автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Изотермическая штамповка осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести

Легпривах рукописи

ПАСЫНКОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

485753/

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ШТАМПОВКА ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 С 01-11 20 И

Тула 2011

4857537

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Талалаев Алексей Кириллович кандидат технических наук, доцент Булычев Владимир Александрович

Ведущая организация - ФГУП «ГНПП Сплав», г. Тула.

Защита состоится «8» ноября 2011 г. вМ^к&с. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012, г. Тула, ГСП, просп. Ленина, д. 92, 9 корп., ауд. 101).

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

Автореферат разослан « 7 » октября 2011 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей и узлов со специальными, зависящими от условии эксплуатации, характеристиками. Сложность технологических процессов вызывает в производстве их длительную отработку, влияющую в конечном итоге на трудоемкость и качество изделий. Все это вызывает необходимость изыскания новых принципов технологии, точности ее расчета и сближения на этой основе стадий проектирования изделий и технологической подготовки производства.

Двигательные установки ракетно-космическои техники имеют сложную систему трубопроводов, соединенных законцовками - расширенными утолщенными краями труб - под автоматическую сварку. Законцовки, а также заготовки с фланцевыми утолщениями формообразуют давлением, что связано с операциями раздачи, высадки и выдавливания. Технологическую сложность вызывает формообразование законцовок на тонкостенных трубах из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов, а так же штамповка заготовок с фланцевыми утолщениями.

К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относится медленное горячее формоизменение заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Технологические принципы формоизменения заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести могут быть применены в производстве соединительных законцовок трубопроводов и фланцевых утолщений и т.д., что обеспечивает их точность под сборку и качественную сварку без потери прочности и герметичности.

Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотропиеи механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его изготовления. Анизотропия механических свойств материала трубной заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость протекания технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования. Штамповка деталей из высокопрочных заготовок операциями изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести недостаточно широко применяется в промышленности.

В связи с этим теоретическое обоснование технологических режимов операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести трубных заготовок из высокопрочных материалов является актуальной, важной научно-технической задачей, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Работа выполнялась в соответствии с грантами Президента Российской Федерации на поддержку ведущих научных школ по выполнению научных исследований, государственными контрактами в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационнои России» на 2009-2013 годы Министерства образования и науки Российской Федерации, грантами РФФИ, научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы», государственным контрактам Министерства образования и

науки Российской Федерации.

Цель работы. Повышение эффективности операции изотермическои раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых

утолщений на заготовках из высокопрочных трансверсально-изотропных материалов путем научного обоснования технологических режимов деформирования при кратковременной ползучести, обеспечивающих снижение металлоемкости, трудоемкости изготовления, сокращения сроков подготовки производства и повышения их эксплуатационных характеристик.

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

1. Разработать математические модели операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных и изотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

3. Установить влияние анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на деформированное состояние, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести.

4. Разработать пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

5. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования процессов изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых заготовок из анизотропных осесиммет-ричных заготовок выполнены на основе теории кратковременной ползучести изотропного и анизотропного материалов. Расчет силовых режимов операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых заготовок из высокопрочных анизотропных заготовок учитывается деформационное и скоростное упрочнение. Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанных с накоплением микроповреждений. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры, гидравлических прессов моделей П2234, П238, ПЗ11 со встроенной системой плавного управления скоростью перемещения ползуна и регистрирующей аппаратурой, изотермического блока; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- математические модели операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных и изотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических и экспериментальных исследовании деформированного состояния, силовых режимов, предельных возможностей формоизменения операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов;

- закономерности влияния анизотропии механических свойств материала технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на деформированное состояние, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- разработанные пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету процессов изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при изготовлении законцовок трубопроводов и набора утолщений на заготовках из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, обеспечивающие заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых

изделий. ,

Научная новизна: установлены закономерности изменения деформированного состояния, силовых режимов, предельных возможностей формообразования от анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на основе разработанных математических моделей операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных и изотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

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, а также практическим использованием результатов работы в промышленности.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету рациональных технологических параметров операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Реализация работы. Разработаны технологические процессы изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и набора утолщений на заготовках из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных

материалов в режиме кратковременной ползучести позволяет расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования.

Отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» и инженеров, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международных научно-технических конференциях «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (АПИР-13 и АПИР-15, г. Тула: ТулГУ, 2008, 2010 г.г.); на Всероссийских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г. Тула: ТулГУ, 2008, 2010 г.г.); на Международных молодежных научных конференциях «XXXIII, XXXIV, XXXV, XXXVI Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2007, 2008, 2009, 2010 г.г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007 - 2011 г.г.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 14 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, в 9 статьях в межвузовских сборниках научных трудах объемом 9,37 печ. л.; из них авторских - 4,03 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту A.B. Черняеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 165 наименований, 3 приложений и включает 116 страницы машинописного текста, содержит 40 рисунков и 4 таблицы. Общий объем - 142 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе задачи, ее научная новизна, практическая ценность работы, приведены положения, выносимые на защиту, и краткое содержание разделов диссертации.

В первом разделе рассмотрено современное состояние теории и технологии изотермического формоизменения высокопрочных материалов, проведен анализ существующих технологических процессов раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания заготовок из высокопрочных материалов, намечены пути повышения эффективности их изготовления. Обоснована постановка задач исследований.

Значительный вклад в развитие теории пластичности, ползучести, методов анализа процессов обработки металлов давлением изотропных и анизотропных материалов внесли Ю.А. Аверкиев, Ю.А. Алюшин, Ю.М. Ары-шенский, A.A. Богатов, P.A. Васин, С.И. Вдовин, Э. By, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И. Губкин, Г.Я. Гун, Г.Д. Дель, A.M. Дмитриев, Д. Друкер, Ф.У. Еникеев, Г. Закс, A.A. Ильюшин, Ю.Г. Калпин, JI.M. Качанов, В.Л. Колмогоров, М.А. Колтунов, В.Д. Кухарь, A.M. Локощенко, Д. Лубан, H.H. Малинин, А.Д. Матвеев, С.Г. Милейко, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, С.С. Одинг, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, И.П. Ренне, К.И. Романов, Ф.И. Ру-занов, Г. Свифт, Е.И. Семенов, О.М. Смирнов, Я.А. Соболев, О.В. Соснин,

Л Г. Степанский, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, В.Н. Чудин, В.В. Шевелев, С.А. Шестериков, С.П. Яковлев и другие. __

На основе приведенного обзора работ установлено, что анизотропия механических свойств обрабатываемых материалов оказывает существенное влияние на силовые режимы и предельные возможности формоизменения не только в условиях холодной обработки металлов давлением, но и при медленном горячем деформировании, и её следует учитывать при расчетах технологических параметров процессов обработки металлов давлением. Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям операций изотермическом раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщении, вопросы теории формообразования высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести в настоящее время практически не разработаны. Шло внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования при изотермическои раздаче^ высадке законцовок трубопроводов и выдавливании фланцевых утолщении на заготовках из высокопрочных анизотропных и изотропных материалов в режиме кратковременной ползучести.

Реализация эффективности технологии может быть обеспечена внедрением технологических процессов медленного горячего деформирования. При разработке технологических процессов изотермическои раздачу высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщении на заготовках из высокопрочных материалов в основном используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, которые не ^ывают многие практически важные параметры. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки этих процессов, что удлиняет

сроки подготовки производства изделия. ,„„„„.«

Во втором разделе приведена математическая модель изотермическои раздачи законцовок трубопроводов из высокопрочных анизотропныхмате-Ьигшов в режиме кратковременной ползучести. Установлено влияние технологических параметров, условий трения на контактных Пзаниц^ рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств, скорости перемещения пуансона на силовые режимы и предельные возможности изотермической раздачи законцовок трубопроводов из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести.

Рассмотрен процесс изотермической раздачи законцовок в части расчета режимов технологии и предельных степеней формообразования Использованы энергетические методы применительно к полям скоростей перемеще-

нии.

В общем случае материал заготовки является вязко-пластичным, чему соответствует уравнение состояния

_ _ ЛеЩ" (1)

где сге, ге, Ъ,г - эквивалентные напряжение, деформация и скорость деформации; А,т,п- константы.

Уравнение (1) отражает состояние упрочнения и разупрочнения в связи с наклепом и вязкостью материала при штамповке с нагревом. Схема операции раздачи показана на рисунке 1. Напряженное состояние при этом принимается плоским. В соответствии с экстремальной верхнеграничнои теоремой пластичности для рассматриваемой операции справедливо энергетическое неравенство

^ < ¡ХфУцЯф (2)

Здесь д - внешняя (технологическая) удельная сила; ттр - касательное напряжение трения; - скорость движения инструмента; У^ - скорость заготовки на поверхности трения с инструментом; 8тр ь IV - соответственно площадь поперечного сечения заготовки, площадь поверхности трения, объем зоны деформаций.

При радиальной скорости перемещения точек материала по конусу инструмента

(3)

эквивалентные скорость деформаций и деформации в этих точках вычислялись по выражениям соответственно

-/

ее = к1п—, г0

(4)

(5)

где / =

1+2Л 1 + Л '

к =

¡2(2 + К.)

- '—т-г, гп, г - соответствен-

3(1 +Л) 0

но радиус трубы-заготовки и текущая радиальная координата точки заготовки в зоне деформаций; Я - коэффициент анизотропии материала.

Рисунок 1 - Схема операции раздачи

Эквивалентные напряжения определяются уравнением состояния (1) с учетом приведенных выражений в виде:

/ \»я

ае = Ак

т+пупгп{/-\)у-п/

О

1п-

П)

(6)

Полученные выражения позволяют рассчитать мощность внутренних сил, т.е. первый интеграл в неравенстве (2).

Рассмотрен расчет мощности трения заготовки на конусе матрицы. Касательное напряжение трения примем предельным в соответствии с выражением

•Стр = Ну аеС08ф, (7)

где 5д - толщина стенки трубы; <р - угол конуса инструмента; ц - коэффициент трения.

Контактная скорость точек заготовки на конусе матрицы определяется

так

Ук^Уг!ъ тф. (8)

Полученные выражения при подстановке во второй интеграл неравенства (2) дают оценку мощности трения. В соответствии с этим неравенством получим, что давление при раздаче выражается зависимостью

11т+п т\ С \т

г(>+"Х/-1 ьу0"(* + щ*8ф)] (9)

28Шф ;о ^ Го)

На основе приведенных выше соотношений выполнены теоретические исследования влияния скорости перемещения инструмента, угла конусности пуансона, коэффициента раздачи, условий трения и коэффициента анизотропии на величину относительного давления при раздаче с нагревом законцо-

вок трубопроводов. Исследования выполнены для алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями прочности соответственно. Механические характеристики исследуемых материалов приведены в таблице 1. Расчеты выполнены при следующих геометрических характеристиках заготовки: г0=Ю мм;

^ =10 мм; 50 =1 мм; = 7,5 мм; <р = 30°.

Таблица 1

Материал т;с °е0> МПа А, МП а/с" т п Я С'(С), МПа В'{В)

Титановый сплав ВТ6С 930 ±2 38,0 66,80 0,028 0,0582 1,5 0,692 -1,19

Алюминиевый сплав АМгб 450 ±2 26,8 54,34 0,104 0,0263 0,9 15,15 -1,42

На рисунке 2 представлены графические зависимости относительного давления с[ = с]/аеа от скорости перемещения инструмента У0 при фиксированных значениях коэффициента трения ц на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показывает, что при раздаче законцовок с нагревом относительное давление уменьшается при уменьшении скорости операции и коэффициента трения. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента У0 от 10 до 0,01 мм/с относительное давление раздачи законцовок падает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С. Снижение коэффициента трения ц от 0,4 до 0,1 приводит к уменьшению относительного давления на 40...45 % для сплавов АМгб и ВТ6С.

Результаты исследований влияния коэффициента раздачи Кр и угла

конусности инструмента ср на величину относительного давления при раздаче законцовок представлены на рисунке 3. од

3,0 2,5 2,0 15 1 1,0 0,5 0,0

10° <Р=2 0° <Р=30°

к Л -*

Ч>=40° /

\ > А——

Лш/с 10.

Рисунок 2 - Зависимости изменения Ц от V при раздаче законцовок из сплавов АМгб

м „ кр~

1А

Рисунок 3 - Зависимости изменения д от Кр при раздаче законцовок из титанового сплава ВТ6С

Установлено, что увеличение коэффициента Кр и уменьшение ср приводит к росту относительной силы. При увеличении Кр от 1,1 до 1,5 относительная сила раздачи законцовок из сплавов АМгб и ВТ6С возрастает в 4,5...5 раз. Увеличение ср от 10° до 40° при неизменных остальных парамет-

pax приводит к снижению относительной силы для рассматриваемых материалов в 5...5,5 раз.

Показано, что анизотропия механических свойств заготовки оказывают существенное влияние на силовые параметры операции раздачи при повышенных температурах. Так при увеличении R от 0,2 до 2 относительное давление раздачи алюминиевого и титанового сплавов q снижается на 20...30 %. С увеличением коэффициента раздачи Кр это влияние проявляется значительнее.

Произведена оценка возможности формообразования, исходя из ресурса пластичности деформируемого материала. Для материалов, предельная деформация которых не зависит от скорости операции, оценка использования ресурса пластичности производится по соотношению

a = Ef~TY~iise ■ (10)

0

Здесь 0<ю<1 - показатель, характеризующий использование ресурса пластичности (повреждаемость материала) при деформации 0 < £е < (еД^; ге,

(ze)np ' соответственно достигнутая при формообразовании в опасной точке

заготовки эквивалентная деформация и ее предельная величина.

Предельная эквивалентная деформация определяется выражением:

(О =CexpiiM (11)

Ч ае J

где сте, ctq - соответственно среднее и эквивалентное напряжения в рассматриваемой точке; С, В - константы разрушения материала при данной температуре, приведенные в таблице 1.

Для материалов, проявляющих при деформировании зависимость от скорости, использование ресурса пластичности определяется уравнением

(12)

0

Здесь повреждаемость материала 0<ю<1 соответствует времени деформирования 0<t<tnp; t, tnp - текущее время и предельное соответственно; Лпр - удельная работа к моменту разрушения (исчерпания пластичности).

