автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Изотермическая вытяжка коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

На правах рукопись.

ЯКОВЛЕВ БОРИС СЕРГЕЕВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ВЫТЯЖКА КОРОБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05 03 05 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003071151

003071151

Работа выполи^ г на кафедре «Механика пластическо. формоизменения» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Талалаев Алексей Кириллович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Семенов Евгений Иванович доктор технических наук, профессор Журавлев Геннадий Модестович

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное

предприятие «ГНПП «Сплав» (г Тула)

Защита состоится «30» мая 2007 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 корп , ауд 101)

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

Автореферат разослан «Я1/ » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А Б Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Важнейшим фактором развития промышленности является разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов, в частности, процессов обработки металлов давлением Создание устойчивой технологии обработки давлением возможно на основе широкого теоретического и экспериментального анализа этих процессов

К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относятся процессы медленного горячего формоизменения в режиме вязкого течения материала

Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением Анизотропия существенно влияет на формоизменяющие процессы листовой штамповки, особенно на вытяжку Процесс вытяжки находит широкое распространение во многих отраслях машиностроения для получения полых изделий различной конфигурации (цилиндрические, конические, квадратные, прямоугольные и т д) Анизотропия при вытяжке, особенно коробчатых деталей, влияет на образование неровного края изделия (фестонов и впадин), на неравномерность толщины стенки изделия по периметру, на силовой режим вытяжки и предельную степень формообразования

В настоящее время достаточно широко изучено влияние начальной анизотропии на процесс вытяжки цилиндрических деталей и на устойчивость пластического формоизменения листа в условиях двухосного растяжения Практически не изучено влияние анизотропии на процесс вытяжки коробчатых изделий Некоторые имеющиеся экспериментальные материалы не позволяют сделать обобщений и дать четкие рекомендации для проектирования технологических процессов вытяжки коробчатых деталей Таким образом, разработка теории и технологии изготовления коробчатых деталей из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести является актуальной задачей

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований (гранты № НШ-1456 2003 8 и № НШ-4190 2006 8), грантом РФФИ № 04-01-00378 «Теория формоизменения мембран и тонколистовых заготовок из анизотропного труд-нодеформируемого материала в условиях кратковременной ползучести» (20042006 гг) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гт )» (проект № РНП 2 1 2 8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»)

Цель работы. Повышение эффективности процессов изотермической вытяжки коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающих снижение трудоемкости, металлоемкости изготовления изделий, сокращения сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик

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

1 Разработать математические модели изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести Получить основные уравнения И соотношения, необходимые для анализа кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения изотермической вытяжки короб-

чатых деталей из анизотропных листовых материалов

2 Выполнить теоретические и экспериментальные исследования рассматриваемых процессов вытяжки низких коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

3 Установить влияние технологических параметров, анизотропии механических свойств, скорости перемещения пуансона на напряженное и деформированное состояние, силовые режимы и предельные возможности исследуемых технологических процессов

4 Разработать рекомендации и создать пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

5. Использовать результаты исследований в промышленности и в учебном процессе

Методы исследования. Теоретические исследования процессов изотермического деформирования выполнены на основе теории кратковременной ползучести анизотропного материала Для вытяжки квадратных и прямоугольных деталей из высокопрочных анизотропных материалов, деформирование которых сопровождается деформационным упрочнением и температурно-скоростным разупрочнением, на базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил Анализ напряженного и деформированного состояния заготовки в процессах изотермической вытяжки осуществлен численно с использованием ЭВМ Предельные возможности формоизменения оценивались по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанного с накоплением микроповреждений и критерию локальной потери устойчивости При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура.

Автор защищает

- математические модели изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из трансверсально-изотропного и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств в режиме кратковременной ползучести,

- результаты теоретических исследований изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из анизотропного листового материала при ползучести,

- установленные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств листового материала на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, допустимой величиной накопленных микроповреждений и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки,

- результаты экспериментальных исследований процессов изотермической вытяжки коробчатых деталей из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов,

- разработанные рекомендации по проектированию технологических процессов,

- разработанный технологический процесс изготовления коробчатой детали «Кожух» из титанового сплава ВТ6

Научная новизна: разработаны математические модели операций изотермической вытяжки коробчатых деталей из трансверсально-изотропного материала и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств в режиме ползучести, установлены закономерности изменения напря-

женного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования по различным критериям разрушения от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и анизотропии механических свойств листового материала

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и созданы пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления коробчатых деталей с высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» (г Тула) 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 Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г Рыбинск, 2002 г), на ХХЛ'Ш-ХХХШ международных молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» (г Москва МГТУ «МАТИ», 2002-2007 гг), на 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г Тула, 2004 г), на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г Тула ТулГУ, 2004 г), на международной научно-технической конференции «Автоматизация, проблемы, идеи, решения» (г Тула ТулГУ, 2006 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г Тула, 2002 - 2007 гг)

Публикации Материалы проведенных исследований отражены в 16 статьях в статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, 3 тезисах Всероссийских и международных научно-технических конференций объемом 8,4 печ л , из них авторских - 5,8 печ л !

Автор выражает глубокую благодарность д т н , профессору В Н Чудину за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации I

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 130 наименований, 3 приложений и включает 100 страниц машинописного текста, содержит 28 рисунка и 9 таблиц Общий объем - 184 страниц

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 формообразования высокопрочных материалов, прове-

ден анализ существующих технологических процессов изготовления цилиндрических и коробчатых деталей из листовых высокопрочных м"териапа, 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 Алюшин, Ю М Арышенский, А А Богатов, С И Вдовин, Э Ву, В Д Головлев, Ф В Гречников, С И Губкин, Г Я Гун, В Л Данилов, Г Д Дель, А М Дмитриев, Д Друкер, Г Закс, А А Ильюшин, Е И Исаченков, Ю Г Калпин, Л М Качанов, В Л Колмогоров, В Д Кухарь, Н Н 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 Руза-нов, 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 и другие

На основе проведенного обзора работ следует, что при анализе технологических процессов обработки анизотропных металлов давлением в настоящее время учитывается в основном начальная анизотропия механических свойств Большинство работ посвящено теоретическим исследованиям процессов глубокой вытяжки цилиндрических и коробчатых деталей при холодном пластическом деформировании и с зональным (дифференцированным) нагревом Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения при глубокой вытяжке в режиме вязкого течения материала Следует отметить, что теоретический анализ процесса вытяжки коробчатых форм развит весьма слабо, а количественная оценка влияния анизотропии механических свойств исходного материала на процесс вытяжки коробчатых деталей почти не производилась

Существующие в заводской практике методы расчета технологии вытяжки коробчатых изделий основаны на эмпирических рекомендациях и не учитывают исходной анизотропии листа Реализация эффективности технологии изготовления коробчатых деталей из высокопрочных материалов может быть обеспечена внедрением технологических процессов медленного горячего деформирования Разработка и внедрение технологических процессов глубокой вытяжки коробчатых деталей с нагревом высокопрочных материалов на основе титана, алюминия, магния, а также ряда сталей и сплавов на основе железа встречает практические затруднения и часто сдерживается, уступая место менее рациональным процессам механической обработки

Во втором разделе приведены основные соотношения и уравнения, необходимые для теоретического анализа процессов медленного горячего деформирования анизотропного материала, приведены уравнения связи между скоростями деформации и напряжениями, уравнения состояния при вязком течении анизотропного материала, критерии деформируемости (энергетический и деформационный) анизотропного листового материала при кратковременной ползучести, условие локальной потери устойчивости листовой заготовки, которые в последующем используются при теоретических исследованиях

Однооперационной вытяжкой изготавливают невысокие квадратные и прямоугольные в поперечном сечении коробчатые изделия Возможные формы заготовок для вытяжки коробок показаны на рис 1

В технологической практике конкретные их формы принимаем, исходя из условий гугл !{2А\ - Я) > 0,4 - коробки с относительно большими угловыми

радиусами (рис 1, б), 0,17 < гугя !(2А\ -Н)< 0,4 - коробки с относительно небольшими угловыми радиусами (рис 1, в), гугя /(2А[ -Н)< 0,17 - коробки с от-

носительно малыми угловыми радиусами (рис 1, г), где Я - высота детали Как отмечено выте, в первом случае форма исходной "^готовки — круг, во втором — овал с прямолинейными или криволинейными большими сторонами, как это показано на рис 1

И гч

N

А 5м ■

25,

2 В ,

2 В,

т

2 В

—- /

N

+

/

2 В , О

а б в г

Рис 1 Формы заготовок для вытяжки коробок а - квадратной, б - прямоугольной с большими угловыми радиусами, в - с небольшими угловыми радиусами, г - с малыми угловыми радиусами

Рассмотрено деформирование анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести Упругими составляющими деформации пренебрегаем Вводится потенциал скоростей деформации анизотропного тела при кратковременной ползучести Компоненты скоростей деформации определяются в соответствии с ассоциированным законом течения

При кратковременной ползучести по аналогии с работами Р Хилла и Н Н Малинина введены понятия эквивалентного напряжения ае и эквивалентной скорости деформации £,е

Расчеты процессов изотермической вытяжки коробчатых деталей будем вести исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы, в соответствии с которой справедливо неравенство

Р1 п ^ви+Шр+Штр (1)

Здесь левая часть — мощность внешних сил Р при скорости перемещения пуансона I7,,, правая часть - соответственно мощность внутренних сил деформаций IVвн, мощность на линиях разрыва скоростей IVр и мощность трения на поверхностях контакта материала с инструментом И'тр

Энергетическое неравенство (1) предполагает испочьзование кинематически возможного поля скоростей Минимизация правой части неравенства (1) приводит к приближенной оценке потребных сил из всех кинематически возможных «верхних» Материал заготовки примем трансверсально-изотропным, механическое состояние которого определяется уравнением

= (2) где ее - эквивалентная деформация, к, т и п - константы материала

Уравнение (1) характеризует состояние материала при вязко-пластическом деформировании При деформировании без нагрева материал является жестко-пластическим с деформационным упрочнением (т ^О, и = 0) При горячем деформировании упрочнение отсутствует, и материал является нелинейно-вязким (т- 0, п & 0) В дальнейшем для различных форм заготовок будем рассматривать кинематику, напряженное и деформированное состояния фланца заготовки на плоскости и на вытяжной кромке матрицы В первом слу-

чае напряженное состояние принимается плоским, во втором - состояние плоское деформирование

Предельные возможности формоизменения в процессах обработки металлов давлением, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования, часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения Предлагается условие деформируемости материала при вяз-копластическом (ползуче-пластическом) течении без разрушения записать в виде

(3)

(4)

ОБ епр

если справедлив деформационный критерий разрушения, и в виде

О Ар

если справедлив энергетический критерий разрушения

Здесь <ве и со^ - повреждаемость материала при вязкопластической деформации по деформационной и энергетической моделям разрушения соответственно, гепр - предельная интенсивность деформации, Апр ' предельная величина удельной работы разрушения, ст - среднее напряжение,

г ^

ее«Р = СехР

С , А и С , А - константы материала, которые зависят от температурно-скоростных режимах деформирования

В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготовляемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать величины х До деформации а>е = 0, а в момент разрушения а>е =% =1

Для анализа локализации деформаций нагретого листового анизотропного материала предложен критерий, основанный на постулате устойчивости Друкера для реономных сред, позволяющий рассчитать предельную деформацию в зависимости от закона нагружения и анизотропии механических характеристик исходного материала

тр

= С'ехр^'

(5)

А

а^е

2г)

Ь 1

+ тН —

<П

А

Ъе

ч

>0,

(6)

где А = л]ах-2ахут\ +аут\-, а = ах-ахут\, Ь-ауя] - , а г2, г3, г4

величины подкасательных к графикам зависимостей функций ае/А, / А, т\<зе!А и Ы,е!А от времени 1 = А ¿(ае\ 1 = А 1 = А а(тхаЛ 1 = А с1(Ъ£,еЛ

аеЖ\А) 22 с£,еЛ\ А У 23 т\аесИ\ А У 24 !£,еЖ\ А ) зяу(ях +1) Хку+\)Г{х

аг =

2(Ях + Яу + ЯхЯ )' у 2(ЯХ + Ку + НхКу)'

аху = -

ЩЯу

' '^у^^х'у/ т "у т 1Хх1Уу) + Ну + ЯхЯу)

Ях = НЮ, Ку = Н!^, пц=ау/ах, Н,Р,С - параметры анизотропии Третий раздел посвящен теоретическим исследованиям изотермической вытяжки квадратных коробчатых деталей из трансверсально-изотропного материала и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести Процессы изотермической вы-

тяжки квадратных короочатых деталей рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и деформационной теории кратковременной ползучести

Рассмотрена изотермическая вытяжка низких квадратных коробок из листовой трансверсально-изотропной заготовки по схеме «круг - квадрат» на основе верхнеграничной экстремальной теоремы Схема операции показана на рис 2 Принимается разрывное поле скоростей (рис 2, б)

Рис 2 Однооперационная вытяжка квадратной коробки а — схема операции, б - разрывное поле скоростей, в - план составляющих скоростей, г - полные скорости на линии разрыва

В соответствии с этим полем во фланце заготовки имеются зоны деформаций и жесткие зоны, разделенные линиями разрыва скоростей перемещений точек фланца Точки в зоне деформаций перемещаются к центру углового радиуса матрицы, а жесткие зоны - по нормалям к прямолинейным участкам матрицы В зонах деформаций скорости движения точек V, переменны вдоль радиуса, жесткие зоны движутся с постоянной скоростью ¥п На границах зон скорость имеет разрыв

Скорости перемещения точек по радиальным направлениям задаем функцией

чД/(1+Я)

V - V ' т " п

(7)

где Уг, Уп - соответственно радиальная скорость перемещения точки и скорость пуансона, К - коэффициент анизотропии материала Функция (3) соответствует граничным условиям, те , г = гп, Уг = Уп,

1

Выражение для определения мощности внутренних сил в одной зоне деформаций запишется в виде

Ф

п> 1

г„+а/ип-

<5еЪ,еЬгйг

(8)

где /"о, гп - радиус заготовки и угловой радиус пуансона, г - радиальная координата точки в зоне деформации, 6 "олшина материала в ней, <р - угол, о г«- е-деляющий зону деформаций

Компоненты скоростей деформаций в точках зон деформаций по радиальному, окружному направлениям и по толщине заготовки определяются по известным соотношениям, эквивалентная скорость деформации вычисляется по выражению

1+2Я г -1/2

2(2 + Я)

(9)

£ =vV rR/(-UR) Г 1+Л Y =

Se ХУпГп Х 3(1 + R)

а эквивалентная деформация - следующим образом

' dr г ( г f/(1+*} 1

0 0 r r„ 1 rn) vn

Изменение толщины материала рассчитается так

, n\l/V+R) —

5 = 50 r0-a/sm^l г 1+Л, (11)

где 5, 5о - текущая и начальная толщины заготовки, а - линейный размер матрицы (рис 2, б)

Мощность на одной линии разрыва представим в виде

Wp = hp^p^1 + 3sm2 ydlp = r¡xpVp8pJl7¡sin2 y (12)

i „ sinp

lp rn

где lp - длина линии разрыва, xp - касательное напряжение на линии разрыва скорости, 8р - толщина материала на линии разрыва, aj - расстояние от центра углового радиуса до точки выхода линии разрыва на внешний контур фланца

Линию разрыва скорости принимаем прямой, проходящей через две точки Одна из них задана на внутреннем контуре фланца и является точкой касания прямоугольного и углового радиального участков контура Вторая точка определяется пересечением искомой линии с линией внешнего контура фланца Положим, что линия разрыва является характеристикой Угол между линией разрыва и касательной к внешнему контуру фланца в точке их пересечения находится по выражению

и/ = — arceos] j (13)

2

со - параметр, определяемый из соотношения для напряжений в точках внешнего контура фланца, где известно главное нормальное напряжение, а именно

sm© + -ЛТП cosco = (14)

V 2+R сте

_ _ vQ

. г , -г ' радиальное (нормальное) напряжение в точках внешнего кон-

тура фланца, ае - эквивалентное напряжение в этих точках, О • сила прижима, го, 8 - радиус заготовки и толщина ее края, ц - коэффициент трения заготовки на поверхности штампа Если не учитывать влияние прижима, то аг = 0

На линиях разрыва имеются скачки касательной и нормальной компонент скорости (рис 2, б) Полный разрыв (скачок скорости) составляет величину

Гр=КРр)п+(Гр)?1,/2, (15)

а угол между вектором скорости разрыва и линией разрыва

, IУр)п ....

у = агс^———, (16)

\У р) 1

где (Ур)п, (Ур)т - нормальная и касательная компоненты (составляющие) скорости разрыва Эти составляющие, учитывая принадлежность точки на линии разрыва одновременно зоне деформаций и жесткой зоне, определяются, как

(УР)п = (Уп)п-(Гг)п>) 1

(Ур)х (17)

где (Уп)п, (Кл)т - нормальная и касательная составляющие скорости точки на линии разрыва со стороны жесткой зоны, (Уг)п, (Уг)г - то же со стороны зоны деформаций

Направления векторов скоростей Уг и Уп заданы относительно линии разрыва углами аир соответственно Положение линии разрыва определено углом у в соответствии с соотношениями (13) В этой связи имеем

(Уг)п = Уг$та, (К„)„ = Г„5шр,|

(Уг\=Угсова, (^)т=К„созр,] что позволяет вычислить составляющие (17), скорость разрыва (15) и угол между вектором этой скорости и линией разрыва (16)

Касательное напряжение с учетом уравнения состояния (2) и линейного условия пластичности при плоском напряженном состоянии будет иметь вид

= кЧХг

' п'п

пН 1+Л

п{ 1+2Д) 1+Л

Л =

1+ Я

2(1 + 2 Л + Цо)

1/2

(19)

где цст - коэффициент вида напряженного состояния, = 0,553

Мощность трения на поверхностях матрицы и прижима для четверти заготовки вычисляется по формуле

{2(1 +Я)

2+Н г0

г„ +-

71 Б1П —

2+й 1+Л

? - ф)[ ^ ~ (Я + 'и)2}'.(20)

где д - давление прижима

Расчеты мощности деформаций (8), мощности на линиях разрыва скоростей (12) и трения (20) позволяют сделать верхнеграничную оценку силы вытяжки низких квадратных коробок из трансверсально-изотропных нелинейно вязких упрочняющихся материалов Отметим, что в случае изотропного материала в приведенных выше формулах следует положить Я = 1

Силовые режимы процесса изотермической вытяжки низких квадратных коробок из листовой трансверсально-изотропной заготовки по схеме «круг -квадрат» исследовались в зависимости от скорости перемещения пуансона Уп, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, величины давления прижима д На рис 3 приведены графические зависимости изменения максимальной величины относительной силы /' = Р/(Гав) процесса изотермической вытяжки низких квадратных коробок из листовой трансверсально-изотропной заготовки по схеме «круг - квадрат» от скорости перемещения пуансона У„ для алюминиевого сплава АМгб при температурах

обработки Т = 450° и Т = 530°, а также титанового сплава ВТ6 при 7' = 930°, где ^ = 4(2а + кгп / 2)5о Механические ' - актеристики исследуемых материалов приведены в работе [7] Расчеты выполнены при г0 = 50 мм, гп = 8 мм, а-17 мм, 5о=1 мм, ¿7 = 2 МПа Здесь введены обозначения кривая 1 — сплав ВТ6 (Г = 930°С), кривая 2 - сплав АМгб (Г = 450°С), кривая 3- сплав АМгб

{Т = 530°С) Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона У„, коэффициента трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки ц величина силы Р возрастает

Рис 3 Зависимости изменения Р от Уп Рис 4 Зависимости изменения Р от Уп

Графические зависимости изменения относительной величины силы процесса Р от скорости перемещения пуансона Уп при фиксированных величинах коэффициента нормальной анизотропии Я представлены на рис 4 Расчеты выполнены для геометрических размеров заготовки и детали, приведенных

выше, при к=66,75 МПа1с", т=0,028, и=0,0582, ай=100 МПа Анализ результатов расчетов и графических зависимостей, приведенных на рис 4, показывает, что с уменьшением коэффициента нормальной анизотропии Я относительная величина силы процесса Р возрастает

Четвертый раздел содержит результаты теоретических исследований силовых режимов процесса изотермической вытяжки прямоугольных коробчатых деталей с относительно большими угловыми радиусами, которые вытягивают из овальных заготовок, с небольшим относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы с угловыми радиальными закруглениями, с малым относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы со скошенными кромками Предложены расчетные схемы изотермической вытяжки прямоугольных коробчатых деталей Принятое разрывное поле скоростей состоит из угловых зон деформаций и жестких зон у прямых сторон внутреннего контура фланца Линии разрыва - прямые, соединяющие точки сопряжение угловых и прямых участков внутреннего контура фланца с угловыми точками его внешнего контура На базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил для перечисленных выше схем деформирования (рис

Выполнены исследования напряженного и деформированного состояний во фланце заготовки при вытяжке прямоугольной коробки из трансверсально-изотропного материала и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств

Анизотропия механических свойств материала заготовок вызывает неравномерное распределение напряжений в зонах деформаций фланца Допол-

нительным фактором этого является неосиметричность форм заготовок и вытягиваемых «зделий Рассмотрим вытяжку прямоугольной коробки из овальной заготовки (рис 5)

В частном случае (при а = Ъ) имеем схему вытяжки квадратной коробки из круглой заготовки Заготовки имеют угловые зоны деформаций и жесткие зоны, прилегающие к прямым сторонам внутреннего контура фланца, что соответствует принятым выше расчетным схемам вытяжки коробок Наличие линий разрыва скоростей в расчетах напряжений не учитываем

Для материала заготовок с плоскостной анизотропией механических свойств будем рассматривать два варианта вытяжки из заготовки, линии проката которой параллельны прямой стороне внутреннего контура фланца («прокат по стороне») - первый вариант (рис 5, а), из заготовки, линии проката которой направлены вдоль диагонали угловой зоны фланца («прокат по углу») -второй (рис 5, б) Оси х, у - главные оси анизотропии Радиальные перемещения точек в зонах деформаций осуществляются по этим осям, а при симметрии механических свойств относительно осей, радиальное перемещение происходит также по осям х = у

Примем, что ось х параллельна линиям проката листовой заготовки При симметрии механических свойств относительно главных осей анизотропии коэффициент анизотропии материала по названным осям соответственно Яа.=0 =Ла=9о, Ла=45, где а - угол между осью х и рассматриваемым направлением радиального перемещения точек Отметим, что оси х, у, х = у являются также главными осями компонент напряжений

Для последующих расчетов запишем радиусы заготовок относительно центров в точке 0\ - центров угловых зон деформаций Используем преобразования координат при их переносе и повороте Получим для первой схемы (рис 5, а)

а

б

Рис 5 К расчету напряжений при вытяжке а - вариант заготовки «прокат по стороне», б - то же при варианте «прокат по углу»

(г0)1=(аСО5ф + бБ1П<р) 1-

9

(йГСОЯф + ¿БШф)

для второй схемы (рис 5, б)

(го)2 + созф-(а-б) эшф] х

а2^2-г02

у [(а + ¿)созф-(а - ¿?)зтф] 1 где а, Ъ - геометрические размеры, определяющие положения осей координат, гд - радиус заготовки, <р - текущая угловая координата точки в осях л:, у

Скорости перемещений в соответствии с выражением (7) запишем в виде

(Уг)а=Уп[~) > (23)

что удовлетворяет граничным условиям

г = П> г = г0, Уг=Уп^

Соотношения для эквивалентных скоростей деформаций (св)а и деформаций (ее)а при этом будут иметь вид

1+2 Д„

1

(24)

(25)

л/2(2--Л°) — х [(1 + До + Ла)2 + (Ло - Ла)2 + ЛоО + 2Ла)21,/2

где

ДЛ0,Ла) =

л/3(1 + ЛаХ1 + 2Д0)

Компоненты напряжений определяются совместным решением уравнения равновесия и квадратичного относительно напряжений условия пластичности (типа Мизеса-Хилла)

сЬг п

+ <*г -Оф =0,

¿г

2йо 2 , \2

-——огстф +аф = (сте)а,

I + К А

(26) (27)

где стг, а(? - компоненты напряжении в главных осях х, у

Введем напряжения в тригонометрической форме, удовлетворяя условию пластичности (27)

Здесь введены обозначения.

= У {ае)а С05((0 + ©о)

(28)

1/2

(29)

ш0 = агса& 1 + 2Я0 + 2(/?45 - Ло^т2 2а]~1/2,

где со - параметр, определяющий точку на эллипсе текучести в главных осях напряжений, (сте)а - эквивалентное напряжение в направлении а (в главных осях)

Продифференцируем первое из уравнений (28) по координате г. Учитываем выражение для эквивалентного напряжения (2) и второе уравнение из (28) Подставив эти соотношения в уравнение равновесия (26), получим

d<¡> \ . — = -C/g(<0-<üO) ar r

i-, cíga ctgcao

n{\ + 2Ra) , f.

l + ^a V r)_

Уравнение (30) решается численно при граничных условиях

<Уг

г = г$, иг = аГо , © = сод + arccos-

(3 11)

У (ое)а

где го ~ радиус заготовки в соответствии с рассматриваемым вариантом вытяжки вычисляется по формулам (21) или (22), у*, cüq - по формулам (29) с учетом направления по углу а. и варианта вытяжки

В частных случаях при вытяжке без прижима arQ =0, го = Ti/2 + ,

2\Ю 2ц Q при вытяжке с прижимом аг = ——, со = con + arceos-—-

51 У*Щое)а

Здесь Q - сила прижима, L - длина внешнего контура фланца, 5 - толщина края фланца, р. - коэффициент трения

Значения <a(r), получаемые из уравнения (30), позволяют рассчитать напряжения (28) в главных осях при двух вариантах вытяжки в соответствии с рис 5, а и 5, б

По соотношениям (28) рассчитаны относительные напряжения на внутреннем контуре фланца для вытяжки коробки из алюминиевого сплава типа АМгб, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств Коэффициенты анизотропии /Íq = /?9o=0,3, j?45 =0,95, « = 0,2, п = 0, Г = 400°С Графики относительных напряжений приведены на рис 6 Расчеты произведены для двух вариантов вытяжки «прокат по стороне» и «прокат по углу» Направлению проката и ортогональному к нему соответствует коэффициент анизотропии Rq = /?П1Ш, направлениям под углом a = ±45° к прокату соответствует коэффициент анизотропии Т?45 = Rmax Из графиков следует, что распределение напряжений более равномерно при схеме вытяжки «прокат по углу», причем при любой схеме большее радиальное напряжение возникает в точке, лежащей на линии Re, = Rm,n

(^)а

1 А / \ / / /

У \ /V /

" 4

точки фтнца |

Рис 6 Графики относительных напряжений кривые 1,2- радиальные и окружные напряжения соответственно при вытяжке

«прокат по стороне» (--), кривые 3, 4 - то же при вытяжке

«прокат по углу» (-х—)

Установлено влияние технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств листового материала на ки-

нематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной осевого напряжения <з'г на выходе из очага пластической деформации

(31)

. 3 (Л + 1) е

допустимой величине накопленных микроповреждений (3) или (4) и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки (6)

При назначении величин степеней деформации в процессах формоизменения в дальнейшем учитывались рекомендации по допустимой величине накопленных микроповреждений (степени использования запаса пластичности) В Л Колмогорова и А А Богатова

Установлено, что предельная угловая степень вытяжки Кугл, вычисленная по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, с увеличением скорости перемещения пуансона Уп возрастает Изменение относительного радиуса закругления матрицы гм от 3 до 15 приводит к уменьшению предельной угловой степени вытяжки Кугл на 10 % Увеличение относительной величины давления прижима д от 0,05 до 3,0 сопровождается падением предельной угловой степени вытяжки Кугл на 15 % при заданных условиях деформирования Показано, что предельная угловая степень вытяжки Кугл, связанная с допустимой величиной накопленных микроповреждений, с увеличением скорости перемещения пуансона Уп уменьшается при вытяжке прямоугольной коробки из овальной заготовки из алюминиевого сплава АМгб, подчиняющегося энергетической теории ползучести и повреждаемости Установлено, что с увеличением относительной величины давления прижима д и коэффициента трения ц предельная угловая степень вытяжки Кугл уменьшается при вытяжке прямоугольной коробки из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов Установлено, что предельные возможности формоизменения в режиме ползучего течения материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости (титановый сплав ВТ6), не зависят от скорости перемещения пуансона Уп

Предельная угловая степень вытяжки Кугл, вычисленная по условию локальной потери устойчивости (шейкообразованием) заготовки, с увеличением скорости перемещения пуансона Уп от 0,5 до 0,7 увеличивается на 25 % Рост относительной величины давления прижима <у и коэффициента трения р приводит к уменьшению предельной угловой степени вытяжки Кугл при вытяжке

прямоугольной коробки из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов

В пятом разделе диссертационной работы изложены результаты выполненных экспериментальных исследований силовых режимов изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов

В качестве экспериментального оборудования использовался гидравлический пресс модели 2234 силой 1,6 МН Встроенная система управления позволяла плавно менять скорость ползуна 0 10 м/ч Оснастка была снабжена средствами нагрева нагреватели сопротивления из хромоникелевой проволоки включенные через трансформатор тока для вытяжного штампа Материал пуансонов и матриц - теплостойкая сталь 5ХНМ или жаростойкая сталь ЭП202 Уменьшение теплопередачи из зоны деформации обеспечивалось за счет набора прокладок из стали 12Х18Н10Т и асбоцементных плит Штампы закрыва-

лись кожухом с каолиновой ватой, прошитой стеклотканью Некоторые вытяжные штампы оснащались системами охлаждения с проточной водой Контроль температуры производился встроенными термопарами с выходом на потенциометр Использовались графито-меловые смазки с добавкой минерального масла Температура обработки для заготовок из титанового сплава ВТ6 - 930°С, а для алюминиевого сплава АМгб - 450°С Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермической вытяжки коробчатых деталей указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %)

Рассмотрены возможные варианты положения заготовки на матрице при вытяжке направление максимального коэффициента анизотропии совпадает с биссектрисой угла вытяжной матрицы («Ятах в угол»), направление минимального коэффициента анизотропии совпадает с биссектрисой угла вытяжной матрицы (« Ятт в угол») Для получения коробок одинаковой высоты наиболее целесообразно ориентировать заготовки направлением «Лт)П в угол», при положении заготовки направлением «йтах в угол» можно вытянуть большую по размерам заготовку, но большая высота коробки по прямой стенке не обеспечивается из-за образования угловых фестонов

С увеличением степени деформации при вытяжке предельное состояние наступает раньше в направлении наименьшего коэффициента анизотропии.

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести, которые использованы в технологическом процессе изготовления заготовки детали «Кожух» из титанового сплава ВТ6 Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» Технико-экономическая эффективность описанного процесса связана с сокращением сроков подготовки производства, трудоемкости изготовления деталей на 20 % (уменьшение объема механической обработки, устранение сварки), уменьшением металлоемкости заготовок на 10 15 % за счет сокращения величины припусков, повышением качества за счет геометрической точности

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

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народнохозяйственное значение в ракетно-космической, оборонной, авиационной и других отраслях машиностроения и состоящая в разработке теории и технологии изготовления коробчатых деталей из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести с целью повышения эффективности процессов изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих снижение трудоемкости, металлоемкости изготовления изделий, сокращения сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик

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

1 Разработаны математические модели изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из трансверсально-изотропного и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств в режиме кратковременной ползучести, выполнены теоретические исследования изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из анизотропного листового материала в режиме кратковременной ползучести,

2 Рассмотрен процесс изотермической вытяжки квадратной коробки из плоской листовой заготовки по схеме «круг - квадрат», изотермической вытяжки прямоугольных короо'.атых деталей с относительно большими угловыми радиусами, которые вытягивают из овальных заготовок, с небольшим относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы с угловыми радиальными закруглениями, с малым относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы со скошенными кромками Предложены расчетные схемы изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных коробчатых деталей

3 Установлено влияние технологических параметров, анизотропии механических свойств, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на силовые режимы исследуемых технологических процессов Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона Уп, коэффициента трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки и и уменьшением коэффициента нормальной анизотропии Л величина силы процесса Р возрастает

4 Установлено влияние технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств листового материала на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, допустимой величине накопленных микроповреждений и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки

5 Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов операции изотермической вытяжки коробчатых деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %)

6 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при разработке нового технологического процесса изготовления заготовки детали «Кожух» из титанового сплава ВТ6 Разработаны алгоритм расчета силовых, деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения, а также программное обеспечение для ЭВМ

7 Материалы диссертационной работы использованы в учебном процессе

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Чудин В Н , Яковлев Б С Влияние плоскостной анизотропии на процесс вытяжки коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство Обработка материалов давлением -2003 -№5 - С 8-12

2 Чудин В Н, Яковлев Б С Вытяжка и протяжка коробчатых изделий // Вестник машиностроения - 2003 - № 3 - С. 60-64

3 Чудин В Н, Яковлев Б С, Платонов В И Вытяжка некруглой заготовки из анизотропного материала // Известия ТулГУ Серия Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением - 2003 - Вып 1 -С 100-107

4„ Чудин В Н, Яковлев Б С К анализу процесса вытяжки коробчатых деталей изделия из анизотропного материала в режиме ползучести // Механика

деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула ТулГУ, 2003 -Часть 2 - С 225-229

5 Чудин В Н , Яковлев Б С Распределение напряжений во фланце при вытяжке коробки из анизотропного упрочняющегося материала // Известия ТулГУ Серия Актуальные вопросы механики - Тула ТулГУ, 2004 - Том 1 -Вып 1 -С 215-221

6 Паламарчук И И , Чудин В Н , Яковлев Б С Вытяжка низких квадратных коробок из анизотропных нелинейно вязких упрочняющихся материалов // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением -Тула Изд-во ТулГУ, 2005 -Вып 1 -С 183 — 192

7 Паламарчук И И , Яковлев Б С , Чусов А В Силовые режимы изотермической вытяжки квадратной коробки из листовой анизотропной заготовки по схеме «круг - квадрат» // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - 2005 - Вып 2 - С 148-154

8 Чудин В Н , Яковлев Б С Распределение напряжений во фланце при вытяжке коробки из анизотропного упрочняющегося материала // Известия ТулГУ Серия Актуальные вопросы механики - Тула ТулГУ, 2004 - Том 1 -Вып 1 -С 215-221

9 Паламарчук И И , Чудин В Н , Яковлев Б С Вытяжка низких квадратных коробок из анизотропных нелинейно вязких упрочняющихся материалов // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением -Тула Изд-во ТулГУ, 2005 - Вып 1 -С 183 — 192

10 Паламарчук И И , Яковлев Б С , Чусов А В Силовые режимы изотермической вытяжки квадратной коробки из листовой анизотропной заготовки по схеме «круг - квадрат» // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением — 2005 - Вып 2 - С 148-154

11 Изотермическая вытяжка низких коробчатых деталей с малыми угловыми радиусами /ИИ Паламарчук, Б С Яковлев, В Н Чудин, А В Чусов // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением -2005 -Вып 2 -С 205-211

12 Яковлев Б С Влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы изотермической вытяжки квадратной коробки из листовой заготовки // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 -Вып 1 -С 184188

13 Пилипенко О В , Паламарчук И И , Яковлев Б С Изотермическая вытяжка коробчатых деталей с небольшим угловым радиусом // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением -Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - Вып 1 -С 289-302

14 Яковлев Б С , Чудин В Н Оценка степени использования ресурса пластичности при вытяжке прямоугольных коробок из трансверсально-изотропного материала // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 -Вып 4 -С 111-118

15 Яковлев Б С , Чусов А В , Талалаев А К Напряженное и деформированное состояния во фланце заготовки при вытяжке прямоугольной коробки из трансверсально-изотропного материала // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 -Вып 3 -С 110-115

16 Яковлев Б С , Чусов А В , Паламарчук И И Предельные возможности формообразования при вытяжке прямоугольных коробок из трансверсаль-

но-изотропного материала // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Туля Изд-во ТулГУ, 2006 -Вып 4 -С 50-зй

17 Яковлев Б С Вытяжка эллиптической заготовки в эллиптическое матричное отверстие // Сборник тезисов II международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула ТулГУ, 2004 - С 36-38

18 Паламарчук И И , Яковлев Б С Влияние анизотропии механических характеристик материала на процесс вытяжки прямоугольных коробок // Сборник тезисов II международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула ТулГУ, 2004 -С 51-54

19 Яковлев Б С , Чусов А В , Паламарчук И И Изотермическая вытяжка изделий коробчатых форм из анизотропного материала // Материалы международной научно-технической конференции «Автоматизация, проблемы, идеи, решения» (АПИР-11), 16-17 октября 2006 г , Тула ТулГУ - С 192-193

Подписано в печать_04 2007.

Формат бумаги 60x84 ^ Бумага офсетная

Уел печ л 1,1 Уч-нзд л 1,0 Тираж 100экз Заказов/

Тульский государственный университет 300600, г Тула, просп Лешша, 92

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ.

1.1. Уравнения механического состояния.

1.2. Вытяжка цилиндрических и коробчатых деталей.

1.3. Анизотропия механических свойств материала заготовок.

Важнейшим фактором развития промышленности является разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов, в частности, процессов обработки металлов давлением. Создание устойчивой технологии обработки давлением возможно на основе широкого теоретического и экспериментального анализа этих процессов.

Значительное место в обработке металлов давлением занимает листовая штамповка, с каждым годом увеличивается количество листового проката, перерабатываемого в различных отраслях промышленности. Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относятся процессы медленного горячего формоизменения в режиме вязкого течения материала.

Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования. Анизотропия существенно влияет на формоизменяющие процессы листовой штамповки, особенно на вытяжку. Процесс вытяжки находит широкое распространение во многих отраслях машиностроения для получения полых изделий различной конфигурации (цилиндрические, конические, квадратные, прямоугольные и т.д.). Анизотропия при вытяжке, особенно коробчатых деталей, влияет на образование неровного края изделия (фестонов и впадин), на неравномерность толщины стенки изделия по периметру, на силовой режим вытяжки и предельную степень формообразования.

В настоящее время достаточно широко изучено влияние начальной анизотропии на процесс вытяжки цилиндрических деталей и на устойчивость пластического формоизменения листа в условиях двухосного растяжения. Практически не изучено влияние анизотропии на процесс вытяжки коробчатых изделий. Некоторые имеющиеся экспериментальные материалы не позволяют сделать обобщений и дать четкие рекомендации для проектирования технологических процессов вытяжки коробчатых деталей.

Широкое внедрение в промышленность процессов изотермической вытяжки при изготовлении низких коробчатых деталей сдерживается недостаточно развитой теорией медленного деформирования при повышенных температурах с учетом реальных свойств материала, позволяющей оценить напряженное и деформированное состояние заготовки, кинематику течения материала, предельные возможности формообразования, силовые режимы и энергозатраты процесса. Решение этой народнохозяйственной задачи может быть достигнуто за счет максимального использования внутренних резервов формоизменения высокопрочных материалов путем создания научно-обоснованных технологических процессов изотермической штамповки, учитывающих анизотропию механических свойств, упрочнение, вязкие свойства материала заготовки, термомеханические режимы формоизменения и другие особенности процессов обработки металлов давлением. Таким образом, разработка теории и технологии изготовления коробчатых деталей из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ на выполнение научных исследований (гранты № НШ-1456.2003.8 и № НШ-4190.2006.8), грантом РФФИ № 04-01-00378 «Теория формоизменения мембран и тонколистовых заготовок из анизотропного труднодеформируемого материала в условиях кратковременной ползучести» (2004-2006 гг.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»).

В настоящей работе приведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния исходной анизотропии механических свойств листового материала на напряженное и деформированное состояние заготовки, силовые и деформационные параметры процесса изотермической вытяжки низких коробчатых деталей.

Цель работы. Повышение эффективности процессов изотермической вытяжки коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающего снижение трудоемкости, металлоемкости изготовления изделий, сокращения сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик.

Автор защищает:

- математические модели изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из трансверсально-изотропного и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических исследований изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из анизотропного листового материала в режиме кратковременной ползучести;

- установленные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств листового материала на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, допустимой величиной накопленных микроповреждений и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки;

- результаты экспериментальных исследований процессов изотермической вытяжки коробчатых деталей из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов;

- разработанные рекомендации по проектированию технологических процессов и новый технологический процесс изготовления коробчатой деталей «Кожух» из титанового сплава ВТ6.

Научная новизна: впервые разработаны математические модели операций изотермической вытяжки коробчатых деталей из трансверсально-изотропного материала и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств, в режиме ползучести; установлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования по различным критериям разрушения от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и анизотропии механических свойств листового материала.

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 использованием результатов работы в промышленности.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов изотермического деформирования выполнены на основе теории кратковременной ползучести анизотропного материала. Для вытяжки квадратных и прямоугольных деталей из высокопрочных анизотропных материалов, деформирование которых сопровождается деформационным упрочнением и темпера-турно-скоростным разупрочнением, на базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил. Анализ напряженного и деформированного состояния заготовки в процессах изотермической вытяжки осуществлен численно с использованием ЭВМ. Предельные возможности формоизменения оценивались по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанного с накоплением микроповреждений и критерию локальной потери устойчивости. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура.

Практическая ценность и реализация работы. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и созданы пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов.

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления коробчатых деталей с высокими эксплуатационными характеристиками из труднодеформируемых анизотропных материалов. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» (г. Тула). 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 Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск, 2002 г.), на XXVIII-XXXIII международных молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2002-2007 гг.), на 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г. Тула, 2004 г.), на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.), на международной научно-технической конференции «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (г. Тула: ТулГУ, 2006 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2002 - 2007 г.г.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 16 статьях в межвузовских сборниках научных трудов и 3 тезисах Всероссийских и международных научно-технических конференций объемом 8,4 печ. л.; из них авторских - 5,8 печ. л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 130 наименований, 3 приложений и включает 100 страниц машинописного текста, содержит 28 рисунка и 9 таблиц. Общий объем -184 страниц.

5.5. Основные результаты и выводы

1. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов операции изотермической вытяжки коробчатых деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТб сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).

Плоскостная анизотропия механических свойств исходного материала существенно влияет на силовые и деформационные параметры вытяжки коробок. Это влияние выражается формой заготовки и ее положением на матрице. Выбор этих факторов на основании расчета способствует повышению степени формообразования и качества изделия.

2. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при разработке нового технологического процесса изготовления заготовки детали «Кожух» из титанового сплава ВТб.

3. 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 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народнохозяйственное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в повышении эффективности процессов изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающего снижение трудоемкости, металлоемкости изготовления изделий, сокращения сроков подготовки производства и повышение их эксплуатационных характеристик.

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

1. Разработаны математические модели изотермической вытяжки квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из трансверсально-изотропного и материала, обладающего плоскостной анизотропией механических свойств в режиме кратковременной ползучести; выполнены теоретические исследования изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей из анизотропного листового материала в режиме кратковременной ползучести;

2. Рассмотрен процесс изотермической вытяжки квадратной коробки из плоской листовой заготовки по схеме «круг - квадрат», изотермической вытяжки прямоугольных коробчатых деталей с относительно большими угловыми радиусами, которые вытягивают из овальных заготовок; с небольшим относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы с угловыми радиальными закруглениями; с малым относительным угловым радиусом, которые вытягивают из заготовок прямоугольной формы со скошенными кромками. Предложены расчетные схемы изотермической вытяжки прямоугольных коробчатых деталей. Принятое разрывное поле скоростей состоит из угловых зон деформаций и жестких зон у прямых сторон внутреннего контура фланца. На базе экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, предложен кинематический расчет сил для перечисленных выше схем деформирования.

3. Установлено влияние технологических параметров, анизотропии механических свойств, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на силовые режимы исследуемых технологических процессов. Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона Vn, коэффициента трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки р и уменьшением коэффициента нормальной анизотропии R величина силы процесса Р возрастает.

4. Установлено влияние технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств листового материала на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, допустимой величине накопленных микроповреждений и критерием локальной потери устойчивости листовой заготовки.

5. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов операции изотермической вытяжки коробчатых деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).

Плоскостная анизотропия механических свойств исходного материала существенно влияет на силовые и деформационные параметры вытяжки коробок. Это влияние выражается формой заготовки и ее положением на матрице. Выбор этих факторов на основании расчета способствует повышению степени формообразования и качества изделия.

6. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки низких квадратных и прямоугольных коробчатых деталей в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при разработке нового технологического процесса изготовления заготовки детали «Кожух» из титанового сплава ВТб. Разработаны алгоритм расчета силовых, деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения, а также программное обеспечение для ЭВМ.

7. 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 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

1. Аверкиев А.Ю. Методы оценки штампуемости листового металла. -М.: Машиностроение, 1985. 176 с.

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

3. Адамеску Р.А., Гельд П.В., Митюшков Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. - 136 с.

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

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

6. Базык А.С., Тихонов А.С. Применение эффекта сверхпластичности в современной металлообработке. М.: НИИМАШ, 1977. - 64 с.

7. Башяров Р.Я. О вытяжке деталей сложной формы // Машиноведение. 1971.-№ 5.

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

9. Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов: Учебное пособие для вузов. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2002.-329 с.

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

11. Вайнтрауб Д.А. Расчет технологического процесса вытяжки высоких прямоугольных деталей // Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов. Тула: Приокское книжное издательство, 1968. - С. 55-63.

12. Вайнтрауб Д.А. Технология глубокой вытяжки прямоугольных коробок. ЛДНТП, 1957. - 98 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

21. Джонсон А. Ползучесть металлов при сложном напряженном состоянии // Механика. Сборник переводов. 1962. - № 4. - С. 91-145.

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

23. Ершов В.И., Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. М.: Машиностроение,1990.-311 с.

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

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

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

27. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов / С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.С. Яковлев, Я.А. Соболев. М: Машиностроение-!, Изд-во ТулГУ, 2004. - 427 с.

28. Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. М.: Металлургия, 1984.-264 с.

29. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. - 420с.

30. Ковалев В.Г. Экспериментальное определение напряжений при вытяжке коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство». 1965. -№10.

31. 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.

32. 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.

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

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

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

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

37. Коротков В.А., Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Влияние анизотропии механических свойств материала при многооперационной вытяжке // Кузнечно-штамповочное производство. 1987. - №6. - С. 31-32.

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

39. Ларин С.Н., Яковлев Б.С. Силовые и деформационные параметры изотермической пневмоформовки элементов ячеистых панелей // XXVIII Га-гаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2002. - Том 1. - С. 49-50.

40. Лисицын Б.Д., Андреева В.Н., Тянутов А.Г. Экспериментальное исследование вытяжки коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство». 1965. - № 12. - С. 25-30.

41. Лисицын В.Д. Исследование напряженно-деформированного состояния при многооперационной вытяжке коробчатых изделий // Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов». Тула: Приок-ское книжное издательство, 1968. - С. 112-118.

42. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. - 216 с.

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

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

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

46. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / Под ред. В.А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева. Кишинев: Universitas, 1993.-238 с.

47. Механика процессов изотермического формоизменения элементов многослойных листовых конструкций / С.П. Яковлев, С.С. Яковлев, В.Н. Чудин, Я.А. Соболев. Тула: ТулГУ, 2001. - 254 с.

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

49. Митин А.А., Яковлев Б.С. Процессы горячего формообразования высокопрочных материалов // XXX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2004. -Том 1.-С. 70.

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

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

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

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

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

55. Пилипенко О.В., Платонов В.И. Вытяжка с утонением стенки анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. Тула: ТулГУ, 2004. - Том 1. - Вып. 1. - С. 168 -177.

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

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

58. 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.

59. 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.

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

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

62. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. JL: Машиностроение, 1979. - 520 с.

63. Рубенкова JI.A. Определение формы заготовки для вытяжки коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1969. - № 6.

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

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

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

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

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

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

70. Теория и технология изотермической штамповки труднодеформируемых и малопластичных сплавов / С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.С. Яковлев, В.А. Андрейченко. Тула: ТулГУ, 2000.- 220 с.

71. Теория ковки и штамповки / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1992. - 720 с.

72. 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.

73. Технологические решения и процессы сверхпластичного формообразования и диффузионной сварки. Обзор / Д.А. Семенов, В.Н. Чудин, О.В. Егоров, Я.А. Соболев и др. - М.: Изд-во ЦНТИ «Поиск», 1986. - 65 с.

74. Толоконников JI.A., Яковлев С.П., Чудин В.Н. К вопросу о вытяжке материала с плоскостной анизотропией // Прикладная механика. Киев: АН УССР, 1971. - Т.9. - С. 113-116. Т VII - вып. 9.

75. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. -М.: Металлургия, 1972. 408 с.

76. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение, 1968. - 504 с.

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

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

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

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

81. Чудин В.Н, Яковлев Б.С. Вытяжка и протяжка коробчатых изделий // Вестник машиностроения. 2003. - № 3. - С. 60-64.

82. Чудин В.Н. Вытяжка листовых изделий коробчатых форм // Куз-нечно-штамповочное производство. 2002. - № 6. - С. 3-8.

83. Чудин В.Н. Листовая вытяжка нелинейно-вязкого материала // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. - №2. - С. 133-137.

84. Чудин В.Н. Прогнозирование разрушения заготовок при горячем деформировании // Известия вузов. Машиностроение. 1990. - №2. - С. 99102.

85. Чудин В.Н., Яковлев Б.С. Влияние плоскостной анизотропии на процесс вытяжки коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2003. - № 5. - С. 8-12.

86. Чудин В.Н., Яковлев Б.С. К анализу процесса вытяжки коробчатых деталей изделия из анизотропного материала в режиме ползучести // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, 2003. - Часть 2. - С. 225-229.

87. Чудин В.Н., Яковлев Б.С. Распределение напряжений во фланце при вытяжке коробки из анизотропного упрочняющегося материала // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. Тула: ТулГУ, 2004. -Том 1. - Вып. 1.-С. 215-221.

88. Чудин В.Н., Яковлев Б.С., Платонов В.И. Вытяжка некруглой заготовки из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2003. -Вып. 1.-С. 100-107.

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

90. Шофман JI.A. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. -М.: Машиностроение, 1964. 365 с.

91. Щипунов Г.И., Дьячков В.Д., Булдаков В.И. Кинематика фланца в процессе листовой вытяжки деталей коробчатых форм // Кузнечно-штамповочное производство. 1971. - № 12. - С. 20-24.

92. Яковлев Б.С. Предельные возможности волочения труб из анизотропного материала // XXVIII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2002. - Том 1. -С. 57-58.

93. Яковлев Б.С. Вытяжка коробчатых деталей из анизотропного материала в режиме ползучести // XXIX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2003. -Том 1. - С. 82-83.

94. Яковлев Б.С. К вопросу о распределении напряжений во фланце при вытяжке коробки из анизотропного упрочняющегося материала // XXXI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2005. - Том 1. - С. 153-154.

95. Яковлев Б.С. Предельные возможности волочения труб из анизотропного материала // XXVIII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2002. - Том 1. -С. 57-58.

96. Яковлев Б.С., Чусов А.В. Изотермическая вытяжка низких коробчатых деталей с малыми угловыми радиусами // XXXII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2006.-Том 1.-С. 240-241.

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

98. Яковлев С.П., Чудин В.Н. Вытяжка коробок из анизотропного материала // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2003. - № 8. - С. 13-15.

99. Яковлев С.П., Чудин В.Н. Вытяжка релаксирующего листового анизотропного металла // Машиноведение. 1983. - № 5. С.115-118.

100. Яковлев С.П., Чудин В.Н. Учет анизотропии материала при расчете первого перехода вытяжки прямоугольной коробки // Кузнечно-штамповочное производство. 1973. - № 10. - С. 23-25.

101. Яковлев С.П., Чудин В.Н. Энергетическая оценка усилий вытяжки, обжима и раздачи с нагревом // Известия ВУЗов. Машиностроение. №9. - 1982.-С. 132-135.

102. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Валиев С.А. К анализу вытяжки высоких квадратных коробок из анизотропного материала // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1974. - №12. - С. 111-114.

103. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. - 332 с.

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

105. Яковлев С.С., Логвинова С.В., Черняев А.В. Вытяжка анизотропного материала в радиальную матрицу в режиме ползучести // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, 2002. - Часть 1.-С. 152-161.

106. Яковлев С.С., Яковлев С.П. Теория и технология изотермической штамповки анизотропных листовых материалов в режиме кратковременной ползучести. Тула: ТулГУ, 1996. - 126 с.

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

108. Bartle P.M. Diffusion Bonding: a look at the future // Weld. 11. -1975.-P. 799-804.

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

110. Cornfield G.C., Johnson R.H. The Forming of Superplastic Sheet Metal // Int. J. Mech. Sci. 1970. - vol.12. - P. 479-490.

111. Dunford D.V., Partridge P.G. Superplasticity in Aerospace // Aluminum. Cranfield. 1985. - P.257.

112. Holt D.L. An analysis of the building of a superplastic shirt by lateral pressure // International Journal of Mechanical Sciences, 1970, Vol. 12. P. 491497.

113. Jovane F. An approximate analysis of the superplastic forming of a thin circular diaphragm: theory and experiments. // International Journal of Mechanical Sciences, 1968, Vol. 10, № 5. p. 403-427.

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

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