кривых упрочнения и разрушения); результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов вытяжки с утонением стенки цилиндрических изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления) из двухслойных материалов и ротационной вытяжки коническими роликами тонкостенных цилиндрических деталей специальной техники; особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации; математические модели формирования геометрических показате

0 лей качества деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из малоуглеродистой стали 10, низколегированной стали 10ГН, многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА и алюминиевого сплава АМгб, изготовленных ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании; результаты экспериментальных исследований по влиянию вида термической обработки и степени деформации при ротационной вытяжке и вытяжке с утонением стенки на механические свойства изготавливаемых цилиндрических деталей из сталей 10, 10ГН, СП28, ЗОХМА, 12ХЗГНМФБА, алюминиевого сплава АМгб, стали 10, полученной методом электрошлакового литья; алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей на специализированном оборудовании; новый технологический процесс получения заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 вытяжкой, а также новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей различного назначения и профиля из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА, нержавеющей стали

09Х18Н10Т, алюминиевых сплавов АМгб, Д1 и стали 10, обеспечивающие эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления.

Научная новизна: разработаны технологические основы новых процессов изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением стенки двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки тонкостенных оболочек коническими роликами на базе развития теории пластического формоизменения двухслойных материалов в коническом канале и течения материала в локальном очаге деформации при ротационной вытяжке тонкостенных оболочек коническими роликами в предположении квазиплоской деформации и фактической подачи ролика; выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельные возможности формоизменения в зависимости от технологических параметров, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки, геометрических параметров заготовки и инструмента, толщины основного и плакирующего слоев, механических характеристик основного и плакирующего материалов при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных материалов и ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании коническими роликами; установлены зависимости изменения геометрических показателей качества изготавливаемых деталей (относительных величин наплыва, разно-стенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) и их механических характеристик от технологических режимов ротационной вытяжки с утонением.

Практическая значимость.

• На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров вытяжки с утонением цилиндрических деталей ответственного назначения из двухслойных рических деталей ответственного назначения из двухслойных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей специальной техники на специализированном оборудовании коническими роликами.

• Экспериментально определены механические характеристики двухслойного материала 12ХЗГНМФБА+08Х13, позволяющие более точно определить силовые режимы, ожидаемые механические свойства изготавливаемой детали и предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением этого двухслойного материала.

• Экспериментально изучено влияние вида предварительной термической обработки и последующей ротационной вытяжки с различными степенями деформации на механические свойства получаемых цилиндрических деталей из стали 10.

• Экспериментально показано, что литые заготовки, полученные методом электрошлакового литья, могут быть использованы в качестве исходных заготовок для ротационной вытяжки корпусных осесимметричных деталей, изготавливаемых небольшими партиями.

Реализация работы.

Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12X3 ГНМФБА+0 8X13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. Новые технологические процессы внедрены в производство на ФГУП «ГШ Ш Сплав» с экономическим эффектом, полученным в результате повышения их качества и сокращения сроков подготовки производства. Разработаны новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА; гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т; цилиндрических деталей с двумя концевыми наружными утолщениями из алюминиевого сплава АМгб; цилиндрических деталей с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1; сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10; новые технологии ротационной вытяжки осесимметричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ из стали 10 при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления, которые внедрены в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» со значительным экономическим эффектом.

Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются:

- при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам «Теория обработки металлов давлением», «Новые техпроцессы и оборудование» и «Технология листовой штамповки», при подготовке бакалавров направления 551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением», а также в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов;

- при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров;

- по материалу диссертационной работы опубликованы 6 учебных пособий, из них 5 с грифом «Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов по университетскому и политехническому образованию в качестве учебного пособия для бакалавров техники и технологии направления

551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Апробация работы. Результаты исследований доложены на XXVII Всероссийской научно-технической конференции «Проектирование систем» (г. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана. РАРАН, 2000 г.); на Международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования и производства систем и комплексов» (г. Тула: ТулГУ, 2001 г.); на IV Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск: УГУ и РФФИ, 2001 г.); на Международной научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении» (г. Воронеж: ВГТУ, 2001 г.); на Международной научно-технической конференции «Технологические системы в машиностроении» (г. Тула: ТулГУ, 2002 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск: РГАТА,

2002 г.); на Международной научно-технической конференции «Совершенствование процессов и оборудования обработки металлов давлением в металлургии и машиностроении» (Украина, г. Краматорск: ДДМА, 2002 и 2003 гг.); на отчетной конференции - выставки подпрограммы 205 «Транспорт» научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (г. Москва: МАМИ, 2002 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Теория и практика производства листового проката» (г. Липецк: ЛГТУ,

2003 г.); на XXXIII Уральском семинаре «Механика и процессы управления» (г. Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2003 г.); на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства» (г. Москва: МГТУ «МАМИ», 2003 г.); на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 80-летию со дня рождения профессора JI.A. Толоконникова (г. Тула: ТулГУ, 2003 г.); на Третьей межвузовской научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы металлургии» (г. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003 г.); на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.); на семинарах РАРАН (г. Москва, 2003 и 2004 гг.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1998 - 2004 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: монографий - 4 (2 монографии без соавторства); статей 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» - 30; статей в различных межвузовских сборниках научно-технических трудов - 21; учебных пособий с грифом УМО вузов по университетскому и политехническому образованию Минобразования и науки Российской Федерации - 5; авторских свидетельств и патентов - 5; из них статей без соавторства - 24. Общий объем - 99,7 печ. л., авторский вклад - 38,2 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. С.С. 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

6.4. Основные результаты и выводы

1. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методика и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров вытяжки с утонением двухслойных материалов.

2. Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками. Новые технологические процессы приняты к внедрению в опытном производстве на Федеральном государственном унитарном предприятии «ГНПП Сплав». Экспериментальные характеристики готовых изделий соответствуют всем техническим требованиям.

3. Проведенные исследования по этапам технологического процесса позволили выявить следующие закономерности и использовать их при отладке и внедрении технологического процесса. Исследования механических свойств образцов полуфабрикатов вытяжки после отжига показали, что предел прочности в донной части выше, чем в корпусе, что связано с сохранением в донной части исходной видманштеттовой структуры. По всей толщине и высоте стенки корпуса полуфабриката наблюдается структура из равноосных рекристаллизационных зерен феррита, что свидетельствует о полноте процесса рекристаллизации. На границе основной материал - плакированный слой в основном материале наблюдается обезуглероженный слой на глубину до 0,5 мм.

Исследование механических характеристик материала полуфабриката после формоизменяющих операций вытяжки подтвердило эффективность многооперационной технологии вытяжек с промежуточными термическими операциями восстановительного отжига.

Разработаны и внедрены мероприятия по использованию надежных технологических смазок на формоизменяющих операциях. Предложено в качестве смазки использовать «Препарат коллоидно-графитовый водный ПСВ».

Гидростатические испытания баллонов высокого давления (опытных изделий) превышающими нагрузками показали их соответствие техническим требованиям на испытания.

4. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета технологических процессов, параметров рабочего инструмента и выбора схем ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании.

5. Разработаны новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА; гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т; цилиндрических деталей с двумя концевыми наружными утолщениями из алюминиевого сплава АМгб; цилиндрических деталей с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1; сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10; новые технологии ротационной вытяжки осесимметричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ из стали 10 при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления. Новые технологические процессы ротационной вытяжки внедрены в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» со значительным экономическим эффектом, полученным за счет снижения трудоемкости изготовления и обеспечения качества изделия.

Например, новые технологические процессы изготовления сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10 позволили уменьшить трудоемкость изготовления корпусов головных частей на 45 %; снизить металлоемкость производства до 37 %; повысить качество и надежность изготавливаемых деталей за счет исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Использование новой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации способствовало снижению потребных сил деформирования на 25.35 %. При этом удалось исключить из технологического цикла изготовления ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.

Методики проектирования технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей также использованы на ОАО «ФНПЦ «Станкомаш» (г. Челябинск) и ФГУП «Челябинский автоматно-механический завод» при создании новых технологических процессов изготовления осесимметричных изделий специального назначения из сталей 10, 35, ВП-30 и алюминиевых сплавов АМг5М и АМгбМ.

6. Материалы диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в ряде лекционных курсах при подготовке бакалавров направления 551800 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 651400 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 120400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-техническая проблема, имеющая важное народнохозяйственное значение и состоящая в разработке научно обоснованных технологических решений изготовления осесимметричных изделий вытяжкой с утонением двухслойных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки и разделением деформации изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления и тонкостенных крупногабаритных оболочек специальной техники) путем развития теории пластического формоизменения этих процессов, обеспечивающих заданное качество и надежность их эксплуатации (повышение коррозионной стойкости, геометрических характеристик, прочности), уменьшение трудоемкости и металлоемкости изделий, сокращение сроков подготовки производства новых изделий и методик их проектирования.

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

1. Разработана математическая модель формоизменения двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей с учетом механических характеристик основного и плакированного слоев, позволяющая анализировать кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы, повреждаемость материала и предельные возможности деформирования каждого слоя двухслойных материалов.

2. Выполнены теоретические исследования вытяжки с утонением стенки двухслойного материала. Установлено влияние геометрических параметров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения, напря-женно-деформированнъ=ъое состояние заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения цилиндрических деталей при вытяжке с утонением стенки, связанных с максимальной величиной растягивающего осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации и степени использования ресурса пластичности материала заготовки.

Отмечено, что с уменьшением величин р и 0 радиальная скорость Vp возрастает, приближаясь к величине скорости перемещения пуансона Vq.

Показано, что увеличение угла конусности матрицы а и уменьшение коэффициента утонения ms сопровождаются ростом относительного радиального

7р и уменьшением тангенциального Gq напряжений (по абсолютной величине).

Выявлены оптимальные углы конусности матрицы в пределах 10.20°, соответствующие наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения ms < 0,75. Если величины коэффициентов утонения ms > 0,75, то увеличение угла конусности матрицы а приводит к возрастанию относительной удельной силы Р . Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения ms смещается в сторону больших углов. Изменение условий трения на контактной поверхности пуансона существенно влияет на относительную величину силы Р .

Установлено, что с увеличением угла конусности матрицы а и уменьшением коэффициента трения на пуансоне предельный коэффициент утонения msnp увеличивается. Предельные возможности формоизменения при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей ограничиваются как максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации, так и степенью использования ресурса пластичности. Это зависит от механических свойств основного и плакирующего материала заготовки, технологических параметров, геометрии матрицы и условий трения на контактных поверхностях инструмента.

3. Выполнены экспериментальные исследования по определению констант кривых упрочнения и разрушения двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х13. Проведены экспериментальные исследования вытяжки с утонением стенки двухслойной стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 в конических матрицах. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований по силовым режимам процесса вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей указывает на удовлетворительное их согласование (до 10 %). Результаты теоретических расчетов дают завышенные зназначения силовых параметров вытяжки с утонением стенки двухслойного материала.

