Изотермический обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

Крылов, Дмитрий Валериевич

Технологии и машины обработки давлением

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Изотермический обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести

кандидата технических наук: Крылов, Дмитрий Валериевич
город: Тула
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.03.05

Диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении на тему «Изотермический обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести»

Автореферат диссертации по теме "Изотермический обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести"

На правах рукописи

-гтуу

КРЫЛОВ ДМИТРИЙ ВАЛЕРИЕВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКИ*! ОБЖИМ И РАЗДАЧА ТРУБНЫХ 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

- 3 ДЕК 2009

Тула 2009

003486138

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технически?! наук, профессор

Талалаев Алексей Кириллович

кандидат технических: наук, доцент Булычев Владимир Александрович

Ведущая организация - ФГУП «ГНПП «Сплав»» (г. Тула)

Защита состоится « 22 » декабря 2009 г. в 13 час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г. Тула, ГСП, просп. им. Ленина, д. 92, корп. 9, ауд. 101).

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

Автореферат разослан « 20 » ноября 2009 г.

Актуальность темы. Важной проблемой, стоящей перед современным машиностроением, является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающих максимально возможные эксплуатационные характеристики.

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

В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли конические пустотелые тонкостенные изделия, изготавливаемые методами глубокой вытяжки, сбжима и раздачи. Значительной экономии металла в штамповочном производстве при их изготовлении можно добиться путем применения трубной заготовки вместо цилиндрической, полученной методами глубокой вытяжки из листовой заготовки. При этом коэффициент использования металла повышается в несколько раз и соответственно уменьшается обработка резанием.

К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относится медленное горячее формоизменение заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Технологические принципы формоизменения трубных заготовок в режиме вязкого течения могут быть применены в производстве конических пустотелых тонкостенных деталей из анизотропных высокопрочных сплавов.

Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения. Анизотропия механических свойств материала трубной заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость протекания технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования, в частности операций изотермического обжима и раздачи.

Штамповка деталей из анизотропных высокопрочных трубных заготовок операциями изотермического обжима недостаточно широко применяется в промышленности.

При разработке технологических процессов изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справочных источников, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются механические свойства материала. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки операций изотермического обжима и раздачи, что удлиняет сроки подготовки производства изделия.

В связи с этим создание научно обоснованных, инженерных методик расчета операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из

анизотропных материалов является актуальной, важной научно-технической задачей, внедрение которых внесет значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ при выполнении научных исследований (грант № НШ-4190.2006.8), фактом РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)».

Целью работы является повышение эффективности изготовления осе-симметричных тонкостенных деталей методами изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, п)тем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

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

1. Разработать математические модели операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести; получить основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок при вязком течении материала.

2. Разработать условие устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования симметричных складок, которое необходимо получить на основе статического критерия устойчивости при ползучести.

3. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования операций обжима конической матрицей и раздачи коническим пуансоном трубных анизотропных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

4. Установить влияние анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контеисгной поверхности заготовки и инструмента на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок.

5. Разработать рекомендации по расчету технологических параметров изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести.

6. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

го и деформированного состояний заготовки при изотермическом обжиме и раздаче анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения приближенных дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов изотермического деформирования оценивались по абсолютной максимальной величине сжимающего напряжения на входе в очаг деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений и локальной потере устойчивости анизотропной трубной заготовки из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура. Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- математические модели операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести для изготовления конических пустотелых тонкостенных деталей;

- основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, при кратковременной ползучести;

- критерий устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования складок при ее деформировании в режиме кратковременной ползучести, полученный на основе статического критерия устойчивости;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей формоизменения на операциях изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок;

- закономерности влияния анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермического обжима и раздачи трубных анизотропных заготовок в режиме кратковременной ползучести;

- разработанные рекомендации по проектированию технологических процессов изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов;

- технологический процесс изготовления конических пустотелых тон-костенныех деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, обеспечивающий заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

разработанных математических моделей операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в условиях плоского напряженного состояния при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей в режиме кратковременной ползучести.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету рациональных технологических параметров операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей из высокопрочных материалов, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления конических пустотелых тонкостенных деталей с высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволяет расширить возможности управления процессами путем изменения скоростных условий деформирования. Седельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» и инженеров, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины: и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на международных научно-технических конференциях «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (АПИР-13 и АПИР-14, г. Тула: ТулГУ, 2008, 2009 гг.); на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.); на Международной молодежной научной конференции «XXXV Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2009 г.); на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» (Украина, г. Краматорск, 2009 г.); на Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением в металлургии и машиностроении» (г. Санкт - Петербург, 2009 г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессор-ско-преподаиательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007-2009 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 6 статьях рецензируемых изданий, внесенных в список ВАК, в 3 статьях в межвузовских сборниках научных трудов, в одном тезисе и 4 материалах всероссийских и международных научно-технических конференций объемом

4.3 печ. л.; из них авторских - 2.4 печ. л.

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

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 191 наименования, 3 приложений и включает 99 страниц машинописного текста, содержит 42 рисунка и 1 таблицу. Общий объем -163 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность рассматриваемой в работе задачи, ее научная новизна, практическая ценность, 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. Ары-шенский, A.A. Богатов. P.A. Васин, С.И. Вдовин, Э. By, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И. Губкин, Г.Я. Гун, Г.Д. Дель, A.M. Дмитриев, Д. Друкер, Ф.У. Еникеев, Г. Закс, A.A. Ильюшин, Е.И. Исаченков, Ю.Г. Каппин, JI.M. Качанов, B.JI. Колмогоров, М.А. Колтунов, В.Д. Кухарь, Д. Лубан, H.H. Ма-линин, А.Д. Матвеев, С.Г. Милейко, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, С.С. Одинг, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, И.П. Ренне, К.И. Романов, Ф.И. Ру-занов, Г. Свифт, Е.И. Семенов, И.А. Смарагдов, О.М. Смирнов, Я.А. Соболев, О.В. Соснин, Л.Г. Степанский, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, В.Н. Чудин, В.В. Шевелев, С.А. Шестериков, С.П. Яковлев и др.

