автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Изотермическое обратное выдавливание толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести

004613049

На правах рукописи

ПОЛУХИН ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ОБРАТНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ

ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 2010 .

004613049

ПОЛУХИН ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ОБРАТНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ

ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Сосенушкин Евгений Николаевич

доктор технических наук, профессор Талалаев Алексей Кириллович

Ведущая организация - ОАО «ЦКБА» (г. Тула)

Защита состоится « 24 » ноября 2010 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012, 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 « 22 » октября 2010 г.

Ученый секретарь , . „Г А.Б.Орлов

диссертационного совета ' ' м г ж *■»/ - ■

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные тенденции развития различных отраслей промышленности стимулируют разработку высокоэффективных технологий, обеспечивающих повышение требований к качеству и эксплуатационным свойствам изделий при снижении себестоимости их производства, экономии материальных и энергетических ресурсов, трудовых затрат. Процессы обработки металлов давлением относятся к высокоэффективным, экономичным способам изготовления металлических изделий.

Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей и узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. Это вызывает необходимость изыскания новых принципов технологии, точности ее расчета и сближения на этой основе стадий проектирования изделий и технологической подготовки производства. 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, в частности наземном оборудовании ракетно-космической техники, широкое распространение нашли полые толстостенные осесимметричные детали, имеющие наружные и внутренние утолщения, которые изготавливаются механической обработкой трубных заготовок из высокопрочных материалов. Технологические принципы формоизменения трубных заготовок в режиме вязкого течения могут быть применены в производстве толстостенных осесимметричных деталей из анизотропных высокопрочных сплавов.

Трубный прокат, 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, в частности операций изотермического обратного выдавливания трубных заготовок.

Широкое внедрение в промышленность операции изотермического обратного выдавливания трубных заготовок осесимметричных деталей из высокопрочных материалов сдерживается недостаточно развитой теорией медленного деформирования при повышенных температурах с учетом реальных свойств материала (анизотропии механических свойств, упрочнения, вязкости), позволяющей оценить кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояние заготовки, силовые режимы, предельные возможности формообразования и энергозатраты процесса. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки операций изотермического обратного выдавливания, что удлиняет сроки подготовки производства изделия. Таким образом, дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования операции обратного выдавливания осесимметричных толстостенных деталей из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести являются актуальной, важной научно-технической задачей, внедрение которой 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), грантами РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и № 10-01-00085-а (2010 г.), научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» и государственным контрактом Министерства образования и науки Российской Федерации № 14.740.11.0038.

Целью работы является повышение технологичности изготовления осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, изотермическим обратным выдавливанием толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, путем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых деталей.

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

1. Разработать математическую модель операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести. Получить основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического деформирования анизотропных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования операции изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном трубных анизотропных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

3. Установить влияние технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, анизотропии механических свойств, геометрических размеров заготовки и детали на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, величину накопленных микроповреждений, неоднородность интенсивности деформации и сопротивления материала пластическому деформированию в стенке осесимметричной детали, силовые режимы и предельные возможности операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

4. Разработать рекомендации и создать пакеты прикладных программ для ЭВМ по"расчету технологических параметров операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести.

5. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования операций изотермического обратного выдавливания толстостен-1Н.1Х 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 изо-

термическом обратном выдавливании анизотропных толстостенных 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 потере устойчивости, в виде образования симметричных складок, 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:

- математическую модель изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести;

- основные уравнения и соотношения для анализа процессов формообразования анизотропных толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в осесимметричном (нерадиальных течений) состоянии, при кратковременной ползучести;

- результаты теоретических исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов;

- закономерности влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств материала заготовки, геометрических размеров заготовки и детали на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, величину накопленных микроповреждений, неоднородность эквивалентных деформации и сопротивления материала деформированию в стенке осесимметричной детали, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с величиной сжимающего напряжения на входе в очаг деформации, степенью использования ресурса пластичности анизотропной трубной заготовки и условием потери устойчивости трубной заготовки в виде образования симметричных складок при осадке заготовки в режиме кратковременной ползучести;

- результаты экспериментальных исследований силовых режимов операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов;

- рекомендации по проектированию технологических процессов изотермического обратного выдавливания толстостенных анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов;

- технологические процессы изготовления осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из

алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, обеспечивающие заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, величины накопленных микроповреждений, неоднородности эквивалентной деформации и сопротивления материала деформированию в стенке осесим-метричной детали, силовых режимов и предельных возможностей формообразования в зависимости от технологических параметров, скорости перемещения пуансона, геометрических размеров заготовки и детали и анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанных основных уравнений и соотношений для анализа операции изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала, 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 обратного выдавливания анизотропных толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести при изготовлении осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из высокопрочных материалов, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Реализация работы. Разработаны технологические процессы изготовления осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками операциями изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести. Технологический процесс апробирован в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, 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», «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов», «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г.