Удельная работа разрушения выражается, как

А„р=С'ех р

о.

(13)

где С", В' - константы материала, приведенные в таблице.

Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает в 2 раза. Увеличение коэффициента раздачи Кр от 1,1 до 1,4 приводит к

значительному росту повреждаемости на более чем 20 %.

Установлено, что при увеличении коэффициента анизотропии Я от 0,2 до 2 повреждаемость материала заготовки возрастает на 30 %. С увеличением К наблюдается существенный рост повреждаемости.

Р Показано, что для титанового сплава ВТ6С при рассмотренной температуре обработки предельная деформация и величина накопленной повреждаемости определяются механическими характеристиками материала, конечной деформацией и схемой напряженного состояния независимо от скорости операции. Для алюминиевого сплава АМгб величина накопленной повреждаемости и, следовательно, предельная степень формоизменения определяются кроме того скоростью перемещения рабочего инструмента (эквивалентной скоростью деформации). Величина накопленных повреждении при той же конечной степени формообразования увеличивается с ростом скорости операции. При пониженных скоростях могут быть достигнуты большие конечные деформации.

Третий раздел посвящен теоретическим исследованиям операции изотермической высадки краевых утолщений на трубных заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Установлены закономерности изменения силовых режимов и предельных возможностей формообразования от механических свойств материала трубной заготовки, технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условии трения на контактной поверхности заготовки и инструмента.

Рассмотрена операция набора (высадки) краевого утолщения на трубной заготовке в режиме кратковременной ползучести. Схемы деформации принимаются осесимметричной или плоской, что определяется соотношениями диаметра трубы к ширине фланца (рисунок 4).

I

I Г

¿V

к3

21

2п_

_?3_

Рисунок 4. - Схема высадки и поле скоростей перемещений

к3

Рисунок 5. - План скоростей на линиях разрыва при осесимметричном деформировании

При осесимметричной схеме операции поле состоит из блока деформаций «1», жестких блоков «2» и «3», разделенных соответствующими поверхностями разрыва скоростей. Инструмент обозначен как блок «0». Для расчета используется верхнеграничная теорема пластичности. Для данной схемы операции она записывается в виде

- П2 )v<i S ^ó + #12 + #13 + Nmp.

(14)

Здесь левая часть - мощность внешних сил; правая - мощности деформаций, мощности на линиях разрыва скоростей и мощность трения. Полагаем, что деформируемому материалу заготовки соответствует уравнение состояния (!)•

Зададим изменение скорости в нем при перемещении между поверхностями «12» и «13» функцией

г г / , 1, чЛ

У =

-.ZO-

cos а

1 +

Л2-ЛЗ

Vo

cosa

1 +

1-fcQ-s-tga-^) . (tga + ctga)x +1 ~ 'З

(15)

при граничных условиях, соответствующих плану скоростей (рисунок 5):

^13 = —д: • ctgP + r3; F = Fi' = F3sina =

cosa

tó-n2).

2 hr^

sin a.

Здесь х, у - произвольные координаты точки в объеме деформаций; Л2> УП " уравнения образующих поверхностей разрыва скорости; У\, У^ -

скорости на входе и выходе из объема деформаций; к =

2 2 q -п.

4 /ir.

sin 2a.

При заданной функции скорости (15) можно записать компоненты скорости деформации как

р -Ё1-

5 V -cosa-

дУу _ дУ

Ч,у -

dV

■■—cosa; í;v =—— =—-sina; дх * ду ду

dV . дУ . 8V

_______sina; у™ =—sina +—cosa.

дх ду * дх ду

Компоненты скорости деформаций позволяют записать эквивалентные скорость деформаций и деформации в виде:

\2 Г*-,,

sma

л/3

(1 + 4ctg а)

©

+ (2 + ctg а)

дУ_

+ 6

——-ctga dx dy

Vo

где ДА - величина осадки заготовки (см. рисунок 4).

Полученные зависимости позволяют выразить мощность в объеме деформаций соотношением

Г мУ к( УК ^

Щ=]а£е<т = г КА\— у, г

W

1/о

Уц.т

К

1+ГП+П

dy

<\У12

dx,

где уцт - ордината центра тяжести площади сечения объема деформаций плоскостью ху (см. рисунок 4), определяемая по статическим моментам входящих фигур. Первое интегрирование здесь производится по ординате "у" при постоянном "х".

Выражения для определения мощностей на поверхностях разрыва скорости «12» и «13» записываются в виде

И\2 = 1у1

1 5

ИЗ

зш2а 0

АЪ =

г - ~ \1+т+п

'»5 "П

. 1+2(ш+и)

у/Ъъ

,1+л

где

Р =

(бш р)от+/г[5щд • бшСР - а) + собР]

22+т+исозр

43р{Щт(У0)

1 + /™«-яп(Р-«) + с<8р

йтр

-(т+п)

При равномерно распределенном по торцу фланца давлении касательное напряжение трения на этих поверхностях определяется по формуле:

где |1 - коэффициент трения.

В этом случае мощность трения представим следующим выражением:

гз

\Кс1у +

2 2 П, ~г2

2Иг3

где К =

п-п

Ьа.

В конечном виде давление высадки вычисляется по выражению:

дй-

Ид + Ы\2 + ^13

1-ц

\Ыу +

2 2 Ъ ~ г2

У.

(16)

Произведена оценка повреждаемости деформируемого металла и связанных с этим критических режимов операции. Деформации имеют место на поверхностях разрыва скоростей «12» и «13». В соответствии с кинетической теорией прочности запишем:

__л/5Дй_. _ - г?)АИ

0)12 ~ Шге)пР '

где 0 < со < 1 - повреждаемость материала при ходе пресса 0< АЛ<(Д/г)к;,; (Щкр - критическая величина хода, связанная с возможным разрушением заготовки; (ге )пр - предельная эквивалентная деформация;

= 11+ /8Ша5Ш(Р - + 8шр.

2 ^ \ эгар

В соответствии с энергетической теорией величина повреждаемости деформируемого материала оценивается так

пр

А УЗ

1 + «

ш13= — лпр

-и2)'

л/ЗА2^

1+от+л

\1+7Я

(АА)1

1+ т

где - предельная удельная работа разрушения.

Данная задача рассмотрена также в предположении, что операция протекает в условиях плоской деформации. В этом случае поле скоростей является жесткоблочным. Деформации имеют место только на линиях разрыва скорости и контактной границе трения. Получены основные уравнения и соотношения для оценки кинематики течения, силовых режимов и повреждаемости деформируемого металла при операции изотермической высадки фланцевых утолщений при плоской деформации.

Выполнены теоретические исследования влияния технологических параметров на силовые режимы операции высадки с нагревом фланцевых утолщений на трубных заготовках. Исследования выполнены для алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями ползучести соответственно. Механические характеристики исследуемых материалов приведены в таблице 1. Расчеты выполнены при следующих геометрических характеристиках заготовки: А = 30 мм; ДА = 10 мм; 1\ =17 мм; г2 =20 мм.

Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением скорости перемещения инструмента V от 0,01 до 10 мм/с относительное давление высадки заготовок возрастает на 20 % для алюминиевого АМгб и на 50 % для титанового ВТ6С сплавов. Результаты, полученные по модели плоской деформации, дают оценку давления в 1,9 раза большую, чем по модели осе-симметричной деформации. Установлено, что с увеличением коэффициента трения ц от 0,1 до 0,4 относительное давление высадки сплавов АМгб и ВТбС возрастает на 10... 15 %. Результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку давления по сравнению с моделью осе-симметричной деформации в 1,7... 1,9 раза.

Установлено, что повреждаемость материалов, которым соответствует кинетическая теория прочности, определяется величиной деформации и не зависит от скорости. Повреждаемость и, следовательно, критические условия операции для материалов, которым соответствует энергетическая теория, зависят от скорости операции.

Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает на 20 %. Результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку повреждаемости по сравнению с моделью осесимметричной деформации в 1,4... 1,8 раза.

В четвертом разделе выполнены теоретические исследования силовых режимов и предельных возможностей формообразования операций выдавливание фланцевых заготовок в режиме кратковременной ползучести.

Разработана математическая модель операции выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Расчётная схема выдавливания и разрывное поле скоростей в осевом сечении заготовки показаны на рисунках

6 и 7. При осесимметричной схеме деформаций поле состоит из жёстких блоков «О» и блоков деформаций «1», разделенных поверхностью «01» разрыва скорости. Поверхность трения материала на матрице - «12».

В соответствии с верхнеграничной теоремой пластичности справедливо энергетическое неравенство

+ + (17)

Здесь в левой части - мощность внешних сил, в правой - мощности в объёме деформаций, на поверхности разрыва скорости и на поверхности трения; д - удельная сила операции.

Получены выражения для определения мощности в объёме деформаций АТд, мощности на поверхности разрыва Ло1 и мощности на

поверхности трения Ытр.

На основе полученных соотношений выполнены теоретические исследования влияния технологических параметров на силовые режимы операции осесимметричного выдавливания фланцевых заготовок в режиме вязко-пластичности. Исследования выполнены для алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями прочности соответственно. Расчеты выполнены при следующих геометрических характеристиках заготовки: й = 30 мм; ДЛ = 3...20 мм; г\ =20 мм.

Установлено, что с увеличением скорости перемещения инструмента V от 0,01 до 10 мм/с относительное давление выдавливания фланцевых заготовок возрастает на 20 % для алюминиевого АМгб и на 50 % для титанового ВТ6С сплавов. Увеличение степени деформации б от ОД до 0,4 приводит к

росту <7 в 1,8. ..2 раза для обоих рассматриваемых материалов.

Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает в 1,7 раза. Увеличение степени деформации е от 0,1 до 0,4 приводит к росту повреждаемости ш в 2,5 раза.

Рассмотрены критические режимы выдавливания, что связано с оценкой повреждаемости деформируемого материала. Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость детали из алюминиевого сплава возрастает в 2,8 раза. Установлено, что при увеличении е от 0,1 до 0,4 повреждаемость спла-

Рисунок 6 - Схема операции и поле скоростей перемещений

Рисунок 7 - План скоростей на поверхности разрыва

ва ВТ6С возрастает в 3,6 раза.

Расчеты относительного давления и повреждаемости материала, выполненные в предположении плоской деформации, качественно согласуются с данными, полученными по модели осесимметричной деформации. Однако результаты расчетов по модели плоской деформации дают заниженную оценку давления в 1,5...1,8 раза и повреждаемости в 1,5...3 раза по сравнению с моделью осесимметричной деформации.

В пятом разделе диссертационной работы изложены результаты выполненных экспериментальных исследований силовых режимов операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %). Результаты исследований использованы при разработке технологических процессов изготовления инструмента и оснастки для изготовления переходников трубопроводов из алюминиевого сплава АМгб и титанового сплава ВТ6С, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс изотермического набора фланцевых утолщений на заготовках из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Существовавший технологический процесс предусматривал изготовление детали «переходник» резанием из поковок. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении законцовок трубопроводов и заготовок с фланцевыми утолщениями позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Предлагаемые технологические процессы обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления переходников трубопроводов в 2,5 раза, повышение удельной прочности изделия в 1,2...1,5 раз при снижении общей массы, повышение коэффициента использования металла с 0,5 до 0,8, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза. Отсутствие подрезов и разрывов положительно влияет на конструктивную прочность и коррозионную стойкость изделий.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» Тульского государственного университета.

В заключении приводятся основные результаты и выводы по выполненной работе.

В приложении содержатся тексты программ для ЭВМ по расчету силовых и деформационных параметров операций изотермической раздачи, высадки и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных анизотропных материалов, а также акты внедрения работы в промышленности и учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народнохозяйственное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в теоретическом обосновании технологических режи-

мов операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести трубных заготовок из высокопрочных материалов, обеспечивающих снижение металлоемкости, трудоемкости изготовления, сокращения сроков подготовки производства и повышения их эксплуатационных характеристик.

В процессе исследований получены следующие основные результаты

и сделаны выводы:

1. Разработаны математические модели операций изотермическои раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных трансверсально-изотропных и изотропных материалов в режиме кратковременной ползучести; получены основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и надавливания фланцевых утолщений на заготовках в режиме кратковременной ползучести из высокопрочных материалов. Разработаны алгоритмы расчета деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения исследуемых операций деформирования, а также программное обеспечение для ЭВМ. На базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил.

2. Выполнены теоретические исследования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных анизотропных и изотропных материалов в режиме кратковременной ползучести. Установлено влияние механических свойств материала, технологических параметров, скорости перемещения и геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на деформированное состояние, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести. Исследования выполнены для материалов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями кратковременной ползучести.

3. Установлено, что при раздаче законцовок с нагревом относительное давление д уменьшается при уменьшении скорости операции и коэффициента трения ц. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента V от 10 до 0,01 мм/с относительная величина давления при раздаче законцовок падает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С. Снижение коэффициента трения ц от 0,4 до ОД приводит к уменьшению относительного давления на 40...45 % для сплавов АМгб и ВТ6С. Показано, что увеличение Кр и уменьшение угла конусности инструмента ср приводит к росту относительной силы. При увеличении Кр от 1,1 до 1,5 относительная сила раздачи законцовок из сплавов АМгб и ВТ6С возрастает 4,5...5 раз. Увеличение ф от 10° до 40° при неизменных остальных параметрах приводит к снижению относительной силы для рассматриваемых материалов в 5...5,5 раз. Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает в 2 раза.

4. Количественно оценены величины повреждаемости осесимметрич-ного и плоского изотермического выдавливания фланцевых утолщений на

заготовках из исследуемых материалов в зависимости от скорости перемещения инструмента и степени деформации. Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость алюминиевого сплава АМгб возрастает в 1,6...1,8 раза. При увеличении степени деформации от 0,1 до 0,4 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает в 1,8 раза. Показано, что расчеты относительного давления и повреждаемости материала, выполненные в предположении плоской деформации, качественно согласуются с данными, полученными по модели осесимметричной деформации. Однако результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку давления в 1,5...1,8 раза и повреждаемости в 1,5...3 раза по сравнению с моделью осесимметричной деформации,

5. Оценено влияние анизотропии механических свойств на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования. При увеличении Я от 0,2 до 2 относительное давление изотермической раздачи алюминиевого и титанового сплавов д снижается на 20...30 %. Показано, что при увеличении Я от 0,2 до 2 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает на 20 %.

6. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из титанового ВТ6С и алюминиевого АМгб сплавов в режиме кратковременной ползучести. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам исследованных операций указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).

7. Результаты исследований использованы при разработке технологических процессов изготовления инструмента и оснастки для производства переходников трубопроводов и заготовок с фланцевыми утолщениями из алюминиевого сплава АМгб и титанового сплава ВТ6С, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс изотермического набора утолщений на трубных заготовках принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Существовавший технологический процесс предусматривал изготовление детали «переходник» резанием из поковок. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении законцовок трубопроводов заготовок с фланцевыми утолщениями позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Предлагаемые технологические процессы обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления законцовок трубопроводов и заготовок с фланцевыми утолщениями в 2,5 раза, повышение удельной прочности изделия в 1,2...1,5 раз при снижении общей массы, повышение коэффициента использования металла с 0,5 до 0,8, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза. Отсутствие подрезов и разрывов положительно влияет на конструктивную прочность и коррозионную стойкость изделий.

8. Материалы диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в ряде лекционных курсов при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Пасынков A.A. Оценка точности поковок при штамповке в закрытых штампах // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 238 - ¿41.

2. Пасынков A.A., Иванова Э.А. Анализ формоизменения и силовых параметров при штамповке в закрытых штампах на КГШИ // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1. С. 131 -135

" 3. Пасынков A.A., Иванова Э.А. Оценка силовых режимов при выдавливании в разъемных матрицах // Известия ТулГУ. Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 321 -325.

4. Пасынков A.A., Андрейченко В.А., Иванова Э.А. Оценка силовых параметров и предельных возможностей формоизменения при боковом выдавливании// Известия ТулГУ. Серия. Механика Деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во 1ул-

ГУ'20507Шсынко?'Га", Андрейченко В.А., Иванова Э.А. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом вдавливании // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. ZU07.

Вып. 2. С. 206-212.^ а а А„дрейченко В.А., Иванова Э.А. О влиянии геометрии облойной канавки на силовые параметры при открыт™ штамповке удлиненных в плане поковок на КГШН // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 88-92.

7 Пасынков A.A. Экспериментально-технологическая отработка формообразования сребренных конструкций / А.А. Пасынкован др.\// Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Выгз 4 С 70 76

ЬШ" 8 ' Пасынков A.A. Раздача с нагревом трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов // Молодёжный вестник технологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.4.2. С. 111-114.

9 Пасынков A.A., Чудин В.Н. Формообразование с нагревом за-кониовок трубопроводов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 1. С. 136-146.

У 10. Пасынков A.A., Чудин В.Н. Вариационные оценки режимов горячей осесимметричной и плоской высадки // Известия Тул! У. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 185-191. TMTl ПаГьшков A.A., Чудин В.Н., Яковлев С.С. Подход к анализу операции высадки с нагревом фланцевых утолщений на арматуре трубопроводов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во

ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 110-119.

У 12. Пасынков A.A., Чудин В.Н., Черняев A.B. Прямое осесиммет-ричное выдавливание элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула:

Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 60-69.

13. Пасынков A.A., Черняев A.B. Теоретические исследования операции прямого изотермического выдавливания элементов трубопро-

водов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. С. 127-135.

14. Пасынков A.A., Черняев A.B., Чудин В.Н. Прямое изотермическое выдавливание элементов трубопроводов в условиях плоской деформации // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1.С. 127-133.

15. Пасынков A.A. Осесимметричное комбинированное выдавливание нелинейно вязкого материала / A.A. Пасынков [и др.] Н Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 133-142.

16. Пасынков A.A. Технологические параметры изотермическои раздачи и высадки законцовок трубопроводов // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 191-194.

17. Пасынков A.A., Перепелкин A.A., Черняев A.A. Экспериментальные исследования операций выдавливания заготовок и их элементов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2010. С. 36-41.

18. Пасынков A.A. Горячая раздача и высадка законцовок трубопроводов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2010. С. 14-18.

19. Пасынков A.A. Формообразование с нагревом законцовок трубопроводов / A.A. Пасынков {и др.] // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 3. С. 155-165.

20. Пасынков A.A. Подход к анализу операции обжима и выдавливания элементов осесимметричной оболочки при кратковременной ползучести // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 142-147.

21. Пасынков A.A. Технологические параметры операции прямого изотермического выдавливания элементов трубопроводов / A.A. Пасынков [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство, 2010, №10, С. 3842.

22. Пасынков A.A. Технологические параметры прямого осесиммет-ричного выдавливания элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 207-209.

23. Пасынков A.A., Яковлев С.С., Черняев A.B. Теоретические исследования операции высадки с нагревом фланцевых утолщений на арматуре трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. Вып. 1. С. 95-105.

Подписано в печать 30.09.2011. Формат бумаги 60x84 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ ОН .

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

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ.

1.1. Современного состояния теории изотермического формообразования высокопрочных сплавов.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования операций выдавливания.

1.3. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы обработки металлов давлением.

Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей и узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. Сложность технологических процессов вызывает в производстве их длительную отработку, влияющую в конечном итоге на трудоемкость и качество изделий. Все это вызывает необходимость изыскания новых принципов технологии, точности ее расчета и сближения на этой основе стадий проектирования изделий и технологической подготовки производства.

Двигательные установки ракетно-космической техники имеют сложную систему трубопроводов, соединенных законцовками — расширенными утолщенными краями труб - под автоматическую сварку. Законцовки, а также заготовки с фланцевыми утолщениями формообразуют давлением, что связано с операциями раздачи, высадки и выдавливания. Технологическую сложность вызывает формообразование законцовок на тонкостенных трубах из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов, а так же штамповка заготовок с фланцевыми утолщениями.

К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относится медленное горячее формоизменение заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Технологические принципы формоизменения заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести могут быть применены в производстве соединительных законцовок трубопроводов и фланцевых утолщений и т.д., что обеспечивает их точность под сборку и качественную сварку без потери прочности и герметичности.

Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотропией механических, свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его изготовления. Анизотропия механических свойств материала трубной заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость протекания технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования. Штамповка-деталей из высокопрочных заготовок операциями изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной' ползучести недостаточно широко применяется в промышленности. •

В связи- с этим теоретическое обоснование технологических режимов операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести трубных заготовок из высокопрочных материалов является актуальной, важной научно-технической задачей, решение которой вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Работа выполнялась в соответствии с грантами Президента Российской Федерации на поддержку ведущих научных школ по выполнению научных исследований, государственными контрактами в рамках федеральной целевой программы «Научные- и научно-педагогические кадры инновационной России» на-2009-2013 годы Министерства образования и науки Российской Федерации, грантами РФФИ, научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы», государственным контрактам Министерства образования и науки Российской Федерации.

Цель работы. Повышение эффективности операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных трансверсально-изотропных материалов путем теоретического обоснования технологических режимов'деформирования при кратковременной ползучести, обеспечивающих снижение металлоемкости, трудоемкости изготовления, сокращения сроков подготовки производства и повышения их эксплуатационных характеристик.

Методы исследования. В1 работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования процессов изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых заготовок из высокопрочных осесим-метричных заготовок выполнены на основе теории кратковременной ползучести изотропного и анизотропного материалов. Расчет силовых режимов операций изотермической раздачи, высадки! законцовок трубопроводов, выдавливания* фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых заготовок из высокопрочных заготовок учитывается деформационное и скоростное упрочнение. Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанных с накоплением микроповреждений. Экспериментальные исследования выполнены' с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры, гидравлических прессов моделей П2234, П238, П311 со встроенной системой'плавного управления скоростью перемещения ползуна и регистрирующей аппаратурой, изотермического» блока; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- математические модели операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных и изотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований деформированного состояния, силовых режимов, предельных возможностей формоизменения операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов;

- закономерности влияния анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента>на деформированное состояние, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- разработанные пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету процессов изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при изготовлении законцовок трубопроводов и набора утолщений на заготовках из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, обеспечивающие заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Научная новизна: установлены закономерности изменения деформированного состояния, силовых режимов, предельных возможностей формообразования от анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на основе разработанных математических моделей операций изотермической раздачи, высадки законцо-вок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из анизотропных и изотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

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, а также практическим использованием результатов работы в промышленности.

Практическая значимость.,На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для,ЭВМ по-расчету рациональных технологических параметров операций, изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Реализация работы. Разработаны технологические процессьь изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и набора утолщений на заготовках из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении законцовок трубопроводов, выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной .ползучести позволяет расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования:

Отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» и инженеров, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и-«Механика процессов-пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международных научно-технических конференциях «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (АПИР-13 и АПИР-15, г. Тула: ТулГУ, 2008, 2010 г.г.); на Всероссийских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов • и средства их автоматизации» (г. Тула: ТулГУ, 2008, 2010 г.г.); на Международных молодежных научных конференциях «XXXIII, XXXIV, XXXV, XXXVI Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2007, 2008, 2009, 2010 г.г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007 — 2011 г.г.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 14 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, в 9 статьях в межвузовских сборниках научных трудах объемом 9,37 печ. л.; из них авторюских —4,03 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность к.т.н., доценту A.B. Черняеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 165 наименований, 3 приложений и включает 116 страниц машинописного текста, содержит 30 рисунков и 4 таблицы. Общий объем - 142 страницы.

4.3. Основные результаты и выводы

1. Предложена математическая модель изотермического выдавливания фланцевых утолщений на цилиндрических заготовках в режиме кратковременной ползучести. На базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил.

2. Выполнены теоретические исследования влияния скорости перемещения инструмента и условий трения на величину относительного давления и повреждаемость материала изотермического выдавливания фланцевых утолщений на цилиндрических заготовках в режиме кратковременной'ползучести. Исследования выполнены для алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых описывается энергетической и кинетической'теориямипрочности соответственно.

3'. Установлено, что с увеличением скорости перемещения инструмента V от 0,01 до 10 мм/с относительное давление выдавливания фланцевых заготовок возрастает на 20 % для алюминиевого АМгб и на-50 % для титанового ВТ6С сплавов. Увеличение степени деформации г от 0,1* до 0,4 приводит к росту с[ в 1,8. .2 раза для обоих рассматриваемых материалов.

Существенное влияние на величину относительного давления оказывают условия трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Показано, что увеличение ц от 0,1 до 0,4 приводит к возрастанию относительного давления в 1,5 раза для сплавов АМгб и ВТ6С.

Результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку давления вЛ,5.1,8 раза по сравнению с моделью осесиммет-ричной деформации.

4. Произведена оценка критических режимов выдавливания, связанных с оценкой повреждаемости деформируемого материала.

Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость алюминиевого сплава АМгб возрастает в 1,7 раза. Увеличение степени деформации 8 от 0,1 до 0,4 приводит к росту со в 2,5 раза. Показано, что при увеличении е от 0,1 до 0,4 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает в 2 раза.

Результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку повреждаемости в 1,5.3 раза по сравнению с моделью осесим-метричной деформации.

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

5.1. Изотермическая раздача и высадка законцовок трубопроводов

Двигательные установки ракетно-космической техники имеют сложную систему трубопроводов, соединенных законцовками — расширенными утолщенными краями труб — под автоматическую сварку. Законцовки фор-мообразуют давлением, с использованием операции раздачи. Технологическую сложность вызывает формообразование законцовок на тонкостенных трубах из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов. В этих случаях раздачу проводят с индукционным нагревом заготовок. При этом материал проявляет вязкие свойства и существенна зависимость от скорости деформации.

Эффективны процессы изотермического деформирования, обеспечивающие экономию металла и качество изделий. Это реализуется при учете влияния на силовые и деформационные характеристики операций темпера-турно-скоростных условий деформирования, что характерно для штамповки титановых сплавов типа ВТ14, ВТ20; алюминиевых АМгб, Д16, 1420; сталей типа 12Х18Н10Т и др.

Экспериментальные работы по изотермической раздачи проводились на алюминиевом сплаве АМгб при температуре 430 °С, титановых сплавах

ВТ6С при 930 °С. Эксперименты имели цель выяснения применимости полученных расчетных соотношений для удельных сил операций и оценки расчетных параметров возможного разрушения заготовок. Операции выполнялись на гидравлическом прессе модели ПЗ11 силой 1,6 МН, оснащенном системой регулирования скорости движения ползуна в пределах 0.35 м/ч, системой контроля температуры и силы. Блок штампа — стационарный, нагреваемый до 950 °С.

Для сплава ВТ6С при рассмотренной температуре обработки предельная деформация и использование ресурса пластичности определяются механическими характеристиками материала, конечной деформацией и схемой напряженного состояния независимо от скорости операции.

Для сплава АМгб использование ресурса пластичности и, следовательно, предельная степень формоизменения определяются кроме того скоростью штамповки. Использование ресурса пластичности при той же конечной степени формообразования увеличивается с увеличением скорости операции. При пониженных скоростях могут быть достигнуты большие конечные деформации, так как ресурс пластичности остается более высоким, чем у сплава ВТ6С. Для обоих сплавов, высадка сопровождается большей потерей пластичности, чем раздачи.

Технологический процесс изотермического набора утолщений на трубных заготовках принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Существовавший технологический процесс предусматривал изготовление детали «переходник» резанием из поковок. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенные деталей позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Предлагаемый технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления переходников трубопроводов в 2,5 раза, повышение удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз при снижении общей массы, повышение коэффициента использования металла с 0,5 до 0,8, сокращение сроков подго товки производства новых изделий в 2 раза. Отсутствие подрезов и разрывов положительно влияет на конструктивную прочность и коррозионную стойкость изделий.

5.2. Изотермическая штамповка утолщений под фланцы

Процессы штамповки утолщений на заготовках (фланцы, оребрения, уступы и др.) связаны с изготовлением силовых элементов на наружных или

Рисунок 5.5 - Схемы операций и штампы для набора фланцевых утолщений: а - краевой набор; б - срединный набор на трубах; в - набор фланца на днище

Температура нагрева 380.450°С, скорость движения траверс пресса 3.7 м/ч и удельная нагрузка 30.40 МПа обеспечивают высокую степень формообразования, исходная толщина может быть увеличена в 2.3 раза. Важным критерием качества при наборе утолщений является формирование волокнистой текстуры в зоне деформаций, обеспечивающей прочность и коррозионную стойкость. Управление скоростью деформирования обусловливает не только снижение величины сил операций, но и локальную устойчивость деформации в зоне растяжения боковой поверхности образуемого фланца. В этой связи накопление повреждений материала и возможность разрушения могут быть контролируемыми.

На рисунке 5.6 представлены промышленные детали, полученные из осесимметричных заготовок операциями набора утолщений при местном нагреве очага деформации и нагреве всей заготовки. нических свойств материала, технологических параметров, скорости перемещения и геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на деформированное состояние, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермической раздачи, высадки законцовок трубопроводов и выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Исследования выполнены для материалов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями кратковременной ползучести.

3. Установлено, что при раздаче законцовок с нагревом относительное давление ^ уменьшается при уменьшении скорости операции и коэффициента трения ^. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента ^ от 10* до 0,01 мм/с относительная величина давления при раздаче законцовок падает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С. Снижение коэффициента трения ^ от 0,4 до 0,1 приводит к уменьшению относительного давления на 40.45 % для сплавов АМгб и

ВТ6С. Показано, что увеличение р и уменьшение угла конусности инструмента Ф приводит к росту относительной силы. При увеличении р от 1,1 до 1,5 относительная сила раздачи законцовок из сплавов АМгб и ВТ6С возрастает 4,5.5 раз. Увеличение Ф от Ю до 40 ПрИ неизменных остальных параметрах приводит к снижению относительной силы для рассматриваемых материалов в 5.5,5 раз. Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает в 2 раза.

4. Количественно оценены величины повреждаемости осесимметрич-ного и плоского изотермического выдавливания фланцевых утолщений на заготовках из исследуемых материалов в зависимости от скорости переме

1. Аверкиев Ю.А. Оценка штампуемости листового и трубного проката // Кузнечно-штамповочное производство. 1990. № 2. С. 19 24.

2. Аверкиев Ю.А. Холодная штамповка. Формоизменяющие операции. Ростов-на-Дону: РГУ, 1984. 288 с.

3. 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.

4. Аминов O.B., Лазаренко Э.С., Романов К.И. Двухкулачковый пла-стомер для растяжения образцов материала с постоянной скоростью деформации в условиях сверхпластичности // Заводская лаборатория. 1999. Т. 65. №5. С. 46-52.

5. Аминов O.B., Романов К.И. Ползучесть кольцевой пластинки в условиях больших деформаций // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1999. №2. С. 104-114.

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

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

8. Базык A.C., Тихонов A.C. Применение эффекта сверхпластичности в современной металлообработке. М.: НИИМАШ, 1977. 64 с.

9. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1976. № 6. С. 120- 129.

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

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

12. Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов. М.: Машиностроение, 1981. 224 с.

13. Горбунов М.Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок. М.: Машгиз, 1960. 190 с.

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

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

16. Данилов В.Л. К формулировке закона деформационного упрочнения // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1971. №6. С. 146 1501

17. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978.174 с.

18. Джонсон В., Кудо X. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия. 1965.197 с.

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

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

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

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

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

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

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

26. Еникеев.Ф.У. Определение параметров сигмоидальной кривой сверхпластичностш // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 200Г. № 4. С. 18 22.

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

28. Закономерности ползучести и длительной прочности: Справочник /Под общ. ред. С.А. Шестерикова. М.: Машиностроение, 1983. 101 с.

29. Иванова Э.А., Пасынков A.A. Анализ формоизменения и силовых параметров при штамповке в закрытых штампах на КГШП // Известия Тул

30. ГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1. С. 131 -135.

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

32. Изотермическая пневмоформовка анизотропных высокопрочных листовых материалов / С.С. Яковлев и др.. М.: Машиностроение. 2009. 352 с.

33. Изотермическая штамповка листовых анизотропных материалов / С.П. Яковлев и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. № 12. С. 9- 13.

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

35. Изотермическое деформирование металлов / С.З. Фиглин и др.. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.

36. Изотермическое формоизменение из анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести / С.С. Яковлев и др.. М.: Машиностроение. 2009. 412 с.

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

38. Качанов JI.M. Теория ползучести. М.: Физматгиз, 1960. 456 с.

39. Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т. // Ред. совет: Е.И. Семенов и др. Т.2. Горячая штамповка // Под ред. Е.И. Семенова. М.: Машиностроение, 1986. 592 с.

40. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. Т. 4. Листовая штамповка/Под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. 544 с.

41. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. Т. 4. Листовая штамповка / Под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2010. 700 с.

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

43. Колмогоров B.JI. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. 836 с.

44. Колмогоров B.JI. Напряжение, деформация, разрушение. М.: Металлургия, 1970. 229 с.

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

46. Кратковременная ползучесть сплава Д16 при больших деформациях / В.Н. Бойков, Э.С. Лазаренко и др. // Известия вузов. Машиностроение. 1971. №4. С. 34-37.

47. Кудрявцев И.П. Текстуры в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1965.292 с.

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

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

50. Лазаренко Э.С., Малинин H.H., Романов К.И. Диаграммы растяжения в условиях горячего формоизменения металлов // Расчет на прочность. 1983. Вып. 24. С. 95-101.

51. Лазаренко Э.С., Малинин H.H., Романов К.И. Кратковременная ползучесть и разрушение алюминиевых и магниевых сплавов. Сообщение I // Известия вузов. Машиностроение. 1982. №3. С. 25-28.

52. Лазаренко Э.С., Малинин H.H., Романов К.И. Кратковременная ползучесть и разрушение алюминиевых и магниевых сплавов. Сообщение II // Известия вузов. Машиностроение. 1982. №7. С. 19-23.

53. Малинин H.H. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.

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

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

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

57. Механика процессов изотермического формоизменения элементов многослойных листовых конструкций / С.П. Яковлев и др.. Тула: ТулГУ, 2001.254 с.

58. Никольский Л.А., Фиглин С.З., Бойцов В.В. Горячая штамповка и прессование титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1975. 285.

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

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

61. Основы теории обработки металлов давлением / С.И. Губкин и др..: Под ред. М.В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. 539 с.

62. Пасынков A.A. Горячая раздача и высадка законцовок трубопроводов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; Тул-ГУ, 2010. С. 14-18.

63. Пасынков A.A. Изотермическая раздача и высадка законцовок трубопроводов // XXXVI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2010. Том 1. С. 295-297.

64. Пасынков A.A. Изотермическая раздача и высадка законцовок трубопроводов // XXXVI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2010. Том 1. С. 295-297.

65. Пасынков A.A. Изотермическое выдавливание фланцевых заготовок при вязко-пластичности // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Том 1.С. 222-223.

66. Пасынков A.A. Оценка точности поковок при штамповке в закрытых штампах // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 238 241.

67. Пасынков A.A. Технологические параметры изотермической раздачи и высадки законцовок трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 191-194.

68. Пасынков1 A.A. Технологические параметры изотермической раздачи и высадки законцовок трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 191-194.

69. Пасынков A.A. Технологические параметры прямого осесиммет-ричного выдавливания элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 207-209.

70. Пасынков A.A., Андрейченко В.А., Иванова Э.А. Исследование силовых и деформационных параметров при боковом1 выдавливании // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 206-212.

71. Пасынков A.A., Андрейченко В.А., Иванова Э.А. О влиянии геометрии облойной канавки на силовые параметры при открытой штамповке удлиненных в плане поковок на КГШП // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 88-92.

72. Пасынков A.A., Иванова Э.А. Оценка силовых режимов при выдавливании в разъемных матрицах // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 321 - 325.

73. Пасынков A.A., Чудин В.Н. Формообразование с нагревом закон-цовок трубопроводов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 1. С. 136-146.

74. Пасынков A.A., Яковлев С.С., Черняев A.B. Теоретические исследования операции высадки с нагревом фланцевых утолщений на арматуре трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. Вып. 1. С. 95-105.

75. Полухин Д.С. Технологические параметры обратного выдавливания трубных заготовок в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 197-199.i

76. Поляков Ю.Л. Листовая штамповка легированных сплавов. М.: Машиностроение, 1980: 96 с.

77. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.

78. 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.

79. Прагер В., Ходж Ф.Г. Теория идеально пластических тел. М.: ИЛ, 1956. 398 с.

80. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением. / A.A. Поздеев, В.И. Тарновский, В.И. Еремеев. М.: Металлургия, 1973. 192 с.

81. 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.

82. ПэжинаП. Основные вопросы вязко-пластичности. М.: Мир, 1968.176 с.

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

84. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. М.: Наука, 1970. 224 с.

85. Ренне И.П., Панченко Е.В. Определение параметров уравнения сверхпластического состояния листовых материалов из опыта на двухосное растяжение // Проблемы прочности. 1978. № 8. С. 31-35.

86. Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993. 240 с.

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

88. Селедкин Е.М., Гвоздев А.Е. Математическое моделирование процессов формоизменения заготовок. М.: Академия проблем качества; Тул-ГУ, 1998.225 с.

89. Семенов Е.И. Технология и оборудование ковки и горячей штамповка. М.: Машиностроение, 1999. 384 с.

90. Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. М.: Машиностроение, 1979. 118 с.

91. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. М.: Машиностроение, 1968. 272 с.

92. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление металлов пластическому деформированию. М.: Машгиз, 1961. 464 с.

93. Смирнов-Аляев Г.А., Гун Г.Я. Приближенный метод решения объемных стационарных задач вязкопластического течения // Известия вузов. Черная металлургия. 1960. № 9. С. 62 68.

94. Ш.Соколовский В.В. Волочение тонкостенной трубы через коническую матрицу // Прикладная математика и механика. 1960. Т.24, вып.5. С. 27-31.

95. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969.608 с.

96. ПЗ.Соснин О.В. Анизотропная ползучесть упрочняющихся материалов // Инженерный журнал. Механика твердого тела. 1968. № 4. С. 143-146.

97. Соснин О.В. Об анизотропной ползучести материалов // Журнал прикладной механики и технической физики. 1965. №6. С. 99-104.

98. Соснин О.В. Энергетический вариант теории ползучести и длительной прочности. Сообщение 1. Ползучесть и разрушение неупрочняю-щихся материалов // Проблемы прочности. 1973. № 5. С. 45-49.

99. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением / В.А. Голенков и др. / Под ред. В.А. Голенкова, A.M. Дмитриева М.: Машиностроение, 2004. 464 с.

100. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979. 215 с.118/Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

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

102. Теория и технология изотермической штамповки труднодеформи-руемых и малопластичных сплавов / С.П. Яковлев и др.. Тула: ТулГУ, 2000. 220 с.

103. Теория ковки и штамповки / Е.П. Унксов и др.; Под общ. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение. 1992. 720 с.

104. Теория обработки металлов давлением / И.Я. Тарновский и др.. М.: Металлургия, 1963. 672 с.

105. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, B.JI. Колмогоров и др. / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

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

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

108. Ханин А.И. Кратковременная ползучесть сверхпластичных сплавов. Латунь Л63 // Известия вузов. Машиностроение. 1987. №8. С. 12-16.

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

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

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

112. Черняев A.A., Пасынков A.A., Перепелкин A.A. Экспериментальные исследования операций выдавливания заготовок и их элементов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2010. С. 36-41.

113. Черняев A.B., Пасынков A.A. Теоретические исследования операции прямого изотермического выдавливания элементов трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. С.

114. Черняев A.B., Пасынков A.A. Теоретические исследования операции прямого изотермического выдавливания элементов трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2.i1. Часть 2. С. 127-135.

115. Черняев A.B., Пасынков A.A., Чудин В.Н. Прямое изотермическое выдавливание элементов трубопроводов в условиях плоской деформации // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1.С. 127-133.

116. Черняев A.B., Пасынков A.A., Чудин В.Н. Прямое изотермическое выдавливание элементов трубопроводов в условиях плоской деформации // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1.С. 127-133.

117. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А., Пасынков A.A. Осесим-метричное комбинированное выдавливание нелинейно вязкого материала // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. Г. С. 133-142.

118. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А., Пасынков A.A. Осесим-метричное комбинированное выдавливание нелинейно вязкого материала // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы »механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 133-142.

119. Черняев A.B., Яковлев С.С., Чудин В.Н:, Пасынков A.A. Технологические параметры операции прямого изотермического выдавливания элементов трубопроводов // Кузнечно-штамповочное производство, 2010, №10, С. 38-42.

120. Черняев A.B., Яковлев С.С., Чудин В.Н., Пасынков A.A. Формообразование с нагревом законцовок трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер: Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 3. С. 155-165.

121. Чудин В.Н. Прогнозирование разрушения заготовок при горячем деформировании//Известия вузов. Машиностроение. 1990. №2. С. 99-102.

122. Чудин В.Н., Пасынков A.A. Вариационные оценки режимов горячей осесимметричной и плоской высадки // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. '

123. Чудин В.Н., Черняев A.B., Пасынков A.A. Прямое осесимметрич-ное выдавливание элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. •

124. Чудин В.Н., Черняев A.B., Пасынков,A.A. Прямое осесимметрич-ное выдавливание элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1.С. 60-69.

125. Чудин В.Н., Яковлев С.С., Пасынков A.A. Подход к анализу операции высадки с нагревом фланцевых утолщений на арматуре трубопроводов //Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 110-119.

126. Швейкин В.В., Ившин П.Н. Зависимость изменения толщины стенки трубы при редуцировании от вязко-пластических свойств (упрочнения) материала // Известия вузов. Черная металлургия. 1964. №6. С. 92 96.

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

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

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

130. Яковлев С.П., Черняев А.В., Крылов Д.В. Обжим и раздача тонкостенных цилиндрических оболочек из анизотропного материала жестким инструментом в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 133 137.

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

132. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Чудин В.Н., Пасынков А.А. Экспериментально-технологическая отработка формообразования оребренных конструкций // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 70-76.

133. Яковлев С.С. Деформирование анизотропного листового материала в условиях кратковременной ползучести // Вести АН Белоруссии. Минск, 1994. №3. С. 32-39.

134. Яковлев С.С. Пилипенко О.В. Изотермическая вытяжка анизотропных материалов. М.: Машиностроение. 2007. 212 с.

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

136. 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.

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

138. 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.

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

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