На основе приведенного обзора работ установлено, что анизотропия механических свойств обрабатываемых материалов оказывает существенное влияние на силовые режимы и предельные возможности формоизменения не только в условиях холодной обработки металлов давлением, но и при медленном горячем деформировании, и её следует учитывать при расчетах технологических параметров процессов обработки металлов давлением. Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, вопросы теории формообразования анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести в настоящее время практически не разработаны. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования при изотермическом обжиме и раздаче пустотелых конических деталей из высокопрочных материалов в режиме вязкого течения материала. Реализация эффективности технологии может быть обеспечена внедрением технологических процессов медленного горячего деформирования. При разработке технологических процессов изотермического обжима и раз-

дачи трубных заготовок из высокопрочных материалов в основном используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, в которых не учитываются 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 течении анизотропного материала, критерии деформируемости (энергетический и деформационный) анизотропного материала при вязком течении, условие устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования симметричных складок, полученное на основе статического критерия устойчивости при кратковременной ползучести, которые в последующем используются при теоретических исследованиях.

Рассмотрено деформирование анизотропного материала в условиях ползучего течения. Упругими составляющими деформации пренебрегаем. Вводится потенциал скоростей деформации анизо тропного 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 H.H. Малинина введены понятия эквивалентного напряжения ае и эквивалентной скорости деформации £,е.

Рассмотрено изотермическое горячее деформирование тонкостенной круговой цилиндрической трубы постоянного поперечного сечения в конической матрице (рисунок 1, а) или коническим пуансоном (рисунок 1, б). Изгибающими моментами, возникающими при деформации трубы, пренебрегаем. Задача решается на основе безмоментной теории оболочек вращения. Принимается, что на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки справедлив закон трения Кулона. Остановимся на модели нелинейно-вязкого тела, уравнение состояния которого имеет вид

Ъ=Вопе, (1)

где \е и се - эквивалентные интенсивность скоростей деформации и напряжений; п и В - коэффициенты, зависящие от температуры.

при обжиме (а) и раздаче (б )

Материал тру бы принимается ортотропным, обладающим цилиндрической анизотропией механических свойств. Деформация трубы осесиммет-ричная. При безмоментном осесимметричном нагружении оболочки вращения напряженное состояние всех точек оболочки плоское, а меридиональные ат и окружные at напряжения являются главными напряжениями.

Уравнение равновесия элемента, вырезанного главными сечениями из осесимметрично нагруженной безмоментной оболочки вращения, имеет вид

±(amrh)-ath + -^- = 0; (2)

dr sin а

(3)

Рт Pi h

где pm - радиус кривизны меридионального сечения; р, - радиус кривизны сечения оболочки конической поверхности, перпендикулярной дуге меридиана; г - радиус окружности в сечении плоскостью, перпендикулярной оси оболочки; h - толщина стенки; р - контактное давление; q - интенсивность сил трения; а - угол между касательной к меридиану и осью оболочки.

Из уравнения (3) получаем формулу, связывающую давление между матрицей и оболочкой и окружное напряжение,

a,h cosa

р = —<-, (4)

т.к. в случае конической матрицы рт =оо, р, = г/ cos а. Закон Кулона запишется в виде

<7 = №, (5)

где ц - коэффициент трения.

С учетом соотношений (4) и (5) уравнение (2) принимает вид

d<3m г dh , Л

г—- + om + ~—om-te,=0, (6)

dr hdr

где к = 1 + цс/ga.

Вводятся понятия эквивалентного напряжения ае и эквивалентной скорости деформаций ?je для ортотропного материала с цилиндрической анизотропией в главных осях анизотропии т, i, v при плоском напряженном состоянии (av = 0).

Скорости деформаций в меридиональном §т, окружном \t направлениях и по толщине заготовки определяется по выражениям

р _ ¿У , _dr_ , _dh_ 1 ~ dSm ' ~ rdt' ~ hdt' ^

где V - скорость перемещения в меридиональном направлении; dSm - элемент длины меридиана;

dSm=±dr/s in a. (8)

Верхний знак плюс относится к операции раздачи, а нижний минус - к операции обжима.

Из условия несжимаемости имеем

V = hy/rh = V7r2h2lrh, (9)

где ¿1 и /¡2 - толщины стенки оболочки; и ^ - величины радиуса; У\ и У2 -скорости перемещений на входе и выходе соответственно.

Преобразуем первое выражение (7), используя соотношения (8) и (9). Тогда получим

(10)

Л Га*/

где знак минус относится к операции раздачи, а знак плюс - к операции обжима.

Используя ассоциированный закон течения при плоском напряженном состоянии и отношения £„,/4,. выразим компоненту скорости деформаций £,( через £,т следующим, образом:

Меридиональные ат и окружные а, напряжения на коническом участке очага деформации определяются путем решения приближенного уравнения равновесия

совместно с уравнением состояния (1) при граничном условии:

при г = гг аД.=Г2 =0, (13)

где Ят = НЮ\ Щ = Н/Р - коэффициенты анизотропии, Г, б, Я - параметры анизотропии.

Интегрирование уравнения (12) выполняется численно методом конечных разностей 9т краевой части заготовки, где известны все входящие в уравнение величины.

Изменение толщины при обжиме или раздаче прубной заготовки оценивается по выражению

г Лг I/-

Л=V'1 ' • (14)

Силы операций обжима и раздачи определяется по выражению

Р = 2п^\стт|. (15)

Предельные возможности формоизменения в процессах обработки металлов давлением, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования, часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения. Уровень повреждаемости материала заготовки в процессе деформирования не должен превышать величины % и оценивается по выражениям (первый критерий)

= (16) о Лр

для материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости, и

О^епр

для группы материалов, подчиняющихся кинетической теории ползучести и повреждаемости.

Здесь Апр (а, р, у), гепр (а, р, у) - удельная работа разрушения и предельная эквивалентная деформация; и сое - величины накопленных микроповреждений по энергетической и кинетической теориям ползучести и повреждаемости; х - величина, которая учитывает условия эксплуатации изделия или вида последующей термической обработки; а, Р, у - углы ориентации первой главной оси напряжений Ст) относительно главных осей анизотропии х,у и 2 соответственно.

Предельные возможности формоизменения также могут оцениваться из условия, что максимальная величина осевого напряжения |сг,птах|, передающегося на стенку, не превышала величины напряжения <з5т (второй критерий):

*>итах -Ря/яГ»

О™

2 +

(18)

\з д,(/?т+1)

и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок, полученного на основании статического критерия устойчивости (третий критерий):

стшкр -*\ап

■'т кр

-Ш

тЛ2

ън£

4 п2Я2ср

(19)

где Я, Я0 -

„е,

высота цилиндрическои части изделия „е„

и заготовки;

Я = Я0/е*'т; Ет = 1п(Яо /Я); А = /це1^"1; Яср - радиус заготовки по срединной поверхности; V - скорость перемещения в меридиональном направлении, а остальные, входящие в выражение (19) функции определяются по выражениям, приведенным в работе [6].

При изготовлении ряда изделий ответственного назначения по условиям эксплуатации не допускается локализация деформации, которая проявляется в образовании местного утонения. На основе постулата Друкера для реономных сред установлен критерий локальной потери устойчивости анизотропного материала при плоском напряженном состоянии заготовки в режиме кратковременной ползучести (четвертый критерий):

а^е А

<£е , О

А г2) а

>0,

где А = ^а1- 2апипц + атт{2; а = а,- амт\; Ь~ат~

апитЬ т\

e = з^К + О + О ,д

" 2(Д„,+Д,+ВД)' ' ш 2{Rm±Rl + RmRty

Rm и Rt ■• величины коэффициентов анизотропии при рассматриваемых условиях деформирования; ат и at - главные напряжения, которые совпадают с главными осями анизотропии х и у; a zj, Z2, zj, Z4 - величины подкаса-

„ , „ о? alp т\<зе Щ,е тельных к графикам зависимостей функции —, —, — и —- от време-

А А А А

ни:

1 = A d(ae\ J___A d(<**\ 1 = A d(m:aA 1 _ A d (Ъ^Л

z1 aedt{ A J г2 al;edt{ А )' z3 mlaedt\ A J z4 b£,edl{ A J

Приведенные выше соотношения в дальнейшем использованы для оценки силовых режимов и предельных возможностей операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов.

Третий раздел посвящен теоретическим исследованиям операции изотермической раздачи анизотропных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести.

Исследовано влияние степени деформации, геометрии и скорости перемещения инструмента, анизотропии механических свойств материала заготовь и условий трения: на инструменте на силу обжима и раздачи трубных

заготовок из титанового ВТ6С (7' = 930 оС) и алюминиевого АМгб

(Т -- 450 °С) сплавов. Механические характеристики исследуемых материалов приведены в таблице. Расчеты выполнены при ~ 100 мм; hj =4 мм.

Механические характеристики исследуемых материалов

Материал т;с сте0,МПа В, 1/с п Rm

ВТ6С 930 38,0 7.89Е-4 2.03 0,85 0,77

АМгб 450 26,8 2.67Е-3 3.81 0,75 0,71

На рисунке 2 представлены графические зависимости изменения относительной силы Р = Р/(2я^й[<тео) при раздаче трубных заготовок из алюминиевого сплава АМгб от угла конусности а и скорости перемещения инструмента V.

Анализ графических зависимостей и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности пуансона а, коэффициента раздачи Кр,

скорости перемещения инструмента V и коэффициента трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки |д относительная сила Р возрастает. Установлено, что с увеличением угла конусности пуансона с 10 до 40° сила раздачи повышается на 48 % при К р - 2,0. При увеличении ко-

эффициента раздачи с 1,2 до 2,0 при а = 40° относительная величина силы Р возрастает в 3,6 раза.

Рисунок 2 - Графические зависимости изменения Р от а (а) и V (б) при раздаче трубных заготовок из сплава АМгб: а- К = 1,0лш/с; ц = 0,1;б- Кр = 2,0; (.1 = 0,1

Показано, что с ростом скорости перемещения инструмента V относительная сила Р существенно повышается. Так, для сплава ВТ6С увеличение скорости с 0,05 до 0,5 мм/с приводит к росту относительной силы Р в 3 раза, а для алюминиевого сплава АМгб увеличение скорости с 0,1 до 1,0 мм/с - в 1,8 раза. При увеличении коэффициента трения на пуансоне ц с 0,1 до 0,4 рост силы раздачи трубных заготовок из сплавов ВТ6С и АМгб составляет 25 % при Кр ~ 2,0.

Предельные возможности формоизменения при раздаче трубных заготовок из сплавов ВТ6С и АМгб оценивались по величине накопленных микроповреждений <ае (первый критерий), по величине осевой деформации материала стенки трубной заготовки е2 (второй критерий), по потере устойчивости трубных заготовок (третий критерий) и возможности образования локального утонения (четвертый критерий).

На рисунке 3 представлены графические зависимости изменения предельного коэффициента

раздачи от скорости перемещения инструмента V соответственно. Здесь кривыми 1, 2, 3 показаны результаты расчетов по первому критерию при х = 1> Х = 0165 и х = 0,25, кривыми 4, 5 - по второму при ег = 0,04 и е 7 = 0,02 соответственно, кривой 6 - по третьему и кривой 7 - по четвертому критериям.

гпр

2 4 5 6 г тгг

Х7>

—

ММ ¡С

Рисунок 3 - Графические зависимости К"р от V для сплава АМгб (а = 40°;ц = 0,1)

Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показывает, что с увеличением угла конусности инструмента о: и коэффициента трения

ц предельный коэффициент раздачи КПр для сплавов ВТ6С и АМгб уменьшается на 15...35 % по четырем рассматриваемым критериям.

При раздаче трубных заготовок из алюминиевого сплава АМгб с повышением скорости перемещения инструмента V предельные значения коэффициента раздачи К , полученные по первому критерию, уменьшаются в

1,9 раза. На результаты, полученные по второму, третьему и четвертому критериям, скорость перемещения рабочего инструмента существенного влияния не оказывает.

Выявлено, что анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает значительное влияние на силовые параметры и предельные возможности раздачи тонкостенных трубных заготовок в режиме ползучести. Показано, что с повышением коэффициента нормальной анизотропии Я относительная сила Р и предельный коэффициент раздачи КрР уменьшаются. Установлено, что увеличение показателя упрочнения п с 2,5 до 3,5 приводит к росту коэффициентов КрР, вычисленных по первому критерию в 2,2 раза,

по второму критерию на 10 % и к снижению КпР, вычисленных по третьему

критерию на 33 %.

В чстиертом разделе выполнены теоретические исследования напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования операции обжима трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропная механических свойств, конической матрицей в режиме кратковременной ползучести.

На рисунке 4 представлены графические зависимости изменения относительной: силы Р = Р 1{2щИ\апри обжиме трубных заготовок из сплава ВТ6С от коэффициента обжима К0 и скорости перемещения инструмента V. 1.0

1.0

0.8 0.6 0.4

о.г

о.о 0.01

а=4»° -- а=30'

<х=:о'

\а=ю°

0.05

мм/с 0.1

Рисунок 4 - Графические зависимости изменения Р от Ка (а) и V (б) при обжиме трубных заготовок из сплава ВТ6С: а- К = 0,1 мм/с-, ц = 0,1; б - Ко=2,0; ц = 0,1

Установлено, что с увеличением угла конусности инструмента с 10° до 40° сила обжима возрастает в 2 раза. При увеличении коэффициента обжима с 1,2 до 2,0 при а = 40° Р повышается в 4,7 раза. Показано,_что с ростом скорости перемещения инструмента V относительная сила Р существенно возрастает. Так, для сплава ВТ6С увеличение скорости с 0,01 до 0,1 мм/с приводит к росту относительной силы Р в 3,1 раза, а для сплава АМгб увеличение скорости с 0,1 до 1,0 мм/с - в 1,8 раза.

При увеличении коэффициента трения на матрице с 0,1 до 0,4 рост силы обжима сплавов ВТ6С и АМгб составляет 24 % при К0 = 1,2 и 28 % при К0 = 2,0.

Предельные возможности формоизменения при обжиме трубных заготовок из анизотропного материала в режиме ползучести могут ограничиваться величиной накопленных микроповреждений сое, которая не должна превышать значения % = 1, что соответствует разрушению материала, или значений х = 0,65, х = 0,25, что диктуется техническими требованиями получения и эксплуатации детали (первый критерий). Предельные коэффициенты обжима могут также ограничиваться величиной осевой деформации гг материала стенки трубной заготовки. В расчетах принималось, что допустимая величина осевой деформации может достигать значений е2 = 0,02 или ег = 0,04 в зависимости от заданных требований (второй критерий). Кроме того, технологические возможности обжима в режиме ползучести могут лимитироваться потерей устойчивости трубных заготовок (третий критерий).

Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением угла конусности инструмента а и коэффициента трения ц предельный коэффициент обжима К"р уменьшается. Так, при увеличении а с 10 до 40° предельный коэффициент обжима К"р для сплавов ВТ6С и АМгб снижается на 15...25 %, а увеличение коэффициента трения ц с 0,1 до 0,4 приводит к

уменьшению К"р на 10...15 % потрем рассматриваемым критериям.

При обжиме трубных заготовок из алюминиевого сплава АМгб с увеличением скорости перемещения инструмента V предельные значения коэффициента обжима К%Р, полученные по первому критерию, уменьшаются на 33%.

Установлено, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии Я с 0,2 до 2,0 относительная сила Р уменьшается на 20...30 %, а предельные значения коэффициентов обжима К"р, ограничивающиеся первым критерием, возрастают на 25 %, а вторым и третьим критериями - уменьшаются на 30 %.

В пятом разделе изложены результаты выполненных экспериментальных исследований силовых режимов операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермического обжима и раздачи трубных заго-

товок указывает, на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10... 15 %). Приведены рекомендации по расчету технологических параметров изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологических процессов изготовления конических пустотелых тонкостенные деталей типа «конус» из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволило расширить возможности управления процессами путем изменения скоростных условий деформирования. Внедрение операций изотермического обжима и раздачи обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления пустотелых конических деталей в 1,8...2 раза, повышение удельной прочности изделия в 1,2... 1,5 раз при снижении общей массы, повышение коэффициента использования металла с 0,5 до 0,9 по сравнению с существующим технологическим процессом, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

Материалы диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также г, ряде лекционных курсов п ри 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».

В заключении приводятся основные результаты и выводы по выполненной работе.

В приложении содержатся тексты программ дня ЭВМ по расчету силовых и деформационных параметров операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов, а также акты внедрения работы в промышленности и учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народнохозяйственное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в научном обосновании повышения эффективности изготовления осесимметричных тонкостенных деталей методами изотерического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, путем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

В процессе исследований получены основные результаты и сделаны следующие выводы:

1. Разработаны математические модели операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести; получены основные уравнения и соотношения для анализа операций обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести. Созданы алгоритм расчета напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения исследуемых операций деформирования, а также программное обеспечение для ЭВМ.

2. Предложен критерий устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования складок при ее деформировании в режиме кратковременной ползучести на основе статического критерия устойчивости.

3. Теоретически установлено влияние анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, скорости перемещения и геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок.

4. Установлено, что с увеличением коэффициента раздачи Кр и коэффициента обжима К0, угла конусности пуансона и матрицы а, коэффициента трения ц и скорости перемещения инструмента V величины относительных сил раздачи и обжима Р возрастают. Так, увеличение угла конусности пуансона а с 10 до 40° при Кр = 2,0 приводит к росту Р в 2 раза для сплава ВТ6С и в 1,5 раза для сплава АМгб. Увеличение коэффициента Кр от 1,2

до 2,0 при а = 40° увеличивает Р в 3,3 и 3,6 раза для сплавов ВТ6С и АМгб соответственно.

5. Оценены предельные возможности деформирования на операциях изотермического обжима и раздачи высокопрочных материалов при ползучести, связанные с величиной накопленных микроповреждений сое, которая не должна превышать значения %, величиной осевой деформации е, материала стенки трубной заготовки, критерием потери устойчивости трубных заготовок в виде образования складок и критерием локальной потери устойчивости в виде образования локального утонения трубной заготовки (раздача). Показано, что в зависимости от сочетания технологических параметров, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, механических свойств исходного материала предельные возможности на операциях изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов могут определяться одним или совокупностью перечисленных выше критериев устойчивого протекания рассматриваемой операции. В каждом конкретном случае необходимо проверять каж-

дый из перечисленных выше критериев деформируемости в зависимости от эксплуатационных требований на изделие.