Тула: ТулГУ, 2008 г.); на Международной молодежной научной конференции «XXXVI Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2010 г.); на третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования Металлдеформ-2009» (г. Самара: СГАУ, 2009 г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007-2010 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 3 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК, в 4 статьях в межвузовских сборниках научных трудов, в двух материалах международных научно-технических конференций объемом 3.9 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, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 142 наименования, 3 приложений и включает 99 страниц машинописного текста, содержит 41 рисунок и 4 таблицы. Общий объем -151 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 Б. Авицур, Ю.М. Арышенский, 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, У. Джонсон, A.M. Дмитриев, Д. Друкер, А.К. Евдокимов, Ф.У. Еникеев, Г. Закс, A.A. Ильюшин, Е.И. Исаченков, Ю.Г. Калпин, Л.М. Качанов, В.Л. Колмогоров, М.А. Колтунов, X. Кудо, В.Д. Кухарь, 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, О.М. Смирнов, E.H. Сосенушкин, О.В. Со-снин, Л.Г. Степанский, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, В.Н. Чу дин, В.В. Шевелев, С.А. Шестериков, С.П. Яковлев, Г.Д. Фельдман и др. В трудах этих ученых разработаны и усовершенствованы методы анализа процессов пластического формоизменения, даны примеры их применения к анализу процессов обработки металлов давлением.

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 мед-

ленном 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 обратного выдавливания трубных заготовок коническим пуансоном, вопросы теории нерадиального течения трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в настоящее время практически не разработаны. Большинство работ посвящено теоретическим исследованиям операций холодного обратного выдавливания тонкостенных (плоского деформированного состояния заготовки) трубных заготовок из изотропных и трансверсально-изотропных материалов. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей операций изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок по различным условиям устойчивого протекания технологических процессов. При разработке технологических процессов изотермического обратного выдавливания трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в основном используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, которые не учитывают многие практически важные параметры. 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; 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 потери устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования симметричных складок 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 анизотропного тела при ползучем течении

2f(Oij) = H(Gx -ау)2 + F(ay-az)2 +G(az -ах)2 +

+ 2Nx2y+2Lx1yz+2Mx2zx, (1)

который совпадает с условием перехода материала из вязкого (ползучего) состояния в вязкопластическое (ползуче-пластическое), когда 2/(а ¡j) - 1, где Н, F, G, N, L, М - параметры анизотропии при кратковременной ползучести; ст,у - компоненты тензора напряжений; х, у, z- главные оси анизотропии.

Компоненты скоростей деформации определяются в соответствии с

ассоциированным законом течения. При вязком течении материала по анало-гйи с работами Р. Хилла и H.H. Мапинина введены понятия эквивалентного

напряжения сте и эквивалентной скорости деформации с,е.

При вязком течении материала уравнения состояния, описывающие поведение материала, подчиняющегося энергетической теории ползучести и повреждаемости, могут быть записаны в виде:

ñA=aeZ,JАпр, (2)

а применительно к группе материалов, подчиняющихся кинетическим уравнениям ползучести и повреждаемости, так

<bc=Se/e впр- (3)

Здесь В, п - константы материала, зависящие от температуры испытаний; - величина эквивалентной скорости деформации при вязком течении материала; Апр и гепр - удельная работа разрушения и предельная эквивалентная деформация при вязком течении материала; <¡>e и o).i ~ повреждаемость материала при вязкой деформации по деформационной и энергетической моделям разрушения соответственно; <ae = dtae/dt; ш ( = do¡ ^ / dt.

Предельные возможности формоизменения при пластической обработке материалов и деформировании в режиме вязкого течения материала часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения.

Предлагается условие деформируемости материала при вязком течении записать в виде

iLdt

С0е = J——<х> (4)

О Senp

если справедлив деформационный критерий разрушения, и в виде

ta £ dt

aA = ¡-J-¿-<X, (5)

о Апр

если справедлив энергетический критерий разрушения, Здесь

zenp = D{b0 + b\ cos а + ¿2 cos ß + ¿3 cos y)> Anp = D' (¿ó + b{ cosa + b'2 cosß + 63 cosy), где D,bQ,t\,t>2,h¡ и D',b(¡,b{,b'2,b^ - экспериментальные константы материала; a, ß, у - углы между первой главной осью напряжения главными осями анизотропии x,y,z.

Заметим, что интегрирование ведется вдоль траектории рассматриваемых элементарных объемов. Величина накопленных микроповреждений

или со^ не должна превышать значение % = Ь что соответствует разрушению материала.

При назначении величин степеней деформации в процессах формоизменения в дальнейшем учитывались рекомендации В.Л. Колмогорова и A.A. Богатова, согласно которым для ответственных деталей, работающих в тяжелых условиях эксплуатации, и заготовок, подвергающихся после штамповки

термической обработке (отжигу или закалке), допустимой величиной накопленных микроповреждений следует считать а только для неответственных деталей допустимая накопленная повреждаемость может быть принята х=0,65.