4. Разработана математическая модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации, фактической подачи металла в очаг пластической деформации и упрочнения материала. В отличие от известных решений при анализе кинематики течения материала в очаге пластической деформации принято, что процесс реализуется в условиях квазиплоской деформации, т.е. рассматривается течение материала в плоскости, перпендикулярной оси z, и учитываются соответствующие величины касательных напряжений. При анализе силовых режимов ротационной вытяжки не используются данные о распределении давления на контактной поверхности ролика и заготовки, рассчитанные при вытяжке с утонением стенки в процессе изготовления аналогичной детали.

5. Выполнены теоретические исследования ротационной вытяжки цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами. Установлено влияние степени деформации е, угла конусности ролика ар, рабочей подачи S, геометрических размеров исходной трубной заготовки и ролика на геометрические размеры очага пластической деформации, кинематику течения материала в очаге пластической деформации, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы ротационной вытяжки цилиндрических деталей.

Выявлены особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки цилиндрических деталей с разделением деформации. Предложена методика расчета распределения суммарной степени деформации между тремя роликами, установленными в одной плоскости, имеющими различные углы рабочего конуса для новой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации.

Установлено, что с увеличением степени деформации е , рабочей подачи S и уменьшением угла конусности ролика а р, величины радиальных Рц , осевых Pz и тангенциальных Рх составляющих сил растут. Интенсивность возрастания исследуемых составляющих сил существенно зависят от угла конусности ролика а р. При обработке деталей по схеме с разделением деформации радиальная Pr и осевая Pz составляющие силы имеют меньшие значения по сравнению с обработкой указанных деталей по одно роликовой схеме обработки. Ротационная вытяжка с использованием трёхроликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных Pr составляющих сил деформирования на 25.30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации. Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки указывает на их удовлетворительное согласование (до 15 %).

Определены предельные возможности формоизменения ротационной вытяжки коническими роликами цилиндрических деталей по степени использования ресурса пластичности в зависимости от геометрических параметров ролика и технологических режимов обработки.

6. Методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели изменения геометрические показатели качества цилиндрических деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из низколегированной стали 10ГН и алюминиевого сплава АМгб, изготовленных методом ротационной вытяжки с использованием роликов открытой и закрытой калибровки и схемы ротационной вытяжки с разделением деформации от степени деформации е и величины рабочей подачи S, а также математические модели изменения геометрических показателей качества цилиндрических деталей из малоуглеродистой стали 10 и многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА, изготавливаемых ротационной вытяжкой с разделением деформации на специализированном оборудовании, от степени деформации в, величины рабочей подачи S, числа оборотов вращения заготовки п и относительного радиуса закругления ролика г. Оптимизация полученных регрессионных зависимостей позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых величины относительного наплыва, разностенности детали, отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения будут минимальны.

7. Исследовано влияние схем деформирования, степени деформации, геометрии рабочего инструмента (ролика) на изменения предела текучести ст0,2' временного сопротивления ов, относительного максимального удлинения д5 для ряда материалов, таких как сталей 10, 10ГН, СП28, ЗОХМА и алюминиевого сплава АМгб. Результаты исследований аппроксимированы аналитическими зависимостями.

8. Методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели изменения механических свойств горячекатаных труб из стали 12ХЗГНМФБА и труб из стали 10 в зависимости от степени деформации и режимов термической обработки заготовки при ротационной вытяжке.

Экспериментальные исследования показали возможность использования стали 10 в качестве исходного материала для ротационной вытяжки корпусных деталей с предварительной нормализацией заготовок (или закалкой с отпуском) и последующим упрочнением при пластическом деформировании. Трубные заготовки из стали 10, полученные методом электрошлакового литья, могут быть использованы в качестве исходных заготовок для ротационной вытяжки корпусных осесимметричных деталей с переменной толщиной стенки, изготавливаемых небольшими партиями.

9. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методики и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных материалов (корпусов баллонов высокого давления) и ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических и осесимметричных деталей на специализированном оборудовании с использованием существующих и новых схем ротационной вытяжки с разделением деформации.

10. Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12ХЗГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью. Новые технологические процессы приняты к внедрению в опытном производстве на ФГУП «ГН1111 Сплав» с экономическим эффектом, полученным в результате снижения трудоемкости, металлоемкости изготовления заготовок под закатку горловины баллонов, повышение их качества и сокращения сроков подготовки производства.

11. Разработаны новые конкурентоспособные технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА; гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т; цилиндрических деталей с двумя концевыми наружными утолщениями из алюминиевого сплава АМгб; цилиндрических деталей с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1; сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений из стали 10; новые технологии ротационной вытяжки осесимметричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ из стали 10 при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления.

Использование заданных режимов обработки и геометрии роликов ротационной вытяжки позволило значительно сократить технологический цикл изготовления детали по сравнению с существующим вариантом технологии изготовления детали с внутренним винтовым профилем из алюминиевого сплава Д1 методом вытяжки на прессах с последующей механической обработкой внутреннего винтового профиля. Вариант изготовления детали с внутренним винтовым профилем методом ротационной вытяжки состоит из 7 операций вместо 17 по существующему технологическому процессу.

Создан новый технологический процесс ротационной вытяжки гладких цилиндрических деталей из нержавеющей стали 09Х18Н10Т. Принятые параметры ротационной вытяжки и использование схемы с разделением деформации позволили в 4.5 раз снизить разностенность изготавливаемой детали по сравнению с исходной, и обеспечили заданные технические требования. При этом удалось исключить из технологического цикла изготовления ряд трудоемких операций, предусмотренных технологическим процессом на стадии его разработки (калибровку детали после ротационной вытяжки и механическую чистку наружной поверхности).