6. Установлено, что неучет цилиндрической анизотропии механических свойств трубной заготовки при анализе операций изотермического обжима и раздачи приводит к погрешности в оценке силовых режимов и предельных коэффициентов обжима К"^ и раздачи Кп0р на 35...50%.

7. Выполнены экспериментальные исследования силовых режимов операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермического обжима и раздачи трубных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10... 15 %).

8. Разработаны рекомендации по расчету технологических параметров операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных, анизотропных материалов, которые использованы при проектировании технологических процессов изготовления пустотелых конических деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов в режиме ползучести. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Технико-экономическая эффективность предложенного технологического процесса связана с уменьшением трудоемкости изготовления пустотелых конических деталей в 2 раза; повы [пением удельной прочности изделия в 1,2... 1,5 раз при снижении общей массы; повышением коэффициента ис пользования металла с 0,5 до 0,9 по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» Тульского государственного университета.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Яковлев С.Н., Черняев A.B., Крылов Д,В„ Устойчивость анизотропной трубной заготовки в виде образования складок при кратковременной ползучести // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 92 - 98.

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

3. Черняев A.B., Крылов Д.В. Предельны« возможности формоизменения при раздаче тонкостенных цилиндрических оболочек из анизо-

тройного материала жестким инструментом в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 3. С. 14-19.

4. Яковлев С.С., Черняев A.B., Крылов Д.В. Оценка влиянии цилиндрической анизотропии на силовые режимы и предельные возможности формоизменении изотермического обжима трубных заготовок в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 76-82.

5. Черняев A.B., Крылов Д.В. Оценка влияния анизотропии механических свойств материала на геометрические характеристики детали при изотермическом обжиме и раздаче трубных заготовок // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 170179.

6. Крылов Д.В., Черняев A.B. Математическое моделирование операций обжима и раздачи цилиндрических оболочек из анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 140-149.

7. Яковлев СЛ., Крылов Д.В., Черняев A.B. Влияние технологических параметров на силовые режимы и предельные возможности операции обжима цилиндрических оболочек из анизотропных материалов в режиме ползучести // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация; проблемы, и^еи, решения» (АПИР-13). Тула: ТулГУ, 2008. С. 132-135.

8. Яковлев С.С., Черняев A.B., Крылов Д.В. Оценка влияния цилиндрической анизотропии на силовые режимы и предельные возможности формоизменения изотермической раздачи трубных заготовок в режиме ползучести // Вестник ТулГУ. Серия Актуальные вопросы механики. 'Гула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 152-158.

9. Крылов Д.В. Технологические параметры операции обжима тонкостенных цилиндрических оболочек из анизотропных материалов в режиме ползучести // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации». Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 25-27.

Ю.Крылов Д.В. Оценка силовых режимов и предельные возможностей операции обжима цилиндрических оболочек из анизотропных материалов в режиме ползучести. // XXXV Гагаринские чтения: Международная молодежная научная конференция: тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Т. 1. С. 211212.

И.Черняев A.B., Крылов Д.В. Технологические параметры раздачи тонкостенных цилиндрических оболочек из анизотропного материала жестким инструментом в режиме ползучести // Оброботка матер!ашв тиском (Обработка материалов давлением) / Сборник научных трудов. Украина, Краматорск: ДГМА. 2009. №1 (20). С. 173-180.

12.Крылов Д.В., Черняев A.B. Влияние анизотропии механических свойств материала на длину конического участка детали при изотермическом обжиме и раздаче трубных заготовок // Молодёжный вестник технологического факультета: лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 3-7.

13.Яковлев С.П., Черняев A.B., Крылов Д.В. Силовые и деформационные параметры операций обжима и раздачи цилиндрических оболочек из анизотропных материалов в режиме ползучести // Материалы Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением». Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2009. С. 160-163.

14.Яковлев С.П., Черняев A.B., Крылов Д.В. Теоретические и экспериментальные исследования операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2009. Часть II. С. 3-9.

Подписано в печать 04.11.2009. Формат бумаги 60x84 . Бумага офсетная.

Усл. псч. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 8" .

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

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

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Крылов, Дмитрий Валериевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССОВ ОБЖИМА И РАЗДАЧИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК.

1.1. Анализ современного состояния теории изотермического формообразования высокопрочных сплавов.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования операций обжима и раздачи трубных заготовок.

1.3. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы штамповки.

Введение 2009 год, диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении, Крылов, Дмитрий Валериевич

Важной проблемой, стоящей перед современным машиностроением, является повышение эффективности и конкурентоспособности процессов изготовления изделий из металлов и сплавов методами обработки давлением, обеспечивающих максимально возможные эксплуатационные характеристики.

В различных отраслях машиностроения широкое распространение нашли конические пустотелые тонкостенные изделия, изготавливаемые методами глубокой вытяжки, обжима и раздачи. Значительной экономии металла в штамповочном производстве при их изготовлении можно добиться путем применения трубной заготовки вместо цилиндрической, полученной методами глубокой вытяжки из листовой заготовки. При этом коэффициент использования металла повышается в несколько раз и соответственно уменьшается обработка резанием.

В связи с этим создание научно обоснованных, инженерных методик расчета операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из анизотропных материалов является актуальной, важной научно-технической задачей, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ при выполнении научных исследований (грант № НШ-4190.2006.8), грантом РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)».

Целью работы является повышение эффективности изготовления конических пустотелых тонкостенных деталей методами изотерического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, путем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории кратковременной ползучести анизотропного материала; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки при изотермическом обжиме и раздаче анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения приближенных дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов изотермического деформирования оценивались по абсолютной максимальной величине сжимающего напряжения на входе в очаг деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений и локальной потере устойчивости анизотропной трубной заготовки из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины и регистрирующая аппаратура. Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

Научная новизна: установлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей формообразования от анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на основе разработанных математических моделей операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в условиях плоского напряженного состояния при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей в режиме кратковременной ползучести.

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

Реализация работы. Разработан технологический процесс изготовления конических пустотелых тонкостенных деталей с высокими эксплуатационными характеристиками. Технологический процесс принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволяет расширить возможности управления процессами путем изменения скоростных условий деформирования. Отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» и инженеров, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Основы теории пластичности и ползучести», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на международных научно-технических конференциях «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (АПИР-13 и АПИР-14, г. Тула: ТулГУ, 2008, 2009 гг.); на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.); на Международной молодежной научной конференции «XXXV Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2009 г.); на Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением» (Украина, г. Краматорск, 2009 г.); на Международной научно-технической конференции «Достижения и перспективы развития процессов и машин обработки давлением в металлургии и машиностроении» (г. Санкт -Петербург, 2009 г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007 - 2009 гг.).

Заключение диссертация на тему "Изотермический обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести"

5.4. Основные результаты и выводы

1. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов операций раздачи и обжима трубных заготовок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов в режиме вязкого течения материала. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из сплавов АМгб и ВТ6С указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10. 15 %).

2. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных, анизотропных материалов. Эти рекомендации использованы при разработке технологических процессов изготовления пустотелых конических деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов методами изотермического обжима и раздачи трубных заготовок в режиме ползучести. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Технико-экономическая эффективность предложенного технологического процесса связана с уменьшением трудоемкости изготовления пустотелых конических деталей в 2 раза, повышением удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз при снижении общей массы; повышением коэффициента использования металла с 0,5 до 0,9 по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

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 для различных отраслей машиностроения и состоящая в повышении эффективности изготовления конических пустотелых тонкостенных деталей методами изотерического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, путем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий

В процессе исследований получены основные результаты и сделаны следующие выводы:

1. Разработаны математические модели операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести; получены основные уравнения и соотношения для анализа операций обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести. Получены алгоритм расчета напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения исследуемых операций деформирования, а также программное обеспечение для ЭВМ.

3. Выполнены теоретические исследования операций изотермического обжима конической матрицей и раздачи коническим пуансоном трубных заготовок из анизотропных, высокопрочных материалов. Установлено влияние анизотропии механических свойств материала, технологических параметров, скорости перемещения и геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инструмента на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности формообразования операций изотермического обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок.

4. При раздаче тонкостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, коническим пуансоном в режиме ползучести,

- Установлено, что с увеличением относительного радиуса г значения окружного напряжения и эквивалентного напряжения ое уменьшаются.

Значение меридионального напряжения |<тш| также уменьшается, изменяясь от наибольшего значения в месте сопряжения трубной заготовки с коническим участком, при г = 1 до 0 на краевой части очага деформации при г = 2. Показано, что с увеличением угла конусности а и скорости перемещения V инструмента, а также коэффициента раздачи Кр значения эквивалентного ое, окружного 07 и меридионального |аш| напряжений возрастают.

- Выявлено, что с увеличением коэффициента раздачи Кр, угла конусности пуансона а, коэффициента трения р, и скорости перемещения инструмента V относительная сила раздачи Р возрастает. Увеличение а с 10 до 40 градусов при Кр = 2,0 приводит к росту Р в 2 раза для сплава ВТ6С и в 1,5 раза для сплава АМгб. Увеличение коэффициента Кр от 1,2 до 2,0 при а = 40° увеличивает Р в 3,3 и 3,6 раза для сплавов ВТ6С и АМгб соответственно.

- Оценены предельные возможности деформирования, связанные с величиной накопленных микроповреждений сое (первый критерий), которая не должна превышать значения %, величиной осевой деформации е2 материала стенки трубной заготовки (второй критерий) и критерием потери устойчивости трубной заготовки в виде образования локального утонения (третий критерий. Установлено, что с увеличением угла конусности инструмента а и коэффициента трения р предельный коэффициент раздачи К^ уменьшается. Для сплава АМгб наиболее заметно влияние угла а сказывается на результатах, полученных по первому критерию. Показано, что с увеличением скорости перемещения инструмента V предельные значения коэффициента раздачи , полученные по первому критерию уменьшаются в 1,9 раза.

- Выявлено, что анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает существенное влияние на силовые параметры и предельные возможности раздачи тонкостенных трубных заготовок в режиме ползучести. Показано, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии Я относительная сила Р и предельный коэффициент раздачи К^ уменьшаются. Установлено существенное влияние на предельный коэффициент раздачи КрР показателя упрочнения п. Увеличение п с 2,5 до 3,5 приводит к росту коэффициентов К^, вычисленных по первому критерию в 2,2 раза, по второму критерию на 10 % и снижению Кр3, вычисленных по третьему критерию на 33 %.

- Установлено влияние цилиндрической анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности деформирования при раздаче трубных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Показано, с ростом коэффициента анизотропии Щ от

0,2 до 2,0 при Ят =0,2 относительная величина силы Р возрастает в 1,8 раза. Изменение коэффициента анизотропии в диапазоне 0,2.2,0 и фиксированных величинах коэффициента анизотропии Ят сопровождается уменьшением предельного коэффициента раздачи на 38 % и 56 % по первому и второму критериям соответственно и ростом Кпр на 76 % по третьему критерию.

5. При обжиме тонкостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, конической матрицей в режиме ползучести,

- Установлено, что с увеличением относительного радиуса г значения окружного |оу| и эквивалентного ае напряжений возрастают, а меридионального напряжения |стт| - уменьшается, изменяясь от наибольшего значения в месте сопряжения трубной заготовки с коническим участком, при г -1 до 0 на краевой части очага деформации при г = 2. Показано, что с увеличением угла конусности а и скорости перемещения V инструмента, а также коэффициента обжима К0 значения меридионального ат, окружного и эквивалентного напряжений ае по модулю возрастают.

- Установлено, что с увеличением коэффициента обжима К0, угла конусности матрицы а, коэффициента трения р и скорости перемещения инструмента V относительная сила обжима Р возрастает. Увеличение угла конусности матрицы ос с 10 до 40 градусов при К0 = 2,0 приводит к росту Р в 2 раза для сплава ВТ6С и в 1,5 раза для сплава АМгб. Рост коэффициента обжима К0 от 1,2 до 2,0 при а = 40° увеличивает Р в 4,5 и 4,3 раза для сплавов ВТ6С и АМгб соответственно.

- Выявлено, что анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает существенное влияние на силовые параметры и предельные возможности обжима тонкостенных трубных заготовок в режиме ползучести. Установлено, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии Я с 0,2 до 2,0 относительная сила Р уменьшается на 20.30 %, а предельные значение коэффициентов обжима К"р, ограничивающиеся первым критерием, возрастают на 20 %, а вторым и четвертым критерием - уменьшаются на 30 %.

6. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров операций изотермического обжима и раздачи трубных заготовок из высокопрочных, анизотропных материалов. Эти рекомендации использованы при разработке технологических процессов изготовления пустотелых конических деталей из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов операциями изотермического обжима и раздачи трубных заготовок в режиме ползучести. Применение медленного горячего деформирования при изготовлении конических пустотелых тонкостенных деталей позволило расширить возможности управления процессами за счет изменения скоростных условий деформирования. Технико-экономическая эффективность предложенного технологического процесса связана с уменьшением трудоемкости изготовления пустотелых конических деталей в 2 раза, повышением удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз при снижении общей массы; повышением коэффициента использования металла с 0,5 до 0,9 по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

7. 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».

Библиография Крылов, Дмитрий Валериевич, диссертация по теме Технологии и машины обработки давлением

1. Аверкиев А.Ю. Формоизменение трубной заготовки при раздаче и обжиме // Кузнечно-штамповочное производство. 2000. №1. С. 6-9.

2. Аверкиев Ю.А. Анализ обжима полых цилиндрических заготовок конической матрицей // Сб. трудов МВТУ. 1955. № 42 Машины и технология обработки металлов давлением. С. 111 - 118.

3. Аверкиев Ю.А. Исследование обжима полых цилиндрических заготовок // Инженерные методы расчета процессов обработки давлением. Сб. науч. трудов. М.: Машгиз, 1957. С. 167 196.

4. Аверкиев Ю.А. Об определении наибольшей степени деформации при обжиме пустотелых цилиндрических заготовок в конической матрице // Кузнечно-штамповочное производство. 1966. № 11. С. 19 22.

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

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

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

8. Агеев Н.П., Кривицкий Б.А. Анализ условий устойчивости тонкостенных заготовок при обжиме в конической матрице // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1980. №1. С. 96 100.

9. Технология легких сплавов / P.A. Адамеску и др.. 1976, С. 6768.

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

11. 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.

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

13. Анизотропия механических свойств и константы кривых анизотропного упрочнения ряда листовых материалов / Ю.Г. Нечепуренко и др. // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, «Гриф», 2000. С. 243 251.

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

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

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

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

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

19. Бебрис A.A. Устойчивость заготовки в формоизменяющих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатне, 1978. 127 с.

20. Березовский Б.Н., Кадеров X.K. Математическое моделирование формоизменения при обжиме с раздачей кольцевых заготовок // Известия вузов. Машиностроение. 1986. №7. С. 125 129.

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

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

23. Бубнова JI.B. Расчет формоизменения тонкостенных труб // Известия вузов. Машиностроение. 1965. №11. С. 139 142.

24. Бубнова Л.В., Малинин H.H. Напряжения и деформации при формоизменении тонкостенных труб // Известия вузов. Машиностроение. 1965. №10. С. 199-203.

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

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

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

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

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

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

31. Глазков В.И. Возможности деформирования при раздаче и отбор-товке // Кузнечно-штамповочное производство. 1972. № 7. С. 18-21.

32. Глазков В.И., Ковалева А.Д. Возможности формоизменения при раздаче и фланцовке с нагревом // Кузнечно-штамповочное производство. 1973. №9. С. 15-17.

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

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

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

36. Горбунов М.Н., Глазков В.И. Раздача трубчатых заготовок на коническом пуансоне с подпором на кромке // Кузнечно-штамповочное производство. 1968. №8. С. 22 26.

37. Горбунов М.Н., Мозгов В.А. Определение границ между областями раздачи и выворота // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. №2. С. 16-18.

38. Горелова И.А. Повышение эффективности изготовления трубных переходов на основе применения совмещенного процесса "раздача-обжим": Дис. канд. техн. наук: Спец. 05.16.05: Челябинск, 2006. 152 с.

39. Горелова И.А., Шеркунов В.Г. Анализ напряженного состояния для операции совмещения обжима и раздачи» // Наука и технологии. Серия технологии и машины обработки давлением: Избранные труды российской школы. М.: РАН, 2005. С. 55-65.

40. Горелова И.А., Шеркунов В.Г. Исследование напряженного состояния совмещенного процесса «обжима-раздачи» // Наука и технологии. Серия технологии и машины обработки давлением: Избранные труды российской школы. М.: РАН, 2005. С. 45-54.

41. Горелова И.А., Шеркунов В.Г., Погорелов Ю.М. К вопросу определения напряжений при совмещении процессов обжима и раздачи // Вестник КГУ. Курган: КГУ, 2005. С. 122-126.

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

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

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

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

46. Евсюков С.А. Влияние напряженного состояния на изменение длины образующей заготовки // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1996. №2. С. 94-100.

47. Евсюков С.А. Обжим раздача цилиндрических трубных обечаек в условиях горячей деформации // Известия вузов. Машиностроение. 1994. № 7-9. С. 126 - 130.

48. Евсюков С.А., Бочаров Ю.А., Суворов А.П. Совмещение операций обжима и раздачи // Известия вузов. Машиностроение. 1992. № 10-12. С. 106-110.

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

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

51. Ершов В.И., Глазков В.И. О некоторых способах изменения толщины стенки при раздаче трубчатых заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. 1969. №7. С. 19 20.

52. Ершов В.И., Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1990.311 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

61. Интенсификация процесса обжима полых цилиндрических заготовок / А.Г. Пашкевич и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1976. №3. С. 36 39.

62. Калиновский Н.П., Чудин В.И., Мозлов В.А. К расчету технологических параметров обжима трубы с нагревом // Кузнечно-штамповочное производство. 1980. №1. С. 20 21.

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

64. Каюшин В.А., Ренне И.П. Выворот концов труб с последующей отбортовкой // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. №4. С. 22-25.

65. Каюшин В.А., Ренне И.П. Исследование отбортовки концов труб непрерывной раздачей жестким пуансоном без применения матрицы // Кузнечно-штамповочное производство. 1982. №2. С. 28 30.

66. Каюшин В.А., Ренне И.П. Экспериментальное исследование способов отбортовки фланцев на концах труб последовательной раздачей коническим и плоским пуансонами // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. №12. С. 11 14.

67. 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.

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

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

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

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

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

73. Кондратенко В.Г., Розов Ю.Г. Экспериментальное исследование процесса горячей штамповки плоских фланцев из трубных заготовок // Известия вузов. Машиностроение. 1989. №4. С. 107 111.

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

75. Крылов Д.В., Черняев A.B. Математическое моделирование операций обжима и раздачи цилиндрических оболочек из анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С.

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

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

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

79. 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.

80. 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.

81. 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.

82. Лялин В.М., Журавлев Г.М., Журавлев А.Г. Оптимизация технологии обжима корпуса огнетушителя ОУ-5 // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2004. №7. С. 36 39.

83. Малинин H.H. Волочение труб через конические матрицы // Известия АН СССР. Механика. 1965. №5. С. 122 124.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

94. Одиноков В.И., Тимашев С.А., Марьин Б.Н. Математическое моделирование технологического процесса обжима концов труб // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. №2. С. 57 — 61.

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

96. Оцхели В.Н. Исследование обжима заготовок с исходной переменной толщиной: Дис. канд.техн. наук. М., 1973. 216 с.

97. Пашкевич А.Г., Каширин М.Ф. Устойчивость цилиндрических оболочек в процессах штамповки осевым усилием деформирования // Куз-нечно-штамповочное производство. 1974. № 3. С. 18 19.

98. Пашкевич А.Г., Орехов A.B. Гофрообразование при обжиме тонкостенных оболочек осевым усилием деформирования // Известия вузов. Машиностроение. 1979. №10. С. 122 126.

99. Пилипенко О.В. Обжим анизотропной трубной заготовки // Известия ТулГУ. Машиноведение, системы приводов и детали машин. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 405-415.

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

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

102. Пилипенко О.В. Обжим трубных заготовок из трансверсально-изотропного материала в конической матрице // Известия ТулГУ. Серия. Meханика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 119-127.

103. Пилипенко О.В., Жарков A.A. Технологические параметры раздачи анизотропной трубной заготовки // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 1. С.118 127.

104. Пилипенко О.В., Кивер Г.В. Совмещение операций обжима и раздачи трубных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 3. С. 175-179.

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

106. Попов Е.А. Использование трубной заготовки вместо листовой // Новые процессы обработки металлов давлением. М., 1962. С. 144 150.

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

108. 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.

109. Попов Е.А., Оцхели В.Н. Анализ напряженно-деформированного состояния при обжиме трубных заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. 1972. №5. С. 17 19.

110. Попов Е.А., Шевченко A.A. Предельная степень деформации при раздаче труб // Кузнечно-штамповочное производство. 1970. №3. С. 12 19.

111. Попов О.В. Изготовление цельноштампованных тонкостеннных деталей переменного сечения. М.: Машиностроение, 1974. 120 с.

112. Попов О.В. Основы методики теоретического анализа формоизменяющих операций при штамповке деталей из труб с местным нагревом // Кузнечно-штамповочное производство. 1971. № 6. С. 14 18.

113. Попов О.В., Пашкевич А.Г., Глазков В.И. Применение раздачи с осевым подпором для получения тонкостенных монолитных оболочек // Кузнечно-штамповочное производство. 1969. № 3. С. 12 15.

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

115. Предельные значения коэффициентов обжима глубоких конических деталей / Э.Л. Мельников и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. № 2. С. 21 22.

116. Предотвращение гофрообразования при обжиме тонкостенных цилиндрических оболочек / М.Н. Горбунов и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1977. № 1. С. 18 20.

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

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

119. Пэжина П. Основные вопросы вязко-пластичности. М.: Мир, 1968.176 с.

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

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

122. Раздача сварных заготовок при переменной температуре в окружном направлении / В.И. Глазков и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1978. №9. С. 19-21.

123. Ренне И.П., Каюшин В.А. Экспериментальное исследование устойчивости пластической деформации кромки трубы при раздаче коническим пуансоном // Кузнечно-штамповочное производство. 1988. №9. С. 16-17.

124. 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.

125. Розов Ю.Г. Разработка методики проектирования и внедрение технологических процессов горячей штамповки плоских фланцев из трубных заготовок с совмещением операций обжима и раздачи: Дис. канд. техн. наук. М., 1989. 230 с.

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

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

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

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

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

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

132. Сизова И.А. Обжим с утонением трубчатых заготовок: Автореф. дис.канд. техн. наук: Спец. 05.03.05. ТулГУ. 2003. 19 с.

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

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

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

136. Смирнов-Аляев Г.А., Гун Г.Я. Осесимметрическая задача пластического течения при обжатии, раздаче и волочении труб // Известия вузов. Черная металлургия. 1961. №1. С. 89 100.

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

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

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

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

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

142. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

151. Фролов В.Н. Обжим полых цилиндрических заготовок. М.: Маш-гиз, 1957. 24 с.

152. Фролов В.Н. Штамповка полых конических ступенчатых деталей из труб // Прогрессивная технология холодноштамповочного производства: Сб. научн. трудов. М.: Машгиз, 1956. С. 38 42.

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

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

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

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

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

158. Шалаев В.Д. Изменение толщины трубчатых заготовок при обжиме и раздаче // Сб. трудов МВТУ. Машины и технология обработки металлов давлением. 1964. № 111. С. 170 179.

159. Шалаев В.Д. Об установившихся и неустановившихся процессах деформирования в формоизменяющих операциях холодной штамповки // Машины и технология обработки металлов давлением / Под редакцией А.И. Зимина. М.: МВТУ, 1967. С. 185 188.

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

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

162. Шевченко A.A. Исследование влияния основных факторов на предельную степень деформации при раздаче труб: Дис. канд. техн. наук: 05.03.05. М., 1971. 157 с.

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

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

165. Штамповка деталей арматуры в мелкосерийном производстве / С.А. Шевчук и др.// Технологии производства. 2006. №4. С. 72 74.

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

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

168. Яковлев С.П., Черняев A.B., Крылов Д.В. Устойчивость анизотропной трубной заготовки в виде образования складок при кратковременной ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 92 98.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Похожие работы

Обработка конструкционных материалов в машиностроении
05.03.00