Технологические возможности многих процессов деформирования трубных заготовок лимитируются потерей устойчивости заготовки второго типа при ее формоизменении, т.е. явлением волнистости, складок, гофров на участках заготовки, деформируемых при сжимающих или сжимающих и растягивающих напряжениях. Анализ потери устойчивости трубной заготовки выполнен на основании статического критерия устойчивости. Допускалось, что напряженное и деформированное состояния трубной заготовки до момента потери ее устойчивости принимаются приближенно плоскими. Предложено выражение для определения критического напряжения, соответствующего потере устойчивости трубной заготовки второго типа:

„2.2 „2 тс 5 Н

3 Я2 4л

(6)

где Н, #о - высота цилиндрической части детали и заготовки; // = Яд / е '1; е2=1п(Яо/Я); х = яоеЕ::; Кср - радиус заготовки по срединной поверхности; V - скорость перемещения в меридиональном направлении; 5 и ,?0 -толщины стенки детали и заготовки соответственно;

Ек=-1 Ц ; <Ье=ВаепА\

2(/?г + + ЛгЛй) + 4+ 2/г0 + 1 + я1 з ^/2(1 + ^+Л0)

1/2

в (К »лМёМ±ы.

Ш )= I 3 ~~д1/2 (^+1+2*0 + ^+^ v '{ ^2(лг + /г0+лгло) ' 1 + л9

где = НЮ; 1<о = Н//■'; Лрг = М/I' - коэффициенты анизотропии в цилиндрической системе координат.

На основе приведенных выше соотношений выполнены теоретический анализ операции обратного выдавливания трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести.

В третьем разделе приведены основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического деформирования анизотропных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях осесимметрично-го нерадиального течения материала в режиме кратковременной ползучести.

Рассмотрена операция обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропного материала в режиме кратковременной ползучести коническим пуансоном с углом конусности а и степенью деформации е = 1 - ^ ¡Р§ , где /'О и - площади поперечного сечения трубной заготовки и полуфабриката соответственно (рис. 1).

Материал заготовки принимается ортотропным, обладающим цилиндрической анизотропией механических свойств, подчиняющимся ассоциированному закону течения и уравнению состояния (2) или (3), если материал подчиняется энергетической или кинетической теориям ползучести и повреждаемости соответственно.

//////////////

Рисунок 1. Схема к анализу операции обратного выдавливания Принимается, что течение материала установившееся, осесимметрич-ное, на контактных границах заготовки и рабочего инструмента реализуется закон трения Кулона. Анализ процесса обратного выдавливания реализуется в цилиндрической системе координат.

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

Откуда следует, что

я(£>3-250)2 яРэ2

Уо П

К.

Компоненты осевой У2 и радиальной К, скоростей течения могут

быть определены по выражениям:

Уг = Уо

где

¿о (Р3 + 2р) - 2Р3д0г^ . (Р3 + 2р)(х0-^а)2

(Р3-2р)!Яа

£

дг

2

Скорости деформации определяются следующим образом: дуо д1/о дУ,

Ф р &

Величина эквивалентной скорости деформаций известному соотношению, приведенному в работах [1 - 3].

Накопленная эквивалентная деформации вдоль &-ой траектории определяется по выражению

ср

вычисляется по

¿^ЖШШП^,,. ■

г=0 Угк V

Осевые сг,, окружные радиальные и тангенциальные хрг напряжения в очаге пластической деформации определяется путем совместного решения уравнений равновесия в цилиндрической системе координат

^р | дХрг ( стр-°е=(); М = 0; 81Р2 | 90' | ^ - О Зр & р 50 ' ф & р

с уравнениями связи между напряжениями и скоростями деформаций:

о _ст Л^МЧ^Шл!®.

2 а, + сто-ст0=----—;

р ъ\е дг(1 + /г0 + /гг)

^ 2сте + ^ + ар Л0(1 + /г0 + /г2)

_ 1ае (ЪДе + Ъ+Лв)

при следующем граничном условии:

при г = 1 Да2 = ТдргвтРсозР.

Граничные условия в напряжениях на контактных поверхностях пуансона и матрицы задаются в виде закона Кулона = цЛ,ст,ю и хкп =№папп' гДе Iхм и ^-п " коэффициенты трения на контактных поверхностях матрицы и пуансона.

Осевая сила обратного выдавливания определяется следующим образом:

где

0,12 I I

/>¿0=271 {а2(р,е)рф; Рл = ъ03\\ьмапсЬ-, Рг1 =тг|(2р + ф)ц„ст„(/г.

й3 /2-«0 0 О

- осевая'составляющая силы, Р,\ и Рг2 " составляющие силы трения на матрице и пуансоне на ось г.

Приведенные выше соотношения использованы для оценки напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей изотермического обратного выдавливания трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

Четвертый раздел содержит результаты теоретических исследований напряженного и деформированного состояния, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения осесиммегричного обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов коническим пуансоном в режиме кратковременной ползучести.

Исследовано влияние степени деформации, геометрии и скорости перемещения инструмента, анизотропии механических свойств материала заготовки и условий трения на инструменте на силу обратного выдавливания

трубных заготовок из титанового ВТ6С (7, = 930°С) и алюминиевого АМгб (7" = 450°С) сплавов. Механические характеристики исследуемых материалов приведены в таблицах 1, 2 и 3. Расчеты выполнены при ¿о=4 мм; П3 =40 мм.

Таблица 1

Механические характеристики исследуемых материалов

Материал Т°С ае0, МПа В, 1 /с п R2 «0 Rpz

Титановый сплав ВТ6С 930 + 2 38,0 7.89Е-4 2,03 0,85 0,77 2,9

Алюминиевый сплав АМгб 450 + 2 26,8 2.67Е-3 3,81 0,75 0,71 2,9

Таблица 2

Константы разрушения при вязком течении титанового сплава ВТ6С

Материал Т°С £се = Z)(f>o +fi[ cosa + ¿2 cosß + ij cosy)

D ¿0 ¿1 b2

Титановый сплав ВТ6С 930 + 2 1,35 1,0 0,262 0,327

Таблица 3

Константы разрушения при вязком течении алюминиевого сплава АМгб

Материал r,°c Acnp = D' (bg +b[ cosa + ¿2 C0SP + ^3 cosy)

D', МПа b'o ¿i b'i

Алюминиевый сплав АМгб 450 ±2 18,2 1,0 1,17 1,282

На рисунке 2 приведены графические зависимости изменения относительной силы Р = Р l[n{D3 -io)Ä00eo] от степени деформации s при обратном выдавливании трубных заготовок из сплава ВТ6С. Здесь кривая 1 соответствует расчетам при скорости перемещения пуансона V = 0,0005 мм/с, кривая 2 - 0,001 мм/с, кривая 3 - 0,003 мм/с, кривая 4 - 0,005 мм/с. Из графиков видно, что с увеличением V относительная величина силы Р возрастает. При больших значениях е с увеличением скорости перемещения пуансона Р возрастает интенсивнее.

Графические зависимости изменения относительной силы Р от угла конусности пуансона а при обратном выдавливании трубных заготовок из сплава АМгб приведены на рисунке 3. Установлено что с увеличением а от

10° до 50° относительная величина силы Р возрастает в 1,4...2,5 раза. Выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах 20...25°, соответствующие наименьшей величине силы. Величина оптимальных углов конусности пуансона а с увеличением степени деформации s смещаегся в сторону больших углов.

Рисунок 2. Зависимости F от £ для сплава ВТ6С

(а = 30°; Дд( = 0,1 ; ця =0,2)

Исследовано влияние условий трения на инструменте на относительную силу Р обратного выдавливания. Коэффициент трения на пуансоне варьировался в пределах )j.n = 0,1...0,4 при фиксированном коэффициенте трения на матрице = 0,1. Установлено, что с ростом коэффициента трения на пуансоне ji, величина относительной силы

Р возрастает. Этот эффект проявляется существеннее при больших величинах степени деформации е. Так, при е = 0,1 увеличение отношения \in/\xM от 1 до 4 приводит к росту Р на 20 %, при s = 0,5 - на 50 %. Показано, что при увеличении Dis от 5 до 20 сила Р возрастает на 15...25 %, где меньшие значения соответствуют е = 0,1, большие - е = 0,5. Увеличение отношения Dis от 20 до 25, не оказывает существенного влияния на силу обратного выдавливания.

Оценено влияние коэффициента нормальной анизотропии R на силовые режимы обратного выдавливания трубных заготовок из сплавов ВТбС и АМгб. Анализ результатов расчета показывает^ что с увеличением R от 0,2 до _ 2 сила Р увеличивается на_30...50 %. Рисунок 3. Зависимости Р от а Наиболее интенсивно рост Р проявля- для сплава АМгб ется при больших значениях угла ко- ( V = 0,005 мм/с; = 0,1 ; нусности пуансона а. = 0,2 )

Выполнены исследования зависимости относительной силы Р от коэффициентов цилиндрической анизотропии Rz и Rq , которые варьировались в диапазоне 0,2...2,0. Установлено, что с увеличением Rq и уменьшением Rz относительная сила обратного выдавливания Р возрастает.

Оценено влияние технологических параметров и механических свойств материала на неоднородность распределения эквивалентной деформации

5в = (£е

и эквивалентного напряжения по толщине осесимметричной детали при изо-

J£ ~ v°emax °emirw' °emin

=(°emax — °emin Уагтт термическом обратном выдавливания трубных заготовок из сплавов ВТбС и АМгб в режиме кратковременной ползучести. Здесь s

етах> ьегшп

И о

етах>

стетт " максимальная и минимальная величины эквивалентных деформации и напряжения по толщине стенки детали. Установлено, что величины неоднородности эквивалентной деформации 5Ё и эквивалентного напряжения 5СТ

в стенке детали с уменьшением угла конусности пуансона а и увеличением степени деформации е падают, что говорит о более благоприятных условиях формирования механических свойств материала стенки изготавливаемого изделия. Увеличение угла конусности пуансона с 10° до 50° сопровождается ростом неоднородности эквивалентной деформации по толщине детали в 5...7 раз и ростом величины неоднородности эквивалентного напряжения в 3...6 раза для сплава АМгб и в 4...7 раз для сплава ВТ6С. Установлено, что с увеличением коэффициента нормальной анизотропии Л от 0,2 до 2 неоднородность эквивалентной деформации 8Е возрастает на 20...40 %, а неоднородность эквивалентного напряжения 5а возрастает в 1,4...2,8 раза.

