автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Изотермическое прямое и ортогональное выдавливание элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести

На правах рукописи

БРАГИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ПРЯМОЕ И ОРТОГОНАЛЬНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 НОЯ 2011

Тула 2011

005002964

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Журавлев Геннадий Модестович

кандидат технических наук, доцент Булычев Владимир Александрович

Ведущая организация - ОАО «Тульский научно-исследовательский

технологический институт»

Защита состоится « ¡Ь » декабря 2011 г. в [У час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012, г. Тула, ГСП, просп. им. Ленина, д. 92, (9-101), 012.

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

Автореферат разослан « п » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Б. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

Космические летательные аппараты и связанное с ними наземное ооору-дование имеют сложную систему гидротрубопроводов. Высокие давления и криогенная температура требуют применения высокопрочных материалов типа титановых сплавов: ВТ6С, ВТ14, ВТ20, высокопрочных сплавов алюминия: 1201 АМгб. Соединительные элементы труб (фланцевые втулки и др.) рационально изготавливать изотермической штамповкой, что обеспечивает их точность под сборку и качественную сварку без потери прочности и герметичности При изотермической штамповке существенна зависимость давления, степени формообразования, повреждаемости материала от температурно-скоростных условий деформирования.

Эффективной технологией производства сложных по геометрии элементов трубопроводов (угольники, тройники, крестовины) энергетических установок является горячее изотермическое выдавливание в ортогональных направлениях Изотермическое выдавливание позволяет получать сложные по геометрии изделия при минимальных припусках под мехобработку. Выдавливание осуществляют в разъемных матрицах на типовом прессовом оборудовании или. что более эффективно, на специализированных многоплунжерных прессах. При штамповке существенна зависимость режимов технологии и, следовательно качества изделий от скорости, т.к. деформируемый горячий металл проявляет вязкие свойства. Кроме того, деформирование сопровождается изменениями механической сплошности материала, что определяет качество изделия.

При разработке технологических процессов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок (соединительных элементов трубопроводов) используются эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются реальные механические свойства исходных заготовок, особенности протекания технологических процессов деформирования. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки перечисленных выше процессов обработки металлов давлением, что удлиняет сроки подготовки производства изделия.

Разработка теоретического обоснования режимов процессов изотермического прямого и ортогонального выдавливания соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести является актуальной задачей.

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

Целью работы является повышение эффективности изготовления соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести методами изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов путем разработки теоретически 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 изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести в условиях плоского и осе-симметричного напряженного и деформированного состояний.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания.

3. Установить влияние технологических параметров, условий трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на напряженное и деформированное состояние, силовые режимы и предельные возможности изотермического прямого и ортогонального выдавливания.

4. Разработать пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

5. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования процессов изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов выполнены на основе теории кратковременной ползучести. Расчет силовых режимов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермического прямого и ортогонального выдавливания учитывается деформационное и скоростное упрочнение. Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному), связанного с накоплением микроповреждений. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры, гидравлических прессов со встроенной системой плавного управления скоростью перемещения ползуна и регистрирующей аппаратурой, установки для многоплунжерной штамповки УЗТМ, изотермического блока; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- основные уравнения и соотношения, необходимые для анализа кинематики течения материала и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических исследований изотермического прямого и

ортогонального выдавливания;

- установленные количественные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона на кинематику течения, деформированное состояние заготовки, силовые режимы и допустимую величину накопленных микроповреждений при изотермическом прямом и ортогональном

выдавливании^-™ экспериментальных исследований операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания;

- пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- технологические схемы операций изотермического прямого выдавливания для изготовления патрубка датчиковой аппаратуры, а также изотермического ортогонального выдавливания заготовок под крестовину из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками.^ 110визна. выявлеНы закономерности изменения кинематики течения материала, деформированного состояния заготовки, силовых режимов и допустимой величиной накопленных микроповреждений от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и условий трения на контактных поверхностях, на основе разработанных математических моделей изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести при плоском и осесиметричном напряженном и деформированном состояниях.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических 1 экспериментальных исследований разработаны пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

Реализация работы. Разработанные рекомендации по расчету технологических параметров изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести были востребованы при проектировании технологических процессов, инструмента и оснастки для изготовления деталей патрубка датчиковой аппаратуры и заготовок под крестовину из алюминиевого сплава АМгб и титанового сплава ВТ6С на ФГУП НПО «Техномаш».

Технико-экономическая эффективность технологических процессов связана с сокращением сроков подготовки производства, уменьшением металлоемкости заготовок, трудоемкости изготовления деталей, повышением качества

за счет отказа от доводоч ных работ.

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», «Механика процессов пластического формоизменения» и «Технология листовой штамповки», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

и

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

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 6 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК; 5 статьях межвузовских сборниках научных трудов, 6 тезисах докладов международной научно-технической конференции общим объемом 4,37 печ. л.; из них авторских -2печ.л.

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

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 147 наименований, 3 приложений и включает 102 страниц машинописного текста, содержит 29 рисунков и 3 таблиц. Общий объем - 124 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первом разделе рассмотрено современное состояние теории и технологии изотермического деформирования высокопрочных материалов, проведен анализ существующих технологических операций изготовления соединительных элементов трубопроводов и заготовок под крестовину из высокопрочных материалов, намечены пути повышения эффективности их изготовления. Обоснована постановка задач исследований.

Значительный вклад в развитие теории пластичности, ползучести, методов анализа процессов обработки металлов давлением высокопрочных материалов внесли Ю.А. Алюшин, A.A. Богатов, С.И. Вдовин, Э. By, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И. Губкин, Г.Я. Гун, В.Л. Данилов, Г.Д. Дель, A.M. Дмитриев, Д. Друкер, Г. Закс, A.A. Ильюшин, Е.И. Исаченков, Ю.Г. Калпин, JI.M. Ка-чанов, В.Л. Колмогоров, В.Д. Кухарь, A.M. Локащенко, H.H. Малинин, А.Д. Матвеев, С.Г. Милейко, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, С.С. Одинг, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, И.П. Ренне, К.И. Романов, Ф.И. Рузанов, Г. Свифт, Е.И. Семенов, О.М. Смирнов, Я.А. Соболев, О.В. Соснин, Л.Г. Сте-панский, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, Р. Хилл, В.Н. Чудин, В.В. Шевелев, С.А. Шестериков и другие.

На основе приведенного обзора работ установлено, что большинство работ посвящено теоретическим исследованиям операций прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов при холодном пластическом деформировании. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и

предельных возможностей формоизменения при изотермическом прямом и ортогональном выдавливании осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Установлено, что теоретический анализ операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов развит весьма слабо, а количественная оценка влияния технологических параметров на операции изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов почти не производилась. При разработке технологических процессов изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справочных источников, которые не учитывают многие практически важные параметры. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки этих процессов, что удлиняет сроки подготовки производства изделия.

Во втором разделе приведены математические модели операции изотермического прямого выдавливания в режиме кратковременной ползучести. Получены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей процессов формообразования элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести.

Элементы трубопроводов, применяемые в космических летательных аппаратах и связанном с ними наземном оборудовании, изготавливаются из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов в регламентированных тем-пературно-скоростных условиях. Режимы штамповки определяются упрочнением материала и его вязкостью. Эти факторы, влияющие на силовые и деформационные режимы, необходимо учитывать при разработке технологии. В связи с этим принимается функция механического состояния в виде

ое=Ае?Я, О

где ае,ге,£,е- эквивалентные напряжение, деформация и скорость деформации; А,т,п- константы материала.

Рассмотрена операция изотермического прямого выдавливания фланцевых втулок. На рисунке 1 показаны схема операции и разрывное поле скоростей перемещений материала заготовки, состоящее из жестких блоков «О», «2» и блока деформаций «1».

Рисунок 1 - Схема операции к

прямого выдавливания Рисунок 2 - План скоростей

и разрывное поле скоростей при осесимметричном выдавливании

Блоки разделены поверхностями разрыва скорости перемещений соответственно, >-0] и у12. Коническая поверхность трения матрицы образована линией ><1з. При этой схеме, которая является осесимметричной, деформации имеют место в блоке деформаций и на поверхностях разрыва скорости, в том числе на поверхности трения матрицы. Скорости жестких блоков постоянны, а скорость перемещения точек в блоке деформаций есть функция координаты. План скоростей приведен на рисунке 2. Для последующих расчетов будем использовать верхнеграничный метод, в соответствии с которым справедливо энергетическое неравенство:

дж(г02 -П2) К0 < Nd + [Np\x + (ЛГД2 + Nmp. (2)

Здесь: q - внешнее давление; rQ , r¡ - размеры изделия; F0 - скорость перемещения пуансона; в левой части неравенства - мощность внешних сил; в правой - соответственно мощности в объеме деформаций, на поверхностях разрыва скорости и на контактной поверхности матрицы.

Мощности, входящие в приведенное энергетическое неравенство, определяются по соотношениям:

- в объеме деформаций:

5 Ы cos(a + ß)

- на линии разрыва «01»:

(Voi^oi^oiMoi = Iii уя+и

= яА *-*}.,.[-3-1 (Ahrv¿+" nC0Z : (4)

r0 - r\) cos ß • sin(ß + ф)

"(V3)1+w+"l

- на линии разрыва «12»:

2 2 f \т+п

("рЖ -„2 wrr?" X

x[l + /ga-/g(a-cp)]cosa; (5)

- мощность трения:

9 9 kr

Nmp=\xmpVkds^n\iq{r¿ ~r{)\Vkdx, (6)

2 I 12

где k = h-(r0-r2)tg(?; «i =cos ß 1 +

cos4ßteß + 'CT)2

2

1 + 121 1+ ' 1ё(а ~ Ф)'

2 2 (г0 -г\ )5ш2а

°2 2(г2-П) Ц I соз(а-ф)

Выполнены теоретические исследования по влиянию технологических параметров на величину относительного давления д = д/аео.

На рисунках 3 и 4 приведены графические зависимости изменения относительного давления от скорости перемещения V, угла конусности (р инструмента и степени деформации 5 = 1 — ^//^) при прямом выдавливании фланце-

вых втулок из сплавов АМгб и ВТ6С соответственно, где /•] и Гд - площадь деформированного и недеформированного участков трубной заготовки. Механические хаоактепистики исследуемых материалов приведены в таблице.

Рисунок 3 - Зависимости изменения Рисунок 4 - Зависимости изменения ц Щ от V (<р = 30°; ц = 0Д) от е (у = 1 мм/с'> И = <Ш

Таблица 1 -Механические характеристики исследуемых материалов

Материал Т,аС МПа А, МПа с" т п Р с,/с2, МПа В\(В2, МПа

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

Алюминиевый сплав АМгб 45012 26,8 54,34 0,104 0,0263 0,3 -/15,15 -/-1,42

Установлено, что с увеличением степени деформации б от 0,1 до 0,5 относительное давление возрастает для сплава АМгб на 20...50 %, для сплава

ВТ6С - на 15...40 %. Уменьшение угла ср от 50 до 10°приводит к росту Ц в 1,4..Л,7 раза для обоих рассматриваемых материалов. С увеличением скорости от 0,01 до 10 мм/с значение д возрастает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С.

Показано, что существенное влияние на величину относительного давления оказывают условия трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Увеличение ц от 0,1 до 0,4 приводит к возрастанию относительного давления до 1,5 раза. Более интенсивный рост Ц наблюдается при больших значениях степени деформации (е = 0,5).

Повреждаемость материала заготовки оценивалась, используя критерии разрушения, полученные на основе энергетической или кинетической теории прочности. Для материалов, предельная деформация которых не зависит от скорости операции, оценка величины накопленной повреждаемости производится по соотношению

ге

« = | Т—у—<ке . (7)

0 ^-г'пр.

Здесь 0 < ю < 1 - показатель, характеризующий использование ресурса пластичности (повреждаемость материала) при деформации 0<ее <(ее) ; ее, (сД;/)

- соответственно достигнутая при формообразовании в опасной точке заготовки эквивалентная деформация и ее предельная величина.

Предельная эквивалентная деформация определяется выражением:

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

Для материалов, проявляющих при деформировании зависимость от скорости, величина накопленной повреждаемости определяется уравнением

ю = 1

о

(9)

1пр.

Здесь повреждаемость материала 0<ш<1 соответствует времени деформирования 0</<?„„; I, 1„р - текущее время и предельное соответственно;

Ппр.

- удельная работа к моменту разрушения (исчерпания пластичности). Удельная работа разрушения выражается, как

А„р=С'ех р

В'

(10)

од

Рисунок 5 - Зависимости изменения со от е при прямом выдавливании фланцевых втулок из сплава ВТ6С (У = 1 мм/с; ц = 0,1)

где С", В' - константы материала, приведенные в таблице 1.

0,8

Выполнены исследования влияния угла конусности инструмента ф и степени деформации е на повреждаемость материала заготовки со при прямом выдавливании фланцевых втулок из трубных заготовок (рисунок 5). Показано, что с увеличением б от 0,1 до 0,5 повреждаемость сплавов АМгб и ВТ6С возрастает на 35...55 %. Увеличение ф от 10 до

50° сопровождается ростом со в 1,7...2,1 раза.

На рисунке 6 приведены результаты теоретических исследований влияния скорости перемещения инструмента V на величину повреждаемости со при прямом выдавливании трубных заготовок из алюминиевого сплава АМгб. Показано, что при увеличении скорости перемещения пуансона V от 0,01 до 10 мм/с величина повреждаемости со возрастает на 20 %.

Данная задача рассмотрена также в предположении, что операция протекает в условиях плоской деформации. Получены основные уравнения и соотношения для оценки кинематики течения, силовых режимов и повреждаемости деформируемого металла при изотермическом прямом выдавливании фланцевых втулок при плоской деформации.

0,4

Рисунок 6 - Зависимости изменения а от V при прямом выдавливании фланцевых втулок из сплава АМгб (е = 0,5; ц = 0,1)

и

Показано, что результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку величины давления и повреждаемости по сравнению с моделью осесимметричной деформации на 25 %.

Третий раздел посвящен теоретическим исследованиям изотермического ортогонального горячего выдавливания элементов трубопроводов в режиме кратковременной ползучести.

Материал заготовки примем трансверсально-изотропным, механическое состояние которого определяется уравнением

се = Аг^"е(\-ф)р, (11)

где ае,ге£е - соответственно эквивалентные напряжения, деформации и скорости деформаций; ш - повреждаемость материала заготовки; 0<со<1; А,т,п,р - константы упрочнения материала.

Уравнение состояния (11) характеризует состояние материала при вязко-

пластическом деформировании.

Рассмотрены этапы деформирования. Воспользуемся верхнеграничным методом расчета применительно к жесткоблочным полям скоростей перемещений. При плоской схеме деформаций справедливо энергетическое неравенство

Здесь д - внешнее давление, приложенное на контуре I заготовки; (сте)р, сг* -эквивалентные напряжения на линиях разрыва скоростей 1р и контактных границах трения 4; У0,Ур,Ук - скорости перемещения материала на внешнем контуре заготовки, на линиях разрыва и на границах трения соответственно; ц

- коэффициент трения.

Рассмотрено выдавливание заготовки с четырьмя ортогональными отростками - крестовины. Обработка производится на одной позиции штамповки за два этапа. На первом этапе осуществляется торцевое сжатие заготовки до контакта материала с центральными пуансонами и выдавливание его в закрытые полости боковых матриц. Рассмотрим этот этап. Здесь реализуется разрывное поле скоростей перемещений, показанное на рисунке 7, а. Оно состоит из жестких блоков, разделенных линиями разрыва скоростей перемещений (показаны пунктирными линиями). Годограф поля скоростей приведен на рисунке 7, б.

Рисунок 7 - Схема 1-го этапа штамповки: поле (а) и годограф (б) скоростей

Кинематика поля должна быть обеспечена условием неразрывности деформаций, что выражается зависимостью

(g + fll)cos(ct-S) t ¿isin(a-y) _ ¿sin(a + p) sin 5 sin y sin|3

Отсюда определяется угол а - направление скорости У\. Входящие линейные и угловые параметры заданы полем скоростей и годографом.

Кинематика поля определяется по годографу скоростей. Скорости на линиях разрыва определены по следующим выражениям:

Еобшсс _ КрсскавтР ,

[ рЫ ~ 81п(а + р)' ( Р'П ~ яп(а + р)яп6' (]у )]3 ^о^паБтР

Скорость движения материала по поверхности матрицы определена так: у = ^трш^-у) зт(а + р)8Ш7

Кинематика поля скоростей позволяет представить эквивалентные скорости деформаций, деформации и напряжения на линиях разрыва в виде:

2 Уя. АН

^>ер ~

^^JL-r =

Лlr,

; ее

(13)

Здесь Vp - касательные скорости на соответствующих линиях разрыва; АН = АН] - рабочий ход бокового пуансона; 1р - длины линий разрыва, которые записаны в виде

('p)oi (¡р) 12 (¡p) 13 =~!г—-

у sinp н coso у smy

На контактных границах трения боковых матриц и пуансонов эквивалентные деформации и скорости деформаций примем по осредненной степени деформации при обратном выдавливании, т.е.

£ек

íek ~ . „ Ее£>

Ь + Ь1 АЯ) где - контактные скорости материала на инструменте.

При этом У/с - для границ трения на матрице и У& =Уо +Уз - Для границ трения на пуансоне. Длины этих границ контакта соответственно 1/с ='м- 1к "V

В соответствии с энергетическим неравенством (12) получена зависимость для удельной силы первого этапа операции:

мп з

9S

ЬУа

2т+п (анх Y Ь\

-Ifüül +

(4з)1+т+п{ уо ) \ * р

\т±п 2

АЩ) УЬ*^) ,

На втором этапе операции происходит выдавливание материала в зазор между матрицей и центральным пуансоном. Схема этого этапа и поле скоростей, и годограф показаны на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схема 2-го этапа штамповки: поле (а) и годограф (б) скоростей

Поле допустимо при условии

а{ • sin Р ■ cos(a - у) = (b + 6]) sin у ■ cos(a - Р). Используя поле скоростей и годограф, запишем необходимые кинематические соотношения для этого этапа. Скорости движения блоков: v _ Kp-sinp . V0 ■(b + bl)_

cos(a - Р)' Щ

Касательные скорости на линиях разрыва:

-cosa ,r, . F0 - cosa-sinр (F„)0,=—1--—; (K„)i2=-r-;—(Урпо-п-

1 р 01 cos(a-P) р sinycos(a-P) F Эквивалентные скорости деформаций и деформации на линиях разрыва скоростей представлены общими выражениями (13) при подстановке соответствующих скоростей. При этом ЛЯ = ДЯ2, а длины линий разрыва определяются выражениями:

CJoi

a + п \ а • п \ -

^ cosa ^ Siny

----Эквивалентные деформации и скорости деформаций на границах трения примем, как это сделано выше, исходя из осредненной степени формообразования при боковом выдавливании, т.е.

ZeK~ ь+V ля2

Здесь Ук = У0, Ук = У0 + У2, УК = У2- скорости на границах трения соответственно /]; 12, \ ЛЯ2 - рабочий ход бокового пуансона на этом этапе операции.

Используя приведенные выражения, получили для второго этапа штамповки следующее соотношение для расчета давления:

(b+bOVo

-,m+n

+ И

(7з),+ш+и

\ И/

_1 ш2)

1-

К0

з

I 1

2ах

ь+ьJ

yl+m+n/1-m-/;

(И)

На основе приведенных выше соотношений выполнены теоретические исследования влияния скорости перемещения инструмента и условий трения на величину относительного давления при ортогональном горячем выдавливании элементов трубопроводов. Исследования выполнены для алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых описывается энергетической и кинетической теориями прочности соответственно. Механические характеристики исследуемых материалов приведены в таблице 1. Расчеты выполнены при следующих геометрических характеристиках заготовки: а = 25 мм; а\ = 3 мм; ¿ = 35 мм; Ь\= 5 мм; Д#1=ДЯ2=5 мм. Границы трения: /„ = 10 мм; 1М= 25 мм; /) = /2 =20 мм, /3 =25 мм; коэффициент трения ц = 0,1.

На рисунке 9 представлены графические зависимости относительного давления д=д1ае() от скорости перемещения инструмента V при фиксированных значениях коэффициента трения ц на контактных поверхностях инструмента и заготовки.

Анализ графических зависимостей показывает, что при изотермическом ортогональном выдавливании относительное давление падает при увеличении длительности операции, т.е. при уменьшении скорости штамповки. Наиболее существенна эта зависимость при малых скоростях, когда значительно проявление вязкости горячего металла. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента V от 10 до 0,01 мм/с относительное давление ортогонального выдавливания падает на 25...80 % для алюминиевого АМгб и на ' 30...45 % для титанового ВТ6С сплавов. На втором этапе деформирования наблюдаются меньшие значения давления по сравнению с первым.

На величины давления также влияет трение. Показано, что при уменьшении трения наблюдается существенное снижение давления. Так, снижение коэффициента трения р. от 0,4 до 0,1 приводит к уменьшению относительного давления на 30. ..40 % для сплавов АМгб и ВТ6С на первом этапе и в 3...3,5 раза на втором этапе.

В процессе выдавливания происходит изменение механической сплошности материала, что может определяться как использование ресурса пластичности.

Этот фактор влияет на качество изделия и определяет оптимальные степени формообразования. В этой связи проведена оценка повреждаемости, исходя из деформационной (7) и энергетической (9) теорий прочности.

Условие со = 1 является условием исчерпания ресурса пластичности (полной потери сплошности) материала, что позволяет установить предельную степень формообразования.

Расчетные результаты получены для алюминиевого сплава АМгб при 450"С, повреждаемость которого зависит от скорости деформирования, и ти-

Рисунок 9 - Зависимости изменения <7 от V при ортогональном

выдавливании заготовок из титанового сплава ВТ6С

тонового сплава ВТ6С при 930°С, который не проявляет зависимости от скорости.

На рисунке 10 представлены графические зависимости изменения повреждаемости материала со от скорости перемещения инструмента V и степени деформации е при штамповке крестовины из алюминиевого сплава АМгб (а) и титанового сплава ВТ6С (б) соответственно.

0,3

од 0,01

этпп 2

^\чтг>п 1

1 Ш1.'|. 10

Рисунок 10 - Зависимости изменения а от V для сплава АМгб (а) и ш от е для сплава ВТ6С (б)

Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением скорости перемещения рабочего инструмента от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость материала возрастает в 1,6... 1,8 раза. Установлено, что при увеличении е от 0,1 до 0,4 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает в 1,8 раза. Наиболее интенсивно повреждаемость накапливаются на втором этапе деформирования.

Таким образом, показано, что штамповка в ортогональных направлениях позволяет изготавливать сложные по геометрии изделия на одной позиции обработки. При этом она должна быть регламентирована по температурно-скоростным условиям.

Существенному уменьшению технологической силы способствует снижение скорости операции, что связано с проявлением вязкости горячего металла и развитием его повреждаемости при деформировании.

Конечное состояние повреждаемости материала заготовки и, следовательно, качество детали определяются скоростью обработки и степенью деформации - для одних групп материалов; для других - только степенью формообразования.

В четвертом разделе изложены результаты экспериментальных исследований операции изотермического прямого и ортогонального выдавливания элементов трубопроводов.

Расчет проведен для процессов прямого выдавливания титанового ВТ6С

при 930 °С и алюминиевого АМгб при 450°С сплавов.

Титановому сплаву при данной температуре соответствуют соотношения кинетической теории ползучести, алюминиевому - соотношения энергетической теории. По этим соотношениям рассчитана текущая повреждаемость заготовки при прямом выдавливании. Удельные силы операций по ходу процесса определялись по выражению (2). Принято для прямого выдавливания в соответствии с рисунком 1: г0 =0,07 м, г2 =0,025 м, Г( =0,045 м. Из расчетных результатов, следует, что удельные силы операции зависят от времени и умень-

шаются с увеличением последнего. При этом конечное накопление разрушения при данных температурах обработки и заданных степенях формоизменения для титанового сплава не зависит от времени, а для алюминиевого сплава падает с увеличением конечного времени деформирования. Численные значения этих величин показаны на графиках. Режимы горячего деформирования рассчитаны и сопоставлены с экспериментальными данными для титанового и алюминиевого сплавов.

Режим горячего деформирования позволяет уменьшить конечную повреждаемость заготовки. При этом увеличение времени обработки не приводит к существенному уменьшению технологической силы по сравнению с обычными режимами выдавливания, что видно из графиков рисунка 11.

40 МПп

"71 / ВТ6С 920-С

..1---- Г" ——

г1 \ / п

г

Рисунок 11 - Графики удельной силы прямого выдавливания сплавов ВТ6С (а), АМгб (б):

1 - при /¿ = 1,5-102 си /¿=3-102 с; 2-при £е=1(Г3 с"1;

3,4 - экспериментально при 1к = 3 • 102 с и = 10_3 с1 соответственно

Отличие экспериментальных данных от расчетных в среднем не превышает 5.. .10 % в зависимости от стадии операции.

Результаты приведенных исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса изготовления соединительных патрубков из алюминиевого сплава АМгб с высокими эксплуатационными характеристиками методом изотермического прямого выдавливания осесим-метричных заготовок. Технологический процесс изотермического прямого выдавливания осесимметричных заготовок из алюминиевого сплава АМгб принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ».

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технологического процесса обеспечивается уменьшением трудоемкости изготовления соединительных патрубков на 40 % по сравнению с существующим, повышением удельной прочности изделия в 1,2... 1,5 раз, повышением коэффициента использования металла на 25 %, сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза, снижением брака.

Штамповка в разъёмных матрицах на универсальном гидропрессовом оборудовании предназначена для изготовления сложных заготовок арматуры трубопроводов двигательных установок: патрубков, тройников, крестовин, обеспечивающих прочность, герметичность при высоком давлении агрессивных компонентов топлива. Применяемые материалы: алюминиевые сплавы АМгб, титановый сплав ВТ6С. Для обеспечения форм изделий процесс проводят обычно за 2...3 операции: выдавливание отростков, прошивка отверстий.

Результаты теоретических исследований использованы в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ» при участии автора при проектировании технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления заготовки крестовины энергетических установок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов методом изотермической штамповки в разъемных матрицах. Существовавший технологический процесс предусматривал изготовление детали «крестовина» резанием из поковок. Предлагаемый технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления заготовок крестовины в 2 раза, повышение коэффициента использования металла с 0,6 до 0,9, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза.

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

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное хозяйственное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в повышении эффективности изготовления соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести методами изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов путем разработки теоретически обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Разработаны математические модели изотермического прямого и ортогонального выдавливания трубных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Расчет силовых режимов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из изотропных высокопрочных материалов учитывается деформационное и скоростное упрочнение.

2. Выполнены теоретические исследования изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Разработаны алгоритм расчета силовых, деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения, а также программное обеспечение для ЭВМ.

Установлены количественные зависимости влияния технологических параметров, условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и допустимую величину накопленных микроповреждений при изотермическом прямом и ортогональном выдавливании осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Операции изотермического деформирования изотропных осесимметричных заготовок рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энерге-

тической и кинетической теорий кратковременной ползучести и повреждаемости.

3. При прямом выдавливании трубных заготовок установлено, что с увеличением степени деформации е от 0,1 до 0,5 относительное давление возрастает для сплава АМгб на 20...50 %, для сплава ВТ6С - на 15...40 %. Уменьшение угла конусности инструмента <р от 50 до 10° приводит к росту относительного давления д в 1,4... 1,7 раза для обоих рассматриваемых материалов. С увеличением скорости от 0,01 до 10 мм/с значение ц возрастает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С. Показано, что существенное влияние на величину относительного давления оказывают условия трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Увеличение коэффициента трения ц от 0,1 до 0,4 приводит к возрастанию относительного давления до 1,5 раза. Более интенсивный рост д наблюдается при больших значениях степени деформации (б = 0,5). Выполнены исследования влияния угла конусности инструмента ф и степени деформации е на повреждаемость материала заготовки со при прямом выдавливании фланцевых втулок, из трубных заготовок. Показано, что с увеличением степени деформации от 0,1 до 0,5 повреждаемость сплавов АМгб и ВТ6С возрастает на 35...55 %. Увеличение ф от 10 до 50° сопровождается ростом ю в 1,7...2,1 раза.

Показано, что результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку величины давления и повреждаемости по сравнению с моделью осесимметричной деформации на 25 %.

4. Установлено, что при ортогональном выдавливании осесимметричных заготовок в режиме кратковременной ползучести относительное давление падает при увеличении длительности операции. Наиболее существенна эта зависимость при малых скоростях, когда значительно проявление вязкости горячего металла. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента от 10 до 0,01 мм/с относительное давление ортогонального выдавливания падает на 25...80 % для алюминиевого АМгб и на 30...45 % для титанового ВТ6С сплавов. На втором этапе деформирования наблюдаются большие значения давления по сравнению с первым.

Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость сплава АМгб возрастает в 1,6... 1,8 раза. Установлено, что при увеличении степени деформации е от 0,1 до 0,4 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает в 1,8 раза. Наиболее интенсивно повреждаемость накапливаются на втором этапе деформирования.

Показано, что штамповка в ортогональных направлениях позволяет изготавливать сложные по геометрии изделия на одной позиции обработки. При этом она должна быть регламентирована по температурно-скоростным условиям. Установленные закономерности позволили выявить рациональные темпе-ратурно-скоростные режимы деформирования высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести применительно к исследованным операциям.

5. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотер-

vö-

мического прямого и ортогонального выдавливания из высокопрочных трус ных заготовок указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).

6 Резупьтаты приведенных исследований использованы при совершенствовании существующих технологических процессов изготовления деталей корпуса датчиковой аппаратуры и крестовины из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками методами изотермического прямого и ортогонального выдавливаниеi и¡ приняты к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНОМАШ». Технико-экономическая эффективность предложенных технологических схем обеспечивается уменьшением трудоемкости при изготовления соединительных патруЬ-ков на 40 % по сравнению с существующими, повышением удельной прочности изделия в 1,2...1,5 раз, повышением коэффициента использования металла на 25 %, сокращением сроков подготовки производства новых изделии в U

раза, снижением брака.

Предложенные технологические схемы изготовления крестовины энергетических установок обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления заготовок в 2 раза, повышение коэффициента использования металла с 0,6 до О 9 и сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза.

' Отдельные материалы научных исследований использованы в учебном процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» 1 ОУ Ш 1U «Тульский государственный университет».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Брагин С.А., Бессмертный A.B. Деформирование высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести // IXXX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. - М.:

МАТИ, 2008. Том 1.С. 112-113.

2. Брагин С.А. Раздача трубных заготовок из анизотропного материала // III -ая магистерская научно-техническая конференция. Тезисы докладов.

Тула. ТулГУ, 2008. С.232-233.

3 Брагин С А. Пластическое деформирование ортотрогшого анизотропного упрочняющегося материала // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАШ, ЛЮА Том 1.С. 189-190.

4. Яковлев С.П., Чудин В.Н., Черняев A.B., Брагин С.А. Ортогональное горячее выдавливание // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства).

2009, №11. С. 19-22.

5. Яковлев С.С., Чудин В.Н., Брагин С.А. Подход к анализу операции горячей прошивки угольника из нелинейно-вязкого материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 85-92.

6. Брагин С.А. Горячее выдавливание в ортогональных направлениях // XXXVI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2010. Том 1. С. 256-258.

7. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А. Плоское выдавливание фланцевых заготовок при вязко-пластичности // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. С. 29-33.

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

9. Брагин С.А. Математическая модель операции горячего выдавливания элементов трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 188-191.

10. Брагин С.А. Оценка силовых режимов осесимметричного комбинированного выдавливания нелинейно вязкого материала // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 66-68.

11. Брагин С.А. Технологические операции ортогонального горячего выдавливания // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Современные технологии обработки металлов и средства их автоматизации». Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 6-8.

12. Брагин С.А. Горячее выдавливание в ортогональных направлениях заготовок из высокопрочных материалов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2010. С. 8-13.

13. Брагин С.А. Горячее выдавливание в ортогональных направлениях // XXXVI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2010. Том 1. С. 256-258.

14. Яковлев С.С., Чудин В.Н., Черняев A.B., Брагин С.А. Горячая штамповка в разъёмных матрицах // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. №10. С. 11-16.

15. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А. Плоское выдавливание фланцевых заготовок при вязко-пластичности // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. Часть 2. С. 29-33.

16. Черняев A.B., Брагин С.А., Яковлев С.С. Технологические режимы ортогонального горячего выдавливания // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 3. Т. 3. С. 113-120.

17. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А., Пасынков A.A. Осесиммет-ричное комбинированное выдавливание нелинейно вязкого материала // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1.С. 133-142.

Подписано в печать У .11.2011.

Формат бумаги 60 x 84 ^j/,. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ Off ff.

Тульский государственный университет.

300600, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ.

300012, г. Тула, пр-т Ленина, 97-а.

ВВЕДЕНИЕ.

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

1.1. Методы анализа процессов обработки металлов давлением.

1.2. Анализ современного состояния теории изотермического формообразования высокопрочных сплавов.

1.3. Теоретические и экспериментальные исследования операций выдавливания.

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

Космические летательные аппараты и связанное с ними наземное оборудование имеют сложную систему гидротрубопроводов. Высокие давления и криогенная температура требуют применения высокопрочных материалов типа титановых сплавов: ВТ6С, ВТ14, ВТ20, высокопрочных сплавов алюминия: 1201, АМгб. Соединительные элементы труб (фланцевые втулки и др.) рационально изготавливать изотермической штамповкой, что обеспечивает их точность под сборку и качественную сварку без потери прочности и герметичности. При изотермической штамповке существенна зависимость давления, степени формообразования, повреждаемости материала от темпе-ратурно-скоростных условий деформирования.

Эффективной технологией производства сложных по геометрