автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Изотермическая вытяжка с утонением стенки тонко- и толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

На правах рукописи

ПЛАТОНОВ ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ ВЫТЯЖКА С УТОНЕНИЕМ СТЕНКИ ТОНКО- И ТОЛСТОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05 03 05 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ии^и <-1 150

Тула 2007

003071150

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

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Сосенушкин Евгений Николаевич доктор технических наук, профессор Журавлев Геннадий Модестович

Ведущая организация - ОАО «ТНИТИ» (г Тула)

Защита состоится « 30 » мая 2007 г в 12 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« 24 » апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А Б Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной задачей, стоящей перед современным машиностроением, является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение анизотропных 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

В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли цилиндрические изделия, изготавливаемые методами глубокой вытяжки Технологические принципы формоизменения листовых заготовок в режиме вязкого течения материала могут быть применены в производстве цилиндрических деталей из анизотропных высокопрочных сплавов

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

Широкое внедрение в промышленность процессов изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из высокопрочных материалов сдерживается недостаточно развитой теорией медленного деформирования при повышенных температурах с учетом реальных свойств материала, позволяющей оценить кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояние заготовки, силовые режимы, предельные возможности формообразования и энергозатраты процесса Таким образом, разработка теории и технологии изготовления цилиндрических 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 гг )» (проект № РНП 2 1 2 8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»)

Цель работы. Интенсификация технологических процессов изотермической вытяжки с утонением цилиндрических деталей из высокопрочных анизотропных упрочняющихся материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, обеспечивающих заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий

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

1 Разработать математические модели изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из вы-

сокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств

2 Получить основные уравнения и соотношения для анализа операции изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, протекающих в условиях плоского деформированного (вытяжка с утонением тонкостенных заготовок) или осесимметричного напряженного состояния (вытяжка с утонением толстостенных заготовок) из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

3 Выполнить теоретические и экспериментальные исследования изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из анизотропных материалов в конических матрицах при кратковременной ползучести

4 Установить влияние технологических параметров, анизотропии механических свойств, геометрических размеров заготовки и детали, скорости перемещения пуансона на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности исследуемых операций изотермической вытяжки

5 Разработать рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

6 Использовать результаты исследований в промышленности и в учебном процессе

Методы исследования. Теоретические исследования процессов изотермического деформирования выполнены на основе теории кратковременной ползучести анизотропного материала Анализ напряженного и деформированного состояния заготовки в процессах изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок из анизотропных высокопрочных материалов осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем решения приближенных уравнений равновесия с уравнением состояния анизотропного материала при кратковременной ползучести Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанного с накоплением микроповреждений При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура Обработка опытных данных проводилась методами математической статистики

Автор защищает:

- математические модели изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, протекающих в условиях плоского деформированного (вытяжка с утонением тонкостенных заготовок) или осесимметричного напряженного состояния (вытяжка с утонением толстостенных заготовок) из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести,

- результаты теоретических и экспериментальных исследований изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из анизотропных материалов в конических матрицах в режиме кратковременной ползучести,

- установленные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств материала заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное

состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с допустимой величиной накопленных микроповреждений,

- результаты экспериментальных исследований операций изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных высокопрочных материалов,

- разработанные рекомендации по проектированию технологических процессов

- технологический процесс изготовления цилиндрических деталей из титанового сплава ВТ6

Научная новизна установлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения в зависимости от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанных математических моделей течения анизотропного материала в клиновом канале в условиях плоского деформированного состояния и в конической матрице в условиях осесимметричного напряженного и деформированного состояния в режиме кратковременной ползучести

Практическая значимость На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и созданы пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из высокопрочных анизотропных материалов, что позволяет получать детали с повышенными точностными характеристиками по диаметру и толщине с более упрочненной стенкой, а также достигать больших степеней деформации по сравнению с другими видами вытяжки, значительно сократить число операций технологического процесса

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления цилиндрических деталей с высокими эксплуатационными характеристиками Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП «ГНПП «Сплав» (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 «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 молодежных научных конференциях XXIX - XXXIII «Гагаринские чтения» (г Москва МГТУ «МАТИ», 2003-2007 гг), на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г Тула ТулГУ, 2004 г), на международной научно-технической конференции «Образование, наука, производство и управление» (г Старый OcкoлJ Старооскольский технологический институт, 2007 г), на 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г Тула ТулГУ, 2004 г), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (2002-2007 гг)

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 8 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, 5 тезисах и материалах Всероссийских и международных научно-технических конференций объемом 4 3 печ л , из них авторских -24 печ л

Автор выражает глубокую благодарность д т н , профессору С С Яковлеву и д т н , профессору Ю Г Нечепуренко 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 148 наименований, 3 приложений и включает 96 страниц машинописного текста, содержит 47 рисунков и 6 таблиц Общий объем -178 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 формоизменения высокопрочных материалов, проведен анализ существующих технологических процессов изготовления цилиндрических деталей из листового материала, 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 Арышен-ский, А А Богатое, Р А Васин, С И Вдовин, Э Ву, В Д Головлев, Ф В Греч-ников, С И Губкин, Г Я Гун, В Л Данилов, Г Д Дель, А М Дмитриев, Д Дру-кер, Ф У Еникеев, Г Закс, А А Ильюшин, Е И Исаченков, Ю Г Калпин, Л М Качанов, В Л Колмогоров, М А Колтунов, В Д Кухарь, Д Лубан, Н Н Мали-нин, 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 Рузанов, Г Свифт, Е И Семенов, И А Смарагдов, О М Смирнов, Я А Соболев, О В Со-снин, Л Г Степанский, А Д Томленов, Е П Унксов, Р Хилл, В Н Чудин, В В Шевелев, С А Шестериков, С П Яковлев, С С 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 ее следует учитывать при расчетах технологических параметров процессов обработки металлов давлением Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов вытяжки с утонением стенки, вопросы теории формообразования анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести в настоящее время практически не разработаны Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования при осесимметричной вытяжке с утонением стенки цилиндрических заготовок в режиме вязкого течения материала Реализация эффективности технологии может быть обеспечена внедрением технологических процессов медленного горячего деформирования При разработке технологических процессов изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей в основном используют эмпирические зависи-

мости из различных справочных материалов, которые не учитывают многие практически важные параметры Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки этих процессов, что удлиняет сроки подготовки производства изделия

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 и вязко-пластическом течениях анизотропного материала, критерии деформируемости (энергетический и деформационный) анизотропного материала при вязком и вязко-пластическом течении, которые в последующем используются при теоретических исследованиях

Рассмотрено деформирование анизотропного материала в условиях ползучего течения Упругими составляющими деформации пренебрегаем Вводится потенциал скоростей деформации анизотропного тела при ползучем течении Компоненты скоростей деформации определяются в соответствии с ассоциированным законом течения При вязком течении материала по аналогии с работами Р Хилла и Н Н Малинина введены понятия эквивалентного

напряжения сте и эквивалентной скорости деформации сзг

Предельные возможности формоизменения в процессах обработки металлов давлением, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования, часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготавливаемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать 1, т е со < 1

Третий раздел посвящен теоретическим исследованиям изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных цилиндрических деталей из анизотропного материала в режимах вязкого и вязкопластического течениях материала Процессы изотермической вытяжки рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и деформационной теории ползучести и повреждаемости [7, 10, 11, 12]

Выполнены теоретические исследования процесса изотермической вытяжки с утонением стенки анизотропного материала в режиме медленного деформирования (ползучести) через коническую матрицу с углом а (рис 1) Течение материала реализуется в условиях плоской деформации На контактных границах заготовки и инструмента реализуется закон трения Кулона

где и р/7 - коэффициенты трения на контактных поверхностях матрицы и пуансона, а/. - нормальные напряжения на контактных поверхностях матрицы и пуансона

Поле скоростей в цилиндрической системе координат р,6,У принимаем радиаль- Рис г Схема к теоретическому ным с равномерным распределением компо- анализу кинематики течения ненты скорости Ур материала

т—(Р*р) = 0

Ур = Ур(р), = Уу = о (1)

Для определения вида зависимости радиальной скорости от координат используем уравнение несжимаемости материала, которое с учетом уравнений (1) запишется

\__d_ РФ4

Величина радиальной скорости определяется по выражению

у Л, в = (2)

р а

где Уп - скорость перемещения пуансона

Компоненты скоростей деформации в нашем случае рассчитываются по формулам

4Р=-4> ?ре = о, = (3)

р р

Поскольку физические уравнения ортотропного тела связаны с главными осями анизотропии, запишем выражения для компонент деформаций в новых осях х,у,г (главные оси анизотропии) с помощью формул преобразования компонент скоростей деформаций

^=-4 00526, =4 соз29> «л» (4)

Р. р

Принимая во внимание, что течение материала происходит в условиях плоской деформации, т е

^.=0,^=^=0,^=0, (5)

_ Нах + _

ау'~ # + /7 'Ху'2 ~ Ху'х ' получаем выражения для определения эквивалентной скорости деформации и эквивалентного напряжения ае

Далее определяем компоненты напряжений в системе координат х,у,г через компоненты напряжений в системе координат р,6,г' и записываем выражения для нахождения эквивалентного напряжения ае и эквивалентной скорости деформации в системе координат х, у, г

В дальнейшем примем, что компоненты напряжений стр,сто и компоненты скоростей деформаций зависят только от координаты р и связываются со средним углом матрицы, т е полагаем 9 = а/2, ад = а^

Приведем окончательную систему уравнений для определения компонент тензора напряжений и повреждаемости материала

------------------/ N-1/2

ар ~ак:=ае

¡2(ЯХ +Яу+ Ксхку) Ях + Ку +1 2 1

■ х

зиу

2 * 2 соб ос -4- — БШ а

Яу+1 2

, (6)

. со(7)

щ 2К™ ; р

и уравнение равновесия

Р^ + ор-ак(1 + А0 = 0, (9)

если поведение материала описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости, где М=-(ц/7-ц^)//£а, ^ = #/6, Ку = Я/.Г, = ЛУС;

Яуг^Ь/С, К2Х = М ¡О, Р\ОуН,1,М,Ы - параметры анизотропии

В том случае, когда поведение материала подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости, используются уравнения (6) - (9) и вместо уравнения состояния (7) -

ре0 Л!п Л!п

= (12)

*е = Ь/*е»р (Ю)

В

Системы уравнений (6-9) и (6), (8), (9), (10) решаются методом конечно-разностных соотношений вместе с методом итераций

Изменение направления течения при входе и выходе из очага деформации будем учитывать изменением величины радиального напряжения на величину

—т- (П)

Осевое напряжение ах с учетом поворота течения материала на угол а/2 на выходе из очага деформации вычисляется следующим образом

аР~ак а

''Р=Р1 ' 2 8 2 Сила вытяжки с утонением определяется по формуле

Р = тсс1^1сх + тгця^Я /Н|ф (13)

Р1

Подобный подход к решению задачи реализован при теоретическом анализе операции изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических тонкостенных заготовок из анизотропного материала в режиме ползуче-пластического течения материала [2, 3] ,

Приведенные выше соотношения для анализа процесса изотермической вытяжки с утонением стенки позволили установить влияние технологических параметров процесса, скорости перемещения пуансона при Уп, анизотропии механических свойств исходного материала на, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности формоизменения исследуемого процесса

_ Графические зависимости изменения относительных величин силы Р = Р/(2щзоаео) и осевого напряжения ах = стх /стед при вытяжке с утонением стенки алюминиевого сплава АМгб (7" = 450°), поведение которого описывается энергетической теорией кратковременной ползучести и повреждаемости, от угла конусности матрицы а при фиксированном значении скорости перемещения пуансона Уп, обеспечивающей ползучее течение материалов, пред-

ставлены на рис 2 Здесь введены обозначения кривая 1 - /»х =0,5, кривая 2 -т5 = 0,6, кривая 3 - т8 = 0,7, кривая 4 - = 0,8, кривая 5 - = 0,9.