Предельные возможности формоизменения определены по допустимой величине накопленных микроповреждений (4) или (5) (первый критерий), из условия, что максимальная величина осевого напряжения |огтах|, передающегося на стенку трубы, не превышала величины напряжения а32 (второй критерий):

и 1<и - |2Лг + /ггДе+~цГ т

и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (6), полученного на основании статического критерия устойчивости (третий критерий).

На рисунке 4 представлены графические зависимости предельной степени деформации гпр от угла конусности пуансона а для сплава АМгб. Здесь кривые 1, 2, 3 соответствуют результатам расчетов по первому критерию при и X ^ 0,25 соответственно, кривые 4, 5

- по второму критерию при г2 = 0,04 и е, = 0,02 соответственно и кривая 6

- по третьему критерию. Расчеты вы- Рисунок 4. Зависимости гпр от а для полнены при ¿о =4 мм; й3- 40 мм; сплава АМгб

Н3 = 80 мм; ц„ = 0,2; =0,1. = 0,005 мм/с)

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что при увеличении а с 10° до 50° величина гпр уменьшается для сплава ВТ6С на 20 и 60

%, для сплава АМгб - на 35 и 40 % по первому и второму критериям соответственно. По третьему критерию выявлены оптимальные углы конусности

пуансона в пределах 20...30° для сплава ВТбС и 30...40° для сплава АМгб,

соответствующие наибольшей величине предельной степени деформации ■

Выполнены исследования зависимости предельной степени деформации £„р от отношения диаметра к толщине заготовки (рис. 5). Предельные возможности формоизменения оценивались по критерию допустимой

ю 20 30 градхс 50 а-""

0.6

степени использования ресурса пластичности при х = 1 (кривая 1), по максимальной деформации стенки трубной заготовки при r.z = 0,04 (кривая 2) и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (кривая 3).

Установлено, что при увеличении отношения Dis величина гпр

уменьшается, что говорит о менее благоприятных условиях деформирования. Наиболее значительно размеры заготовки сказываются на предельных степенях деформации, ограничивающихся третьим критерием. При увеличении Dis от 5 до 25 значения гпр, полученные по третьему критерию, снижаются в 2,6 раза. Расчеты, выполненные по первому и второму критериям, корректируются на 5... 15 % соответственно.

*кр

1 Г

il J

т-

от D/s

Рисунок 5. Зависимости znp

для сплава ВТ6С (У = 0,001 мм/с)

Исследовано влияние скорости перемещения пуансона V на предельную степень деформации znp при обратном выдавливании трубных заготовок из сплава АМгб, поведение которого описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости. Установлено, что с увеличением V от 0,001 мм/с до 0,005 мм/с величина епр уменьшается на 15...25 %.

Оценено влияние коэффициента нормальной анизотропии R на предельные возможности формоизменения при обратном выдавливании трубных заготовок из высокопрочных материалов. Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением R с 0,2 до 2,0 предельная степень деформации гпр уменьшается на 15...20 %, 50...60 % и 25...30 % по первому, второму и

третьему критериям соответственно.

В пятом разделе изложены результаты выполненных экспериментальных исследований силовых режимов операций изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, а также результаты практической реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Экспериментальные работы по изотермическому обратному выдавливанию толстостенных трубных заготовок проводились на алюминиевом АМгб и титановом ВТ6С сплавах. Использовались графито-меловые смазки. Фиксировалась сила операции при различных скоростях перемещения пуансона и углах конусности пуансона а. Температура обработки для заготовок из титанового сплава ВТ6С - 930°С, а для алюминиевого сплава АМгб -450сС. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10... 15 %).

Приведены рекомендации по расчету технологических параметров изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из

высокопрочных анизотропных материалов в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями типа «переходник» из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Технологические процессы апробированы в опытном производстве на ОАО «ТНИ-ТИ».

Применение операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления полых осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, на 30 % по сравнению с механической обработкой; повышение удельной прочности изделия в 1,2... 1,5 раз при снижении общей массы; повышение коэффициента использования металла на 25 % 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 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».

В заключении приводятся основные результаты и выводы по выполненной работе.

В приложении содержатся тексты программ для ЭВМ по расчету силовых и деформационных параметров операции изотермического обратного выдавливания толстостенных анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов, а также акты внедрения работы в промышленности и учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научная задача, имеющая важное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в теоретическом и экспериментальном обосновании режимов технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей изотермическим обратным выдавливанием толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

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

1. Разработана математическая модель операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести. Получены основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического деформирования анизотропных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала. Предложен алгоритм расчета кинематики течения материала, напряженного и деформи-

рованного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формообразования, а также программное обеспечение для ЭВМ.

2. Выполнены теоретические исследования операции изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов. Выявлено влияние технологических параметров, скорости перемещения пуансона, геометрии рабочего инструмента, анизотропии механических свойств, геометрических размеров заготовки и детали на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, величину накопленных микроповреждений, неоднородность эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения в стенке осесимметричной детали, силовые режимы и предельные возможности операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

3. Выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах 20...25°, соответствующие наименьшей величине силы. Величина оптимальных углов конусности пуансона а с увеличением степени деформации с смещается в сторону больших углов. Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона V относительная величина силы Р возрастает. Установлено, что с ростом коэффициента трения на пуансоне (при ц = 0,1)

величина относительной силы Р возрастает. Показано, что при увеличении отношения О/.? сила обратного выдавливания возрастает на 20...25 %. При значениях 0/я>20 это отношение размеров заготовки не оказывает влияния на силу обратного выдавливания.

4. Показано, что увеличение угла конусности пуансона с 10° до 50° сопровождается ростом неоднородности эквивалентной деформации 8С по толщине детали в 5...7 раз и величины неоднородности эквивалентного напряжения 5СТ в 3...7 раз.

5. Количественно определены предельные возможности формоизменения процесса изотермического обратного выдавливания трубных заготовок по допустимой степени использования ресурса пластичности (первый критерий), максимальной абсолютной величине осевого напряжения, передающегося на стенку (второй критерий), и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (третий критерий). Показано, что при увеличении угла конусности пуансона а с 10° до 50° величина предельной степени деформации гпр уменьшается для титанового сплава ВТ6С на 20 и 60 %, для алюминиевого сплава АМгб - на 35 и 40 % по первому и второму критериям соответственно. Установлено, что при увеличении отношения О/я предельная степень деформации гпр уменьшается на 20...30 %.

6. Установлено существенное влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы, неоднородность распределения эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения в очаге деформации и предельные возможности формообразования изотермического обратного выдавливания толстостенных осесимметричных деталей в режиме кратковременной ползучести. При росте коэффициента анизотропии Я от 0,2 до 2 относительная ве-

личина силы Р увеличивается на 30...50 %. Установлено, что при увеличении коэффициента анизотропии с 0,2 до 2,0 предельная степень деформации znp уменьшается на 15...60 % по использованным критериям разрушения; величина неоднородности эквивалентной деформации 5Е возрастает на 20...40 %, а величина неоднородности эквивалентного напряжения 5а возрастает в 1,4... 2,8 раза.

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

8. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями типа «переходник» из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Применение операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления полых осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, на 30 % по сравнению с механической обработкой; повышение удельной прочности изделия в 1,2... 1,5 раз при снижении общей массы; повышение коэффициента использования металла на 25 % по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

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», «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов», «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Полухин Д.С., Яковлев С.С., Черняев A.B. Предельные возможности изотермического обратного выдавливания толстостенных анизотропных трубных заготовок // Материалы третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования Металлдеформ-2009», Самара: СГАУ. 2009. Т2. С.303-308.

2. Полухин Д.С., Яковлев С.С., Черняев A.B. Влияние цилиндрической анизотропии материала на технологические параметры обратного выдавливания трубных заготовок в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 263-271.

3. Полухин Д.С., Черняев A.B. Влияние механических свойств материала на силовые режимы и предельные возможности формоизменения обратного выдавливания трубных заготовок в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 170-177.

4. Полухин Д.С. Напряженное и деформированное состояния толстостенной трубной заготовки из анизотропного материала при изотермическом обратном выдавливании // Молодёжный вестник технологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.4.2. С. 131-136.

5. Полухин Д.С. Силовые режимы изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропного материала при ползучести // Молодёжный вестник технологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009.4.2. С. 136-140.

6. Полухин Д.С., Черняев A.B., Яковлев С.С.Влияние геометрических размеров трубной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формоизменения обратного выдавливания в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 70-77.

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

8. Полухин Д.С. Неоднородность эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения по толщине цилиндрической детали при изотермическом обратном выдавливании // Молодежный вестник политехнического института Тула: ТулГУ, 2010. С. 214-216.

9. Полухин Д.С. Технологические параметры обратного выдавливания трубных заготовок в режиме ползучести // XXXVI Гагарииские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2010.. Том 1. С. 300-302.

Подписано в печать 15.10.2010.

Формат бумаги 60x84 j/¡6. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0.

Тираж 100 эк'!. Заказ D¿6 .

Тульский государственный университет.

300012, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ.

300012, г. Тула, пр. Ленина, 97а.

ВВЕДЕНИЕ.

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

1.1. Современное состояние теории изотермического формообра- 15 зования высокопрочных сплавов.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования операций выдавливания.