Разработан и внедрен новый технологический процесс изготовления сложнопрофильной детали из малоуглеродистой стали 10 методом ротационной вытяжки и ротационного обжима. Совмещение операций ротационного обжима и ротационной вытяжки в единую операцию позволило обеспечить высокую точность изделия в части соосности поверхностей составляющих элементов детали. Использование новой одномашинной технологии позволило резко снизить затраты на подготовительные работы и производство продукции по сравнению с ранее действовавшей технологией изготовления этих деталей методом штамповки с последующей механической обработкой конического участка и участка горловины. Вышеуказанная технология позволила сократить 4 прессовых операции - 2 химические операции и 2 операции термической обработки, заменив их одной комплексной формообразующей операцией.

Создание прогрессивной технологии ротационной вытяжки (с разделением деформации) цельнометаллических конструкций корпусов головных частей из стали 10 позволило: снизить трудоемкость изготовления корпусов головных частей на 45 %; снизить металлоемкость производства до 37 %; повысить качество и надежность изготавливаемых деталей за счет исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.

Рекомендации по проектированию технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей использованы также на ОАО «ТНИТИ» (г. Тула), ОАО «ФНПЦ «Станкомаш» (г. Челябинск) и ФГУП «Челябинский автоматно-механический завод» при создании новых технологических процессов изготовления осесимметричных изделий специального назначения из сталей 10, 35, ВП-30 и алюминиевых сплавов АМг5М и АМгбМ.

Материалы диссертационной работы также использованы в учебном процессе.

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

2. Авицур Б. Исследование процессов волочения проволоки и выдавливания через конические матрицы с большим углом конусности // Труды американского общества инженеров-механиков. М.: Мир, 1964.-№ 4. -С. 13-15.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976. 279 с.

4. Аристов В.В. Влияние утонения стенок на точность расчета параметров многоходовой ротационной вытяжке // Сборник научных трудов Ом-ГТУ. Омск: ОмГТУ, 1998. - С. 26-29.

5. Аркулис Г.Э. Совместная пластическая деформация разных металлов. М.: Металлургия, 1964. - 215 с.

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

7. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

8. Баркая В.Ф. Исследования процесса ротационного формообразования осесимметричных оболочек // Труды Грузинского политехнического института. 1971. -№ 3 (143). - С. 178-188.

9. Баркая В.Ф. К теории расчета силовых параметров процесса ротационного выдавливания тонких оболочек // Труды Грузинского политехнического института. 1971. - № 3 (143). - С. 168-171.

10. Баркая В.Ф. Критерии моделирования скоростных и статических процессов ротационного выдавливания осесимметричных оболочек // Труды Грузинского политехнического института. 1971. - № 8 (148). - С. 124-135.

11. Баркая В.Ф. Теоретические исследования силовых параметров процесса ротационного выдавливания // Труды Грузинского политехнического института. 1971. - №8 (148). - С. 132-143.

12. Баркая В.Ф. Усилия при ротационном выдавливании тонких оболочек// Известия вузов. Машиностроение. 1971. - № 10. - С. 166-170.

13. Баркая В.Ф., Ионов И.Н. Экспериментальные усилия при ротационном формоизменении // Обработка металлов давлением в машиностроении. Вып. 9. - М., 1973. - С. 125-130.

14. Баркая В.Ф., Рокотян С.Е. К теории ротационного выдавливания оболочек вращения // Известия вузов. Черная металлургия. 1972. - № 1. - С. 96-99.

15. Баркая В.Ф., Рокотян С.Е., Рузанов Ф.И. Формоизменение листового материала. М.: Металлургия. - 1976. - 294 с.

16. Басовский JI.E. Прогнозирование повреждаемости деформируемых материалов при немонотонном нагружении // Известия вузов. Машиностроение. 1990. - №2. - С. 3 - 7.

17. Басовский JI.E. Уравнение повреждаемости материалов при обработке давлением с немонотонным нагружением // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТулГТУ, 1994. - С. 83-86.

18. 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.

19. Бебрис А.А. Устойчивость заготовки в формообразующих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатие, 1978. - 125с.

20. Белов Е.А. К оценке усилий ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. - 1986. - С. 105-113.

21. Белов Е.А., Полин В.В., Хитрый А.А. Обеспечение точности деталей при ротационной вытяжке с двухрядным расположением деформирующих роликов // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. - 1987. - С. 99-101.

22. Биметаллические трубы / В .Я. Остренко, Е.А. Резников, A.M. Буй-новский, Р.П. Дидык М.: Металлургия, 1974. - 224 с.

23. Биметаллический прокат / П.Ф. Засуха, В.Д. Корщиков, О.Б. Бух-валов, А.А. Ершов. М.: Металлургия, 1971. - 264 с.

24. Богатов А. А., Мижирицкий О.И., Смирнов В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. - 144 с.

25. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Нгуен Ким Тханг. Силовые параметры процесса обратного ротационного выдавливания коническим роликом // Известия вузов. Машиностроение. 1975. - №10. - С. 130-134.

26. Бровман М.Я., Додин Ю.С. Некоторые вопросы обработки давлением биметалла. 1963.- № 1.- С. 3-5.

27. Броек Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980. - 368 с.

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

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

30. Валиев С.А., Яковлев С.С., Короткое В.А. Технология комбинированной вытяжки цилиндрических заготовок из анизотропного материала // Кузнечно-штамповочное производство. 1994. - № 12. - С. 6 - 8.

31. Вальтер А.И. Автоматизированная методика расчета процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТулГУ. - 1993.- С.103-111.

32. Вальтер А.И. Теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния металла при ротационной вытяжке проецированием // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. - № 1. - С. 3-4.

33. Вальтер А.И., Юдин Л.Г., Хитрый А.А. Оценка энергетических параметров РВ цилиндрических оболочек с помощью МКЭ // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. - № 8. - С. 2.

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

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

36. Вытяжка с утонением стенки / И.П. Ренне, В.Н. Рогожин, В.П. Кузнецов и др. Тула: ТПИ, 1970. - 141 с.

37. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984.- 428 с.

38. Гельфонд B.JI. Анализ некоторых факторов технологических процессов получения точных изделий вытяжкой с утонением // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1977. -С. 45-52.

39. 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.

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

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

42. Глинер Р.Е., Майоров М.А. Применение диаграмм штампуемости для анализа запаса пластичности и аттестации горячекатаного листа // Куз-нечно-штамповочное производство 1990. - № 9. - С. 33-34.

43. Головачев В.А., Комаров Н.А. Высокопрочные биметаллические соединения. Д.: Машиностроение, 1974. - 192 с.

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

45. Госгортехнадзор России. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. М.: НПО ОБТ, 1993. - 192 с.

46. Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение. 1971. - 239 с.

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

48. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургия, I960.- Т. 1.- 376 е., Т. 2.- 416 е., Т. 3.- 306 с.

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

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

51. Дель Г.Д., Корольков В.И. Моделирование операций ротационной вытяжки с утонением // Кузнечно-штамповочное производство. 1996. - №3.- С. 23.

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

53. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение, 1979. - 567 с.

54. Дзугутов М.Я. Напряжение и разрывы при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1974. - 280 с.

55. Дзугутов М.Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов. М.: Металлургия, 1977. - 480 с.

56. Диаграммы предельных деформаций листовых материалов / Г.Д. Дель, В.П. Осипов, Н.В. Ратова, В.И. Корольков // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990. - № 4. - С. 81-87.

57. Друкер Д. Пластичность, течение и разрушение // Неупругие свойства композиционных материалов. М.: Наука, 1978. - С. 9-32.

58. Елин К.Д. Экспериментальное определение усилия при давильных работах // Технология машиностроения. Тула: ТулПИ. - 1967. - Вып. 1. - С. 19-24.

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

60. Желтков В.И., Вальтер А.И., Юдин Л.Г. Упругопластический анализ процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТПИ, 1992.- С. 27-33.

61. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.- 541 с.

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

63. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М.: Наука, 1966.231с.

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

65. Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР. - 1963. - 207с.

66. Исаченков Я.Е. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

67. Казакевич И.И. Анализ процесса холодной поперечной прокатки (ротационного выдавливания) // Кузнечно-штамповочное производство. -1973. №7.- С.14-17.

68. Казакевич И.И. К расчёту внеконтактной деформации при поперечно-винтовой прокатке // Известия вузов. Машиностроение. 1976. - № 12. -С. 131-136.

69. Калпакчиоглу С.О. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Т. 86. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. - 1964. - №1. - С. 56-62.

70. Калпакчиоглу С.О. О механизме силовой выдавки // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Т. 83. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. - 1961. -№ 2.- С. 35-42.

71. Капорович В.Г. Обкатка металлоизделий в производстве. М.: Машиностроение, 1973. - 166 с.

72. Качанов J1.M. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974.312 с.

73. Кирьянов А.А., Залата В.И. Особенности изготовления гильз гидроцилиндров ротационной вытяжкой // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. -№1. С. 5.

74. Кирьянов А.Н., Мишунин В.А. Оценка режимов деформирования при ротационной вытяжке цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - № 11. - С. 27-29.

75. Кобаяши ILL, Холл С., Томсен Э. Теория силовой выдавки конуса // Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. В: Конструирование и технология машиностроения. -1961. № 3. - С. 10-20.

76. 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.

77. Козлов О.Ф., Шевакин Ю.Ф., Сейдалиев Ф.С. Контактная поверхность при поперечной раскатке труб на цилиндрической оправке с учётом внеконтактной зоны деформации // Известия вузов. Чёрная металлургия. -1974.-№9.- С. 81-87.

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

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

80. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001.-836 с.

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

82. Колмогоров В.Л. Напряжение деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970. - 229 с.

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

84. Колпакчиоглу С.О. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. - 1964.- №1. - С. 56-62.

85. Комплексные задачи теории пластичности / Н.Д. Тутышкин, А.Е. Гвоздев, В.И. Трегубов, Ю.В. Полтавец, Е.М. Селедкин, А.С. Пустовгар // Под. ред. Н.Д. Тутышкина, А.Е. Гвоздева. Тула: Тульский полиграфист. -2001.-377 с.

86. Кононенко В.Г. О пластической деформации и наклёпе стенок выдавливаемых оболочек // Известия вузов. Машиностроение. 1970. - № 12.

87. Кориев М.В., Батурин А.И. Ротационная вытяжка обечайки двух-компонентного алюминиевого автомобильного колеса // Технология легких сплавов, 2000. №4. - С. 29-31.

88. Корн Г., Корн Т. Справочник для научных работников и инженеров. М.: Наука. Глав. ред. физ.-мат. лит. - 1984. - 831 с.

89. Король В.К., Гильденгорн М.С. Основы технологии производства многослойных материалов. М.: Металлургия, 1970.

90. Корольков В.И. Моделирование деформированного состояния заготовки при ротационной вытяжке без предметного утонения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. - №7. . с. 40-44.

91. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. М.: Машиностроение, 1980. - 157 с.

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

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

94. Кузнецов В.П., Бузиков Ю.М. Исследования влияния рабочей части матриц на глубокую вытяжку с утонением // Кузнечно-штамповочное производство. 1967. - № 1. - С. 16-19.

95. Липухин Ю.В., Тишков В .Я., Данилов Л.И. Прогрессивная технология перспективные продукты // Металоснабжение и сбыт. - 1997. - №2. -С. 40-41.

96. Любарский Б.Н. Выбор оптимального угла конуса матрицы для первой операции комбинированной вытяжки без складкодержателя // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ, 1970. - Вып. 9. - С. 117 - 123.

97. Маковский В.А., Ейльман Л.С. Основы теории и практики производства биметаллических прутков. М.: Металлургия. 1971. - 192 с.

98. Маленичев А.С., Вальтер А.И. Оценка стойкости инструмента при ротационной вытяжке // Кузнечно-штамповочное производство. 2001. -№1.- С. 32-34.

99. Маленичев А.С., Ренне И.П., Смирнов В.В. Выбор оптимальных технологических параметров и режимов ротационной вытяжки роликовымираскатными устройствами // Кузнечно-штамповочное производство. 1985. -№4. - С. 36 - 38.

100. Малинин Н.Н. Волочение труб через конические матрицы // Известия АН СССР. Механика. 1965. - № 5. - С. 122-124.

101. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. -М.: Машиностроение. 1975. - 400 с.

102. Малинин Н.Н. Технологические задачи пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1979. - 119 с.

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

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

105. Могильный Н.И. Определение сил, крутящих моментов и мощности при ротационной вытяжке // Кузнечно-штамповочное производство. -1992.-№3.-С. 25-29.

106. Могильный Н.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение. - 1983. - 190 с.

107. Могильный Н.И., Карташова Л.И., Могильная Е.П. Обрабатываемость листовых металлов при РВ // Машиностроитель. 1994. - №9. - С. 3-6.

108. Могильный Н.И., Моисеев В.М. Исследование энергосиловых параметров ротационной вытяжки оболочек // Кузнечно-штамповочное производство. 1979. - №2. - С. 21-23.

109. Могильный Н.И., Моисеев В.М., Могильная Е.П. Рациональные условия ротационной вытяжки оболочковых деталей // Машиностроитель. -1995.-№ 1.-С. 26-28.

110. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971.- 208 с.

111. Налимов В .В., Голикова Т.Н. Логические основания планирования эксперимента / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1980. - 152 с.

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

113. Нечепуренко Ю.Г. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий. Тула: ТулГУ, 2001. - 263 с.

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

115. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 с.

116. 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.

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

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

119. Олыпак В., Рыхлевский Я., Урбановский В. Теория пластичности неоднородных тел / Пер. с англ. М.: Мир, 1964. - 320 с.

120. Опыт внедрения технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей / Н.А. Макаровец, В.И. Трегубов, Е.А. Белов, С.П. Яковлев // Кузнечно-штамповочное производство, 2002. №8. - С. 2429.

121. Опыт изготовления газовых баллонов многооперационной вытяжкой / Н.А. Макаровец, В.А. Береговой, А.Ф. Куксенко, В.А. Короткое, Л.Г. Юдин, С.П. Яковлев // Кузнечно-штамповочного производство. 1995. - №8. - С. 26 - 27.

122. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения / Изд. 2-е, перераб. и доп. М.:: Металлургия, 1971. - 448 с.

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

124. Попов Е.А. К анализу операций с локальным очагом пластических деформаций // Машины и технология обработки металлов давлением. М.: Труды МВТУ. - 1969. - Вып. 9. - С. 163-180.

125. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение. - 1977. - 283 с.

126. 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.

127. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки / Ф.В. Гречников, A.M. Дмитриев, В.Д. Кухарь и др. / Под ред. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1985. - 184 с.

128. Проскуряков Н.Е., Пустовгар А.С. Автоматизированная система экспериментатора // Тул. гос. ун-т, Тула, 1997.- Деп. в ВИНИТИ 13.04.98, № 1084-В98 .-Юс.

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

130. Раков JI.A. Анализ пластического истечения материала из очага деформации при ротационной вытяжке // Технология легких сплавов. Научно-технический бюллетень ВИЛС. 1981. - № 1. - С. 38-42.

131. Ренне И.П. Приближенные методы определения значений интенсивности деформаций при установившемся плоском течении // Известия вузов. Машиностроение. 1965. - № 7. - С. 160-168.

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

133. Ренне И.П., Смирнов В.В., Юдин Л.Г. Об определении оптимальных размеров инструмента при ротационном выдавливании // Кузнечно-штамповочное производство. 1970. - № 1. -С. 21-22.

134. Ренне И.П., Смирнов В.В., Юдин Л.Г. Получение заготовок для ротационного выдавливания цилиндрических деталей // Прогрессивные заготовки в обработке металлов давлением / Тула: Приок. кн. изд-во. 1969. -С. 25-31.

135. Ресурс пластичности при вытяжке с утонением / Л.Е. Басовский, В.П. Кузнецов, И.П. Ренне и др. // Кузнечно-штамповочное производство. -1977.- № 8. С. 27 - 30 .

136. Рогова А.А. Математическая модель процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Труды Всесоюзного симпозиума по остаточным напряжениям и методам регулирования. М.: Институт проблем механики АН СССР. - 1982. - С. 353 - 360.

137. Розанов В.В., Львов Д.С. Давильные работы. М.: Машгиз. - 1951. - 176 с.

138. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. - 1979. - 540 с.

139. Ротационное выдавливание роликовыми раскатными головками / И.П. Ренне, А.С. Маленичев, В.В. Смирнов, Л.Г. Юдин // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. - № 8. -С. 34 -36.

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

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

142. Селедкин Е.М., Гвоздев А.Е. Математическое моделирование процессов формоизменения заготовок. М.: Академия проблем качества; ТулГУ, 1998. - 225 с.

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

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

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

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

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

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

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

150. Степанский Л.Г. Энергетический критерий разрушения металла при обработке давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1988. -№9. - С. 1-5.

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

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

153. Талыпов Г.П. Пластичность и прочность стали при сложном нагружении. JL: Изд-во ЛГУ. - 1968. - 134 с.

154. Теория обработки металлов давлением. Часть I. Основы теории пластичности и ползучести: Учеб. пособие / В.И. Трегубов, С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.С. Яковлев; Тул. гос. ун-т. Тула, 2002. 152 с. (с грифом УМО Вузов).

155. Теория обработки металлов давлением. Часть II. Методы анализа процессов пластического формоизменения: Учеб. пособие / С.П. Яковлев, Я.А. Соболев, В.И. Трегубов, В.Н. Чудин; Тул. гос. ун-т. Тула, 2002. 146 с. (с грифом УМО Вузов).

156. Теория обработки металлов давлением. Часть III. Механика процессов пластического формоизменения: Учеб. пособие / С.П. Яковлев, В.И. Трегубов, Я.А. Соболев, С.С. Яковлев; Тул. гос. ун-т. Тула, 2002. 148 с. (с грифом УМО Вузов).

157. Теория обработки металлов давлением. Часть VI. Механика пластического формоизменения двухслойной заготовки при вытяжке с утонением: Учеб. пособие / В.И. Трегубов. Тула: ТулГУ, 2003. - 108 с. (с грифом УМО Вузов).

158. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др. / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

159. Томасетт Э. Силы и предельные деформации при раскатке цилиндрических осесимметричных тел из алюминия. Т. 1 М.: ВИНИТИ, 1969.125 с.

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

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

162. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение. - 1969.- 362 с.

163. Трегубов В.И. , Тутышкин Н.Д. Расчет технологических параметров нестационаргого процесса вырубки осесимметричных заготовок из листового материала // Оборонная техника. М: Информтехника. - 2003. - № 7. -С. 99-103.

164. Трегубов В.И. Влияние механических и физико-структурных свойств материала на эксплуатационные характеристики баллонов высокого давления // Оборонная техника. М.: Информтехника. - 2003.- № 7.- С. 9699.

165. Трегубов В.И. Изготовление баллонов высокого давления из высокопрочных двухслойных материалов вытяжкой М.: Машиностроение- 1, Изд-во Тульский полиграфист, 2003. - 164 с.

166. Трегубов В.И. К выбору схемы ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, 2002. - Часть 1. - С. 96-105.

167. Трегубов В.И. Конструктивные особенности и технологические методы изготовления баллонов высокого давления // Оборонная техника. -М.: НТЦ «Информтехника», 1999. №11 - 12. - С. 77 - 82.

168. Трегубов В.И. Математическая модель нестационарного процесса вырубки осесимметричных заготовок из листового материала // Кузнечно-штамповочное производство . 2004. - №12. - С. 7-13.

169. Трегубов В.И. Механические характеристики листовой горячекатаной стали 12ХЗГНМФБА плакированной сталью 08X13 //Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2003. - Вып. 2. - С. 146-152.

170. Трегубов В.И. Новая технология ротационной вытяжки осесимметричных сложнопрофильных деталей на станках с ЧПУ // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, 2003. - Часть 2. - С. 66-70.

171. Трегубов В.И. Новый технологический процесс ротационной вытяжки цилиндрических деталей с концевыми утолщениями // Теория и практика производства листового проката: Сборник научных трудов. Часть 2. -Липецк: ЛГТУ, 2003. С. 201-205.

172. Трегубов В.И. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий ротационной вытяжкой // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2004. - №2. -С. 25-27.

173. Трегубов В.И. Предельные возможности формоизменения при волочении труб из двухслойного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. -2004.-Вып. 2.-С. 70-75.

174. Трегубов В.И. Проектирование технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. -2004.-Вып. 1.-С. 118-131.

175. Трегубов В.И. Разработка ресурсосберегающих технологий при производстве цилиндрических изделий ротационной вытяжкой // Известия ТулГУ. Серия. Проблемы сельскохозяйственного машиностроения. 2004. -Вып. 1.-С. 104-108.

176. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании. Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. - 148 с.

177. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка сложнопрофильных оболочек с переменной толщиной стенки и наличием кольцевых центрирующих утолщений // Известия ТулГУ. Машиностроение. 2004. - Вып. 7. - С. (принято к печати).

178. Трегубов В.И. Экспериментальные исследования возможности использования литой заготовки из стали 10 для ротационной вытяжки // Известия ТулГУ. Машиностроение. 2002. - Вып. 7. - С. 128-133.

179. Трегубов В.И. Экспериментальные исследования силовых режимов процесса вытяжки с утонением стенки двухслойного материала // Известия ТулГУ. Серия. Технология машиностроения. Тула: Изд.-во ТулГУ. -2004. -Выпуск 1.-С. 141-144.

180. Трегубов В.И., Белов А.Е. Вопросы точности внутренних диаметральных размеров цилиндрических деталей при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Машиностроение. 2002. - Вып. 7. - С. 97-104.

181. Трегубов В.И., Белов А.Е. Образование наплыва при ротационной вытяжке цилиндрических деталей // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, 2002. - Часть 1. - С. 164173.

182. Трегубов В.И., Белов А.Е., Ларина М.В. Изменение разностенно-сти цилиндрических деталей при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2003. - Вып. 2. - С. 120-125.

183. Трегубов В.И., Белов А.Е., Яковлев С.С. Исследование влияния технологических параметров ротационной вытяжки на геометрические характеристики цилиндрических деталей // Вестник машиностроения, 2002. -№10-С. 55-58.

184. Трегубов В.И., Белов Е.А., Яковлев С.С. Влияние схемы ротационной вытяжки на качественные характеристики цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство, 2002. № 9 . - С. 28-34.

185. Трегубов В.И., Тутышкин Н.Д., Шашков В.Ю. Холодная штамповка корпусных осесимметричных деталей. Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2004.-218 с.

186. Трегубов В.И., Яковлев С.С. Анализ ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2004. - №10. - С. 25-30.

187. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. Справочник. М.: Металлургия, 1973. -224 с.

188. Тутышкин Н.Д., Трегубов В.И. Технологическая механика: Учебн. пособие. Тула: ТулГУ. - Тульский полиграфист, 2000. - 195 с.

189. Уик Ч. Обработка металлов без снятия стружки. М.: Мир. - 1966. - 326 с.

190. Уэллс С.Н. Наплыв и увеличение диаметра при обкатке трубчатых заготовок // Труды американского общества инженеров механиков. Конструирование и технология машиностроения. Пер. с англ. - М.: Изд. иностр. лит. - 1968. -Т. 90. -№> 1.-Серия В. -С. 63-71.

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

192. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956. - 408 с.

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

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

195. Чумадин А.С., Ротационная вытяжка // Справочник М.: МАИ, 1999.-290 с.

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

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

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

199. Шофман Л.А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. -М.: Машиностроение, 1964. 365 с.

200. Экспериментальное исследование механики формоизменения листового материала при РВ оболочек / В.В. Смирнов, Ф.И. Клейнерман, С.П.

201. Попов, Ф.Х. Томилов, В.М. Чернов // Кузнечно-штамповочное производство. 1994.-№12.-С.2.

202. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Борисов В.В. Определение площади контактной поверхности при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Серия Машиностроение. Выпуск 7. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 180-186.

203. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Горюнова Н.А. Исследование процесса многооперационной ротационной вытяжки без утонения стенки // Кузнечно-штамповочное производство.-1999.-№ 12.-С. 6-9.

204. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Горюнова Н.А. Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке без утонения стенки // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. -Тула: ТулГУ, «Гриф», 2000. С. 68-72.

205. Юдин Л.Г., Хитрый А.А., Белов Е.А. К вопросу интенсификации процесса ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных оболочек // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТПИ, 1991. - С. 15-20.

206. Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка цилиндрических оболочек. М.: Машиностроение. - 1984. - 128 с.

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

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

209. Яковлев С.С., Корнеев Ю.П., Арефьев В.М. Изготовление цилиндрических изделий с толстым дном и тонкой стенкой из анизотропного материала // Кузнечно-штамповочное производство. 1992. - №2. - С. 28 - 30.

210. Патент №2176375 РФ. Отделяемая головная часть реактивного снаряда / В.И. Трегубов, Н.А. Макаровец, Г.А. Денежкин, В.В. Семилет, Г.В. Калюжный и др. Заявка №2001107106 от 20.03.2001 г.

211. Патент №2175738 РФ. Баллон высокого давления для дыхательных аппаратов / В.И. Трегубов, В.В. Бирюков, Г.А. Денежкин, А.Ф. Куксен-ко, Н.А. Макаровец и др. Заявка №2000106903 от 21.03.2000 г.

212. Патент № 2106217 РФ. Способ ротационной вытяжки полых осесимметричных деталей / Е.А. Белов, А.А. Хитрый, Н.В. Евсеева, В.Е. Ерохин, Н.А. Макаровец, Р.А. Кобылин. 4 е.: ил. - Опуб. бюл. - № 7. - 10.03.98 -В21Д/22/16.

213. Патент №2179299 РФ. Ракета / В.И. Трегубов, Н.А. Макаровец, Г.А. Денежкин, В.В. Семилет, В.Р. Аляжединов и др. Заявка №2001107104 от 20.03.2001 г.

214. Патент № 2180093 РФ. Сверхзвуковой реактивный снаряд / В.И. Трегубов, Н.А. Макаровец, В.В. Семилет, Г.А. Денежкин, В.Р. Аляжединов и др. Заявка № 2001107105 от 20.03.2001 г.

215. Avitzur В., Jang С. Analisis of Power spinning of cones // Trans ASME. Series B. 1960. - vol. 82. - P. 231 - 245.

216. Hayama M., Kudo H. Experimental study of tube spinning // Bull. JSME. 1979. - № 167. - P. 769 - 775.

217. Jacob H. Besondere vorteile des Flieb driickverfahrens in verglich zu erderen verfahren der umformtechnik // Fertigungstechnik und Betrieb. - 1964. -№10. S.573. - 578.

218. Jacob H. Erfahrungen beim Fliebdriicken zylindrischer Werkstiicke // Fertigungs technik und Betrib. - 1962. - №3. - S. 184 - 189.

219. Jacov H., Gorries E. Rollentconstruckzion fur Fliebdriicken Kreisyzlindyischer Hohlkorper // Fertigungstechnik und Betrieb. 1965. - Bd.15. - S.279 - 283.

220. Jndge J.E. Rotary extrude of rocket engine housing // Messiles and Rocketes. 1965. - №25. - P. 24 - 25.

221. Kobayashi S., Hall. J.K., Thomsen E.A. Theory of sheor spinning of cones // Trans. ASME. Series B. 1961. - №83. - P. 484 - 495.

222. Kobayashi S., Thomsen E. Theory of spin forming // CJRP. 1962. -№2.-P. 114-123.

223. Kolpakcioglu S. An application of theory to fan engineering problem power spinning // Deformation Process. Syracuse: 1961. - №1.

224. Kolpakcioglu S. On the Mechanics of Shear spinning // Trans. ASME. Series В. 1961.-vol. 83.-P. 125- 130.

225. 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.

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

227. 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.

228. Wilson D.U., Butler R.D. The role of cup-drawing tests in measuring draw-ability // J. Inst. Metals. Vol. 90. - № 12. - 1962.

229. Winkel H.K. Spanloses umformen durch Drucken auf numerisch gesteuertyen Moschinen // Blech Rohze Profile. 1979. - №5. - S.217-219.

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

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

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