а б

Рис 2 Графические зависимости изменения /> (а) и стх (б) от а при изотермической вытяжке с утонением сплава АМгб (450°С) (цм = ОД, ця = 0,2, У„ = 0,004 мм/с)

Анализ результатов расчетов и^ графических зависимостей показывает, что относительная величина силы Р с ростом коэффициента утонения т5 уменьшается Относительная величина осевого напряжения ах возрастает с ростом угла конусности матрицы а и уменьшением коэффициента утонения т5 Выявлено существование оптимальных углов конусности матрицы в пределах 12 24°, соответствующих наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения т3 < 0,7 При величинах коэффициентов утонения т3 > 0,7 увеличение_угла конусности матрицы а приводит к увеличению относительной силы Р (рис 2) Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения т5. смещается в сторону больших углов Этот характер изменения относительных величин силы Р и напряжений ах справедлив, как для ползучего, так и ползуче-пластического течения материала Установлено, что с ростом коэффициента трения на пуансоне \1П (при фиксированном значении ) величина относительной силы Р резко возрастает, как при ползучем, так и ползуче-пластическом течениях материала

Предельные возможности формоизменения в процессах обработки металлов давлением, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования, оценивались на базе феноменологических моделей разрушения В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготавливаемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать величины х, т е

юе<х (14)

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

Анализ результатов расчета показывает, что при вытяжке с утонением высокопрочных материалов, поведение которых описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости, с увеличением угла конусности матри-

цы а и скорости перемещения пуансона Vn предельный коэффициент утонения msnp увеличивается, т е ухудшаются условия утонения Установлено, что изменение условий трения на контактной поверхности пуансона \>.ц существенно влияет на предельный коэффициент утонения (цд/ = const) С ростом коэффициента трения на пуансоне снижается предельное значение коэффициента утонения msnp Этот эффект проявляется существеннее на малых углах

конусности матрицы а

Предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости, в режиме ползучести не зависят от скорости перемещения пуансона V„ Увеличение угла конусности матрицы а сопровождается ростом предельного коэффициента утонения msnp

(для материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости)

При ползуче-пластическом течении анизотропного материала с увеличением угла конусности матрицы а и снижением скорости перемещения пуансона Vn предельный коэффициент утонения msnp возрастает (для материалов,

подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости) Рост коэффициента трения на пуансоне ц ц (при фиксированном коэффициенте трения на матрице (iм) снижается предельное значение коэффициента утонения msnp

Четвертый раздел содержит результаты теоретических исследований процесса изотермической вытяжки с утонением стенки осесимметричной толстостенной цилиндрической заготовки через коническую матрицу с углом а в режиме медленного деформирования (ползучести) Приведены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения исследуемой операции изотермической вытяжки [4, 5, 6]

Принимается, что материал заготовки жесткопластический, обладает цилиндрической анизотропией механических свойств Упругими составляющими деформации пренебрегаем Течение материала принимается осесимметричным Анализ процесса вытяжки с утонением стенки реализуется в цилиндрической системе координат 1

Схема к анализу вытяжки с утонением стенки приведена на рис 3 Допускается, что условия трения на контактной поверхности инструмента с заготовкой подчиняются закону Кулона Течение материала принимается установившееся

Компоненты тензора скоростей деформаций определяются через компоненты скоростей течения соотношениями

dV0 Va QV, dV0 dVr

ф p dz\ p dz dp

где Vp, Vz - компоненты скоростей течения, £,z, - компоненты тен-

зора скоростей деформаций,

У2=-У0

[р±([^мр-ря

„2 2 Р ~РЯ

Р -Ря = (16)

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

уп-у +2Ря) Ч> -уп-, , 0-г»

где Уп - скорость перемещения пуансона

Рис 3 Схема к анализу вытяжки с утонением стенки

Выражение для вычисления эквивалентной скорости деформации, принимая во внимание условие несжимаемости = -£,2 ~~ > запишется так

х {^[(1 + + + ЯеЛг[0 + Шг + Де^еР +

1/2]

(17)

где К2 = Н/О, Щ = П/= М¡Б - коэффициенты анизотропии

Учитывая выражения для определения компонент скоростей течения (16), компоненты тензора скоростей деформаций определяются так

ЕС л0^[рд0-(/-г)^ря]

=—:— = -

к

_ Р _

к0

[др (р + р П ) - 2(1 - г)Р пШХр - р Я

(Р + РЯ)Р[*о-С-*) '£аР

tg<xs0 [>0р2 + Л'рря - 2 (/-г) Ря<яа]

-

(Р + Рл)ко&арР 1

+ др

где

(дУ^ &

- V ^

^=^'Я2а(р2-Ря) [Зр^о - 4(/ - г) ря /^а + ря ^о ] ~

- 2so ря (/ - г) - (/ - ,

Нормальные и касательные напряжения в очаге деформации определяются путем численного решения уравнений равновесия в цилиндрической системе координат

¿top | <Этрг | gp-ge ^ dp dz р

^гр | Saz | тгр ^ Q

(18)

Эр dz р

совместно с уравнениями теории пластического течения анизотропного материала

G _а _ 2 °есР (.RqRz + Rz + RQXRz £,z ~ Щр) Z 6 ЧСеср RqRM+1 + Щ)

_ 2 ССеср (RqRz + KZ + RQ%Q~ ^Up) °е °р з лг(/?г + 1 + Ле)

beep zv z ^'

аЛ -аг =

2 ®еср

Р2~Ч%Р ^

и уравнением состояния без учета повреждаемости, описывающие поведение материала, подчиняющегося теории ползучести,

Ъ=В(ое/ее0)", (20)

при граничных условиях, заданных в напряжениях

при 2 = 1 ст2 = Да2

Здесь <Тр,сгд,а2,Трг - нормальные и касательное напряжения, являющиеся функциями р и г, В, п\ - константы материала, в зависящие от температуры испытаний, сгео- произвольно выбранная величина эквивалентного напряжения, с,еСр и аеСр - средние величины скорости деформации и эквивалентного напряжения в очаге деформации, Аа2 - величина приращения осевого напряжения связанное с изменение направления течения материала на входе в очаг деформации

В соответствии с выбранной кинематикой течение материала на входе в очаг деформации и выходе из него происходит резкое изменение направления течения от вертикального до наклонного к осевой под углом р на входе в очаг деформации и от наклонного к вертикальному на выходе из очага деформации, что связано с разрывом тангенциальной составляющей скорости течения Это изменение направления течения учитывается путем коррекции осевого напряжения на границе очага деформации по методу баланса мощностей

А(3г =^Т5Р251п2Р (21)

Величина накопленной эквивалентной деформации вдоль к - ой траектории определяется в очаге деформации по формуле

~íCekAz ( ¡Rz+RQ+RQRz z vzk i 3 RzRpz

<k=ъЧг^ + г ::в: ° ^

Если нужно найти накопленную эквивалентную деформацию в изделии после деформации, то следует к рассчитанной величине по формуле (22) добавить еще второй член этого выражения, т е учесть изменение направления течения материала на входе и выходе из очага деформации

Определение силы процесса вытяжки осуществляется следующим образом Рассчитывается на выходе напряжение схг(р) с учетом изменения направления течения материала на входе в очаг деформации и выходе из него Находится составляющая силы Pz¡/C для преодоления трения на матрице

pzlk =71 ИмсиЛ*ср (2РЛ + í0 +s0l Величину напряжения апМ определим по формуле преобразования компонент напряжений при переходе от одной системы координат к другой

7 9

апМ = °р cos а + CTz Sln а~ Tpz sm Сила, разгружающая стенку изделия, определяется по выражению

Pz2k ~ п№-1Т®пПсрРП ' Сила, передающаяся на стенку изделия, находится так

РЯ+*1

Pcm=2u Joz(p)p dp + Pzlk, (23)

Р я

Величина силы операции вытяжки с утонением стенки вычисляется следующим образом

РЯ+*1

Р = 2я ¡cz(p)pdp + Pzlk+Pz2k, (24)

Ря

11 1 \1 где anMcp=-¡anM(L)dL, L =-, cspIJcp = -\apIJ(l)dl

ь q cos ct / q

Приведенные выше соотношения использованы для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов формообразования процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов _

Относительные величины осевого напряжения ог и силы процесса Р определялись по формулам

аг=а2/ае0, Р= ^ , (25)

где Dq = 2р0

На рис 4 приведены графические зависимости изменения относительных величин осевого напряжения oz и силы процесса Р от скорости перемещения пуансона V„ при вытяжке с утонением стенки полых цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава АМгб при температуре обработки Т = 450"С

Расчеты выполнены при следующих геометрических размерах заготовки sq = 4 мм, £>0=40 мм и различных углах конусности матрицы а

06 0 5 <у,0 4 03

0 21 0 01

'",¡=0 5 «/5=0 б '»5=0 7

\

\ш,=0 8 \»«г=0 9

0 02 и« с

г„—-

0 04 0 01

0 02 им с

г„—-

004

а б_

Рис 4 Графические зависимости изменения аг и Р от Уп (а = 18°, Ил/ = 0,1, ця=0,2)

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы а и скорости перемещения пуансона Уп, уменьшением коэффициента утонения тя и величины £>о /¿о относительная величина осевого напряжения а, возрастает

Установлено, что существуют оптимальные углы конусности матрицы в пределах 12 24°, соответствующие наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения т8 > 0,6 При величинах коэффициентов утонения < 0,6 увеличение_угла конусности матрицы а приводит к уменьшению относительной силы Р Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения т3 смещается в сторону больших углов Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона У„ величина относительной силы Р возрастает (рис 4)

Показано, что изменение условий трения на контактной поверхности пуансона и матрицы существенно влияет на относительную силу Р С ростом коэффициента трения на матрице ц ^ (при =Ил) величина Р возрастает Этот эффект проявляется существенно при малых величинах коэффициента утонения т5 С увеличением коэффициента утонения т3 относительная величина силы Р уменьшается Относительная величина £>о^О не оказывает существенного влияния на Р

Установлено, что с увеличением относительной величины I = / ^ (рис 3) и уменьшением коэффициента утонения т5 накопленные величины эквивалентной деформации ге и микроповреждений ае на выходе из очага пластической деформации увеличиваются Максимальные величины Ее и юе соответствуют траектории течения материала по поверхности матрицы

Предельные возможности формоизменения при вытяжке с утонением толстостенных цилиндрических заготовок определялись на базе феноменологических моделей разрушения (14)

Графические зависимости изменения предельного коэффициента утонения т5Пр, вычисленного по критерию разрушения (14), от угла конусности

матрицы а для алюминиевого сплава АМгб приведены на рис 5

(а = 18°, цм=0,1, ця=0.2)

Здесь кривая 1 соответствует величине т5пр, определенной по величине накопленных микроповреждений при % = 1, кривая 2 - при х = 0,65, кривая 3 -при х = 0,25. Положения кривых 1-3 определяют возможности деформирования заготовки в зависимости от технических требований на изделие Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы а и уменьшением относительной величины £>0 /.уд предельный коэффициент утонения твпр возрастает Установлено, что с увеличением скорости перемещения пуансона Уп предельные коэффициенты утонения тзпр

возрастают (рис 5)

Предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости (например, титановый сплав ВТ6), не зависят от скорости перемещения пуансона Уп.

В пятом разделе диссертационной работы изложены результаты выполненных экспериментальных исследований изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических деталей из высокопрочных материалов в режиме ползучести, а также результаты практической реализации теоретических и экспериментальных исследований

Экспериментальные работы по изотермической вытяжки цилиндрических деталей проводились на алюминиевом АМгб и титановом ВТ6 сплавах Использовались графито-меловые смазки с добавкой минерального масла Фиксировалась сила операции при различных скоростях перемещения пуансона Для изготовления цилиндрических заготовок использовалась комбинированная вытяжка листового материала толщиной =5 мм Температура обработки дня заготовок из титанового сплава ВТ6 - 930°С, а для алюминиевого сплава АМгб - 450°С Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %)

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований созданы рекомендации по расчету технологических параметров изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей в режиме ползу-

чести, которые использованы при разработке нового технологического процесса изготовления цилиндрических заготовок детали «Патрубок газовода» из титанового сплава ВТ6 Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП «ГНПП «Сплав» Технико-экономическая эффективность описанного процесса связана с сокращением 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 и формирования волокнистой структуры

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, судостроительной, транспортной и других отраслях машиностроения, состоящая в разработке теории и технологии изготовления цилиндрических деталей из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести с целью интенсификации технологических процессов изотермической вытяжки с утонением цилиндрических изделий из высокопрочных анизотропных упрочняющихся материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, обеспечивающих заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий

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

1 Разработана математическая модель изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических деталей из анизотропных материалов Получены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения изотермической осесимметричной вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических деталей из анизотропных материалов в режиме ползучести Разработаны алгоритм расчета кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формообразования, а также программное обеспечение для ЭВМ

2 Выполнены теоретические исследования изотермической вытяжки с утонением цилиндрических деталей при вязком и вязкопластическом течении анизотропного материала Процессы изотермической вытяжки рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и кинетической теорий кратковременной ползучести и повреждаемости

3 Установлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей исследуемых технологических процессов вытяжки с утонением стенки, связанных с допустимой величиной накопленных микроповреждений, от технологических параметров, угла конусности матрицы, скорости перемещения пуансона, условий трения на рабочем инструменте и заготовке и исходной анизотропии механических свойств материала заготовки

4 Показано, что с увеличением угла конусности матрицы а, уменьшением коэффициента утонения тх и величины / относительная величина осевого напряжения возрастает Установлено, что с увеличением скорости

пуансона Vn от 0,01 мм/с до 0,04 мм/с относительная величина осевого напряжения öz при вытяжке с утонением цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава АМгб возрастает на 40 %, а при вытяжке с утонением титанового сплава ВТ6 увеличение Vn от 0,005 мм/с до 0,02 мм/с приводит к росту относительного осевого напряжения cfz в 2 раза Выявлено существование оптимальных углов конусности матрицы в пределах 12 24°, соответствующие наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения ms > 0,6 При величинах коэффициентов утонения ms < 0,6 увеличение угла конусности матрицы а приводит к уменьшению относительной силы Р Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения ms смещается в сторону больших углов Величина силы существенно зависит от скорости перемещения пуансона и коэффициента утонения Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона Vn величина относительной силы Р возрастает Интенсивность роста увеличивается с уменьшением коэффициента утонения Изменение условий трения на контактной поверхности пуансона и матрицы существенно влияет на относительную силу Р_ С ростом коэффициента трения на матрице (при \iM =\in) величина Р возрастает Этот эффект проявляется существенно при малых величинах коэффициента утонения ms С увеличением коэффициента утонения ms относительная величина силы Р уменьшается Установлено, что относительная величина Dq/sq не оказывает существенного влияния на Р

5 Количественно определены предельные возможности формообразования при вытяжке с утонением стенки анизотропных цилиндрических заготовок, связанные с допустимой величиной накопленных микроповреждений Показано, что при вытяжке с утонением высокопрочных материалов, поведение которых описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости, с увеличением угла конусности матрицы а и скорости перемещения пуансона Vn предельный коэффициент утонения msnp увеличивается, т е ухудшаются условия утонения Результаты расчетов показывают, что предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости, в режиме ползучести не зависят от скорости перемещения пуансона. Установлено, что с увеличением угла конусности матрицы а и скорости перемещения пуансона У„ предельный коэффициент утонения msnp возрастает Рост коэффициента трения на пуансоне ja¡j (при фиксированном коэффициенте трения на матрице ) снижается предельное значение коэффициента утонения msnp

6 Оценено влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности формообразования изотермической вытяжки с утонением стенки в режиме ползучести Установлено, что величины относительного напряжения и силы увеличиваются с ростом коэффициента анизотропии R и уменьшением коэффициента утонения Увеличение коэффициента нормальной анизотропии R от 0,2 до 2 приводит к росту относительных величин осевого напряжения а2 на 40 %, а силы Р - на 25 %

7 Проведены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов Сравнение теоретических

расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермической вытяжки с утонением стенки указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %)

8 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической глубокой вытяжкой цилиндрических деталей в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологического процесса изготовления цилиндрической заготовки детали «Патрубок газовода» из титанового сплава ВТ6 Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1 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

2 Яковлев С С Пилипенко О В , Платонов В И Математическая модель изотермической вытяжки с утонением анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением — Тула Изд-во ТулГУ, 2005 -Вып 1 -С 30-38

3 Пилипенко О В , Платонов В И , Агеева А И Предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - 2005 - Вып 2 - С 141-147

4 Вытяжка с утонением стенки толстостенной цилиндрической заготовки из анизотропного материала в режиме ползучести /СП Яковлев, В И Платонов, О В Пилипенко, Ю Г Нечепуренко // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - Вып 2 - С 13-26

5 Пилипенко О В , Платонов В И Математическая модель процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов в режиме ползучести // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тула Изд-во ТулГУ, 2006 - Вып 3 - С 180-187

6 Платонов В И Прогнозирование разрушения анизотропного материала при осесимметричной вытяжке с утонением в режиме ползучести // Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением - Тупа Изд-во ТулГУ, 2006 - Вып 3 - С 240-247

7 Платонов В И , Агеева А И Технологические параметры изотермической вытяжки с утонением стенки анизотропного материала // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета - Тула Изд-во ТулГУ, 2005 -С. 117-123 t

8 Платонов В И , Логвинова С В Влияние технологических параметров изотермической вытяжки анизотропного материала на предельные возможности формоизменения // XXIX Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов - М МАТИ, 2003 - Том 1 -С 101-102

9 Платонов В И , Агеева А И Технологические параметры изотермической вытяжки анизотропного материала в режиме ползучести // Идеи моло-

у

дых - Новой России Сб тез док 1-й Всероссийск научно-техн конф студ и асп 24 - 26 марта 2004 г - Тула Изд-во ТулГУ, 2004 - С 47-48

10 Изотермическая вытяжка анизотропного материала в режиме ползучести / В А Андрейченко, А В Черняев, С В Логвинова, В И Платонов // Сборник тезисов II международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула ТулГУ, 2004 -С 38-40

11 Черняев А В , Агеева А И, Платонов В И Технологические параметры изотермической вытяжки с утонением стенки анизотропного материала в режиме ползучести // Сборник тезисов II международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула ТулГУ, 2004 — С 40-42

12 Платонов В И , Леонова Е В Оценка механических свойств титанового сплава ВТ23 при различных температурно-скоростных режимах деформирования // XXXIII Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов -М МАТИ, 2007,-Том 1 -С 254-255

13 Пилипенко О В , Платонов В И Технологические процессы изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей // Материалы международной научно-технической конференции «Образование, наука, производство и управление» 23 - 24 ноября 2006 г - Старый Оскол Старооскольский технологический институт, 2007 - С 30-32

Подписано в печать_.04.2007.

Формат бумаги 60x84 у . Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ (?У«2 .

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

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

ВВЕДЕНИЕ.

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

1.1. Анализ современного состояния теории изотермического формообразования высокопрочных сплавов.

1.2. Методы математического моделирования процессов обработки металлов давлением.

1.3. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий.

1.4. Влияние анизотропии механических свойств листовых материалов на процессы обработки металлов давлением.

Актуальность темы. Важной задачей, стоящей перед современным машиностроением, является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики. Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение анизотропных 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.

В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли цилиндрические изделия, изготавливаемые методами глубокой вытяжки. Технологические принципы формоизменения листовых заготовок в режиме вязкого течения материала могут быть применены в производстве цилиндрических деталей из анизотропных высокопрочных сплавов.

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.

Широкое внедрение в промышленность процессов изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из высокопрочных материалов сдерживается недостаточно развитой теорией медленного деформирования при повышенных температурах с учетом реальных свойств материала, позволяющей оценить кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояние заготовки, силовые режимы, предельные возможности формообразования и энергозатраты процесса. Решение этой народнохозяйственной задачи может быть достигнуто за счет максимального использования внутренних резервов формообразования 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 цилиндрических 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 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355 «Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов»).

Цель работы. Интенсификация технологических процессов изотермической вытяжки с утонением цилиндрических деталей из анизотропных упрочняющихся материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, обеспечивающих заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов изотермического деформирования выполнены на основе теории кратковременной ползучести анизотропного материала. Анализ напряженного и деформированного состояния заготовки в процессах изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок из анизотропных высокопрочных материалов осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем решения приближенных уравнений равновесия с уравнением состояния анизотропного материала при кратковременной ползучести. Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному) анизотропного материала, связанного с накоплением микроповреждений. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура. Обработка опытных данных проводилась методами математической статистики.

Автор защищает:

- математические модели изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, протекающих в условиях плоского деформированного (вытяжка с утонением тонкостенных заготовок) или осесимметричного напряженного состояния (вытяжка с утонением толстостенных заготовок) из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из анизотропных материалов в конических матрицах в режиме кратковременной ползучести;

- установленные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств материала заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с допустимой величиной накопленных микроповреждений;

- результаты экспериментальных исследований операций изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных высокопрочных материалов;

- разработанные рекомендации по проектированию технологических процессов:

- технологический процесс изготовления цилиндрических деталей из титанового сплава ВТ6.

Научная новизна: установлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения в зависимости от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанных математических моделей течения анизотропного материала в клиновом канале в условиях плоского деформированного состояния и в конической матрице в условиях осесимметричного напряженного и деформированного состояния 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, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также использованием результатов работы в промышленности.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и созданы пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из высокопрочных анизотропных материалов, что позволяет получать детали с повышенными точностными характеристиками по диаметру и толщине с более упрочненной стенкой, а также достигать больших степеней деформации по сравнению с другими видами вытяжки, значительно сократить число операций технологического процесса.

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления цилиндрических деталей с высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП «ГНПП «Сплав» (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 «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 молодежных научных конференциях XXIX - XXXIII «Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2003-2007 гг.), на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.); на международной научно-технической конференции «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол: Старооскольский технологический институт, 2007 г.), на 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г. Тула: ТулГУ, 2004 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (2002-2007 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 8 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, 5 тезисах и материалах Всероссийских и международных научно-технических конференций объемом 4.3 печ. л.; из них авторских - 2.4 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору С.С. Яковлеву и д.т.н., профессору Ю.Г. Нечепуренко 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 148 наименований, 3 приложений и включает 96 страниц машинописного текста, содержит 47 рисунков и 6 таблиц. Общий объем - 178 страниц.

5.5. Основные результаты и выводы

1. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических заготовок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермической вытяжки с утонением стенки указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %).

2. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров процессов изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей в режиме ползучести, которые использованы при разработке нового технологического процесса изготовления цилиндрической заготовки детали «Патрубок» из титанового сплава ВТ6.

3. 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».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народнохозяйственное значение в ракетно-космической, оборонной, авиационной, судостроительной, транспортной и других отраслях машиностроения, состоящая в разработке теории и технологии изготовления цилиндрических деталей из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести с целью интенсификации технологических процессов изотермической вытяжки с утонением цилиндрических изделий из высокопрочных анизотропных упрочняющихся материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, обеспечивающих заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

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

1. Разработана математическая модель изотермической вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических деталей из анизотропных материалов. Принимается, что материал заготовки жесткопла-стический, обладает цилиндрической анизотропией механических свойств. Упругими составляющими деформации пренебрегаем. Течение материала принимается осесимметричным. Допускается, что условия трения на контактной поверхности инструмента с заготовкой подчиняется закону Кулона. Течение материала принимается установившееся.

2. Получены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения изотермической осесимметричной вытяжки с утонением стенки тонкостенных и толстостенных цилиндрических деталей из анизотропных материалов в режиме ползучести. Разработаны алгоритм расчета кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формообразования, а также программное обеспечение для ЭВМ.

3. Выполнены теоретические исследования изотермической вытяжки с утонением цилиндрических деталей при вязком и вязкопластическом течении анизотропного материала. Процессы изотермической вытяжки рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и кинетической теорий кратковременной ползучести и повреждаемости.

4. Установлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей исследуемых технологических процессов вытяжки с утонением стенки, связанных с допустимой величиной накопленных микроповреждений, от технологических параметров, угла конусности матрицы, скорости перемещения пуансона, условий трения на рабочем инструменте и заготовке и исходной анизотропии механических свойств материала заготовки.

5. Показано, что с увеличением угла конусности матрицы а, уменьшением коэффициента утонения т3 и величины £>о /относительная величина осевого напряжения а2 возрастает. Установлено, что с увеличением скорости пуансона ¥п от 0,01 мм/с до 0,04 мм/с относительная величина осевого напряжения о2 при вытяжке с утонением цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава АМгб возрастает на 40 %, а при вытяжке с утонением титанового сплава ВТ6 увеличение ¥п от 0,005 мм/с до 0,02 мм/с приводит к росту относительного осевого напряжения <т2 в 2 раза. Выявлено существование оптимальных углов конусности матрицы в пределах 12. 24°, соответствующие наименьшей величине силы, при коэффициентах утонения т5 > 0,6. При величинах коэффициентов утонения т8 < 0,6 увеличение угла конусности матрицы а приводит к уменьшению относительной силы Р. Величина оптимальных углов конусности матрицы а с уменьшением коэффициента утонения т5 смещается в сторону больших углов. Величина силы существенно зависит от скорости перемещения пуансона и коэффициента утонения. Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона ¥п величина относительной силы Р возрастает. Интенсивность роста увеличивается с уменьшением коэффициента утонения. Изменение условий трения на контактной поверхности пуансона и матрицы существенно влияет на относительную силу Р. С ростом коэффициента трения на матрице \хм (при хМ=\1п) величина Р возрастает. Этот эффект проявляется существенно при малых величинах коэффициента утонения т$. С увеличением коэффициента утонения т3 относительная величина силы Р уменьшается. Установлено, что относительная величина Д)/ ¿о не оказывает существенного влияния на Р.

6. Количественно определены предельные возможности формообразования при вытяжке с утонением стенки анизотропных цилиндрических заготовок, связанные с допустимой величиной накопленных микроповреждений. Показано, что при вытяжке с утонением высокопрочных материалов, поведение которых описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости, с увеличением угла конусности матрицы а и скорости перемещения пуансона Уп предельный коэффициент утонения тзпр увеличивается, т.е. ухудшаются условия утонения. Результаты расчетов показывают, что предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости, в режиме ползучести не зависят от скорости перемещения пуансона. Установлено, что с увеличением угла конусности матрицы а и скорости перемещения пуансона Уп предельный коэффициент утонения ттр возрастает. Рост коэффициента трения на пуансоне ц/7 (при фиксированном коэффициенте трения на матрице ц^) снижает предельное значение коэффициента утонения тзпр.

7. Оценено влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности формообразования изотермической осе-симметричной вытяжки с утонением стенки в режиме ползучести. Установлено, что величины относительного напряжения az и силы Р уменьшаются с ростом коэффициента анизотропии R и увеличением коэффициента утонения ms для материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости. Для материалов, подчиняющихся кинетической теории ползучести и повреждаемости величины относительного напряжения а2 и силы Р увеличиваются с ростом коэффициента анизотропии R и уменьшением коэффициента утонения ms. Увеличение коэффициента анизотропии R от 0,2 до 2 приводит к росту относительных величин осевого напряжения az на 40%, а силы Р - на 25 %. Показано, что с увеличением коэффициента анизотропии R предельный коэффициент утонения msnp уменьшается для материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости, а для материалов, подчиняющихся кинетической теории ползучести и повреждаемости увеличение коэффициента анизотропии R приводит к увеличению предельного коэффициента утонения msnp.

8. Проведены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермической вытяжки с утонением стенки указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %).

9. Применение метода изотермической вытяжки с утонением стенки в режиме ползучести позволяет получать детали с повышенными точностными характеристиками по диаметру и толщине с более упрочненной стенкой, а также достигать больших степеней деформации по сравнению с другими видами вытяжки, что значительно сокращает число операций технологического процесса.

10. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров глубокой вытяжки цилиндрических деталей с толстым дном и тонкой стенкой в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологического процесса изготовления цилиндрической заготовки детали «Патрубок газовода» из титанового сплава ВТ6. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе.

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. Аминов О.В., 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. Васин P.A., Еникеев Ф.У. Введение в механику сверхпластичности: В 2-х ч. Часть I. - Уфа: Гилем, 1998. - 280 с.

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

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

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

18. Вытяжка цилиндрических деталей из анизотропного материала в режиме ползучести / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, A.B. Черняев, В.Н. Чу-дин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2005. - № 1.-С. 23-29.

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

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

21. Горбунов М.Н. Технология заготовительных штамповочных работ в производстве летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970. - 351 с.

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

23. Грешнов В.М., Лавриненко Ю.А., Напалков A.B. Инженерная физическая модель пластически деформируемых металлов (скалярное соотношение) // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. - № 5. - С. 3-6.

24. Григорьев A.C. О теории и задачах равновесия оболочек при больших деформациях // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1970. -№1. - С. 163-168.

25. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1978. - 360 с.

26. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургия, i960.- Т. 1.- 376 е., Т. 2.- 416 е., Т. 3.- 306 с.

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

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

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

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

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

32. Еникеев Ф.У. Определение параметров сигмоидальной кривой сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. - № 4. - С. 18 - 22.

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

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

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

36. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. JL: Машиностроение, 1980.432 с.

37. Изотермическая штамповка листовых анизотропных материалов / С.П. Яковлев, Я.А. Соболев, С.С. Яковлев, Д.А. Чупраков // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. - № 12. - С. 9 -13.

38. 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.

39. Изотермическое деформирование металлов / С.З. Фиглин, В.В. Бойцов, Ю.Г. Калпин, Ю.И. Каплин. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

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

41. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969.420с.

42. Качанов Л.М. Теория ползучести. М.: Физматгиз, 1960. - 456 с.

43. 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.

44. 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.

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

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

47. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2001.-836 с.

48. Колмогоров В.Л. Напряжение, деформация, разрушение. М.: Металлургия, 1970. - 229 с.

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

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

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

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

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

54. 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.

55. 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.

56. 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.

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

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

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

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

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

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

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

64. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. Пер. с англ. -М.: Мир, 1969. 863 с.

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

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

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

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

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

70. 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.

71. Платонов В.И., Агеева А.И. Изотермическая вытяжка с утонением стенки анизотропного материала в режиме ползучести // XXXI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов.-М.: МАТИ, 2005. -Том 1.-С. 141-142.

72. Платонов В.И., Агеева А.И. Технологические параметры изотермической вытяжки с утонением стенки анизотропного материала // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - С.117-123.

73. 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.

74. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1976. - 267 с.

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

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

77. 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.

78. Предельные возможности формоизменения анизотропного листового материала в режиме кратковременной ползучести / С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.А. Сумароков, С.С. Яковлев // Кузнечно-штамповочное производство. -1995.-№11.-С. 2-5.

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

80. 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.

81. Пэжина П. Основные вопросы вязко-пластичности. М.: Мир, 1968. - 176 с.

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

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

84. 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.

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

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

87. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. JI.: Машиностроение, 1979. - 520 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

98. Сопротивление деформации и пластичность стали при высоких температурах / И.Я. Тарновский, A.A. Поздеев, B.C. Баакашвили и другие. -Тбилиси: Сабчота Сакартвело, 1970. 224 с.

99. Соснин О.В. Анизотропная ползучесть упрочняющихся материалов // Инженерный журнал. Механика твердого тела. 1968. - № 4. - С. 143146.

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

101. 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.

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

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

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

105. Теория обработки металлов давлением / И.Я. Тарновский, A.A. Поздеев, O.A. Ганаго и др. М.: Металлургия, 1963. - 672 с.

106. 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.

107. Томленов А.Д. Механика процессов обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1963. - 112 с.

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

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

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

111. Трунин И.И. Критерий прочности в условиях ползучести при сложном напряженном состоянии // Прикладная механика. Киев: АН УССР. - Т.1. - Вып.7. - 1965. - С. 77-83.

112. Унксов Е.П. Инженерная теория пластичности. М.: Машгиз, 1959.-328 с.

113. Ханин А.И. Кратковременная ползучесть сверхпластичных сплавов. Латунь JI63 // Известия вузов. Машиностроение. 1987. - №8. - С. 12-16.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

126. 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: Тул-ГУ, 2002.-Часть 1.-С. 152-161.

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

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

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

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

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

132. 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.

133. 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.

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

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