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

Современные тенденции развития различных отраслей промышленности стимулируют разработку высокоэффективных технологий, обеспечивающих повышение требований к качеству и эксплуатационным свойствам изделий при снижении себестоимости их производства, экономии материальных и энергетических ресурсов, трудовых затрат. Процессы обработки металлов давлением относятся к высокоэффективным, экономичным способам изготовления металлических изделий.

Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей и узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. Это вызывает необходимость изыскания новых принципов технологии, точности ее расчета и сближения на этой основе стадий проектирования изделий и технологической подготовки производства. 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, в частности наземном оборудовании ракетно-космической техники, широкое распространение нашли полые толстостенные осесимметричные детали, имеющие наружные и внутренние утолщения, которые изготавливаются механической обработкой трубных заготовок из высокопрочных материалов. Технологические принципы формоизменения трубных заготовок в режиме вязкого течения^ могут быть применены в производстве толстостенных осесимметричных деталей из анизотропных высокопрочных сплавов.

Трубный прокат, 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, в частности операций изотермического обратного выдавливания трубных заготовок.

Широкое внедрение в промышленность операции изотермического обратного выдавливания трубных заготовок осесимметричных деталей из высокопрочных материалов сдерживается недостаточно развитой теорией медленного деформирования при повышенных температурах с учетом реальных свойств материала (анизотропии механических свойств, упрочнения, вязкости), позволяющей оценить кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояние заготовки, силовые режимы, предельные возможности формообразования и энергозатраты процесса. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки операций изотермического обратного выдавливания, что удлиняет сроки подготовки производства изделия. Таким образом, дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования операции обратного выдавливания осесимметричных толстостенных деталей из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести являются актуальной, важной научно-технической задачей, внедрение которой 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), грантами РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и № 10-01-00085-а (2010 г.), научно-технической программой Министерства образования-и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» и государственным контрактом Министерства образования и науки Российской Федерации № 14.740.11.0038.

Целью работы является повышение эффективности изготовления осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, изотермическим обратным выдавливанием толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, путем разработки научно обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, заданное качество их изготовления, 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 обратного выдавливания толстостенных 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 обратном выдавливании анизотропных толстостенных 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 потере устойчивости, в виде образования симметричных складок, 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:

- математическую модель изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести;

- основные уравнения и соотношения для анализа процессов формообразования анизотропных толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в осесимметричном (нерадиальных течений) состоянии, при кратковременной ползучести;

- результаты теоретических исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов;

- закономерности влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств материала заготовки, геометрических размеров заготовки и детали на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, величину накопленных микроповреждений, неоднородность эквивалентных деформации и сопротивления материала деформированию в стенке осесимметричной детали, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с величиной сжимающего напряжения на входе в очаг деформации, степенью использования ресурса пластичности анизотропной трубной заготовки и условием потери устойчивости трубной заготовки в виде образования симметричных складок при осадке заготовки в режиме кратковременной ползучести;

- результаты экспериментальных исследований силовых режимов операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов;

- рекомендации по проектированию технологических процессов изотермического обратного выдавливания толстостенных анизотропных трубных заготовок из высокопрочных материалов;

- технологические процессы изготовления осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, обеспечивающие заданное качество их изготовления, уменьшение трудоемкости и металлоемкости, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, величины накопленных микроповреждений, неоднородности эквивалентной деформации и сопротивления материала деформированию в стенке осесим-метричной детали, силовых режимов и предельных возможностей формообразования в зависимости от технологических параметров, скорости перемещения пуансона, геометрических размеров заготовки и детали и анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанных основных уравнений и соотношений для анализа операции изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала, 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 обратного выдавливания анизотропных толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести при изготовлении осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из высокопрочных материалов, обеспечивающих интенсификацию технологических процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

Реализация работы. Разработаны технологические процессы изготовления осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками операцией изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести. Технологический процесс апробирован в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ». Применение медленного горячего деформирования при изготовлении осесимметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, 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», «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов», «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации» (г. Тула: ТулГУ, 2008 г.); на Международной молодежной научной конференции «XXXVI Гагаринские чтения» (г. Москва: МГТУ «МАТИ», 2010 г.); на третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования Металлдеформ-2009» (г.

Самара: СГАУ, 2009 г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2007 - 2010 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 3 статьях рецензируемых изданий, внесенных в список ВАК, в 3 статьях в межвузовских сборниках научных трудов, в одном тезисе и одном материале международных научно-технических конференций объемом 3.9 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, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 142 наименования, 3 приложений и включает 151 страниц машинописного текста, содержит 42 рисунка и 4 таблицы. Общий объем - 151 страниц.

5.4. Основные результаты и выводы

1. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету рациональных технологических параметров операций изотермического обратного выдавливания анизотропных толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести при изготовлении осе-симметричных толстостенных полых деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

2. Выполнены экспериментальные работы по изотермическому обратному выдавливанию толстостенных трубных заготовок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6 сплавах. Использовались графито-меловые смазки. Фиксировалась сила операции при различных скоростях перемещения пуансона и углах конусности пуансона а. Температура обработки для заготовок из титанового сплава ВТ6С - 930°С, а для алюминиевого сплава АМгб -450°С.

3. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10.15 %).

4. Эти рекомендации использованы при разработке технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями типа «переходник» из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Технологические процессы апробированы в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ».

5. Применение операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления полых осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, на 30 % по сравнению с механической обработкой; повышение удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз при снижении общей массы; повышение коэффициента использования металла на 25 % по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза. Текстура обработанной заготовки - вытянутое в направлении течения волокно.

6. 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 специалистов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научная задача, имеющая важное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в теоретическом и экспериментальном обосновании режимов технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей изотермическим обратным выдавливанием толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

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

1. Разработана математическая модель операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести. Получены основные уравнения и соотношения для анализа операций изотермического деформирования анизотропных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях осесимметричного нерадиального течения материала. Предложен 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 операции изотермического обратного выдавливания коническим пуансоном толстостенных трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов. Выявлено влияние технологических параметров, скорости перемещения пуансона, геометрии рабочего инструмента, анизотропии механических свойств, геометрических размеров заготовки и детали на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, величину накопленных микроповреждений, неоднородность эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения в стенке осесимметричной детали, силовые режимы и предельные возможности операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

3. Выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах 20.25°, соответствующие наименьшей величине силы. Величина оптимальных углов конусности пуансона а с увеличением степени деформации с смещается в сторону больших углов. Показано, что с увеличением скорости перемещения пуансона V относительная величина силы Р возрастает. Установлено, что с ростом коэффициента трения на пуансоне \ап (при \хм = 0,1) величина относительной силы Р возрастает. Показано, что при увеличении отношения £)/.? сила обратного выдавливания возрастает на 20.25 %. При значениях И!б > 20 это отношение размеров заготовки не оказывает влияния на силу обратного выдавливания.

4. Показано, что увеличение угла конусности пуансона с 10° до 50° сопровождается ростом неоднородности эквивалентной деформации 8е по толщине детали в 5.7 раз и величины неоднородности эквивалентного напряжения 8а в 3.7 раз.

5. Количественно определены предельные возможности формоизменения процесса изотермического обратного выдавливания трубных заготовок по допустимой степени использования ресурса пластичности (первый критерий), максимальной абсолютной величине осевого напряжения, передающегося на стенку (второй критерий), и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (третий критерий). Показано, что при увеличении угла конусности пуансона а с 10° до 50° величина предельной степени деформации гпр уменьшается для титанового сплава ВТ6С на 20 и 60 %, для алюминиевого сплава АМгб - на 35 и 40 по первому и второму критериям соответственно. Установлено, что при увеличении отношения й/б предельная степень деформации гпр уменьшается на 20. 30%.

6. Установлено существенное влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы, неоднородность распределения эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения в очаге деформации и предельные возможности формообразования изотермического обратного выдавливания толстостенных осесимметричных деталей в режиме кратковременной ползучести. При росте коэффициента анизотропии Я от 0,2 до 2 относительная величина силы Р увеличивается на 30.50 %. Установлено, что при увеличении коэффициента анизотропии с 0,2 до 2,0 предельная степень деформации епр уменьшается на 15.60 % по использованным критериям разрушения; величина неоднородности эквивалентной деформации 6£ возрастает на 20.40 %, а величина неоднородности эквивалентного напряжения возрастает в 1,4.2,8 раза.

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

8. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из высокопрочных анизотропных материалов в режиме ползучести, которые использованы при разработке технологических процессов изготовления полых осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями типа «переходник» из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов. Применение операции изотермического обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления полых осесимметричных деталей, имеющих наружные и внутренние утолщения, на 30 % по сравнению с механической обработкой; повышение удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз при снижении общей массы; повышение коэффициента использования металла на 25 % по сравнению с существующим технологическим процессом; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

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

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

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

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

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

5. 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.

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

7. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

17. Бубнова JI.B., Малинин H.H. Напряжения и деформации при формоизменении тонкостенных труб // Известия вузов. Машиностроение. 1965. №10. С. 199-203.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

50. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

59. 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.

60. 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.

61. 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.

62. 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.

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

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

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

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

67. 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.

68. 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.

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

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

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

72. Обратное выдавливание трубных заготовок из анизотропного материала / С.П. Яковлев, Г.Г. Дубенский, О.В. Пилипенко, Ле Куанг Хиеп //

73. Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела1 и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 125 134.

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

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

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

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

78. Полухин Д.С. Неоднородность эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения по толщине цилиндрической детали при изотермическом обратном выдавливании // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С.

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

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

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

82. 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.

83. Прагер В., Ходж Ф.Г. Теория идеально пластических тел. М.: ИЛ, 1956.398 с.

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

85. 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.

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

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

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

89. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

104. 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.

105. 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.

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

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

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

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

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

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

112. 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.

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

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

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

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

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

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

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

120. 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.

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

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

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

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

125. 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.

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

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

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

129. 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.

130. 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.

131. 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.

132. 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.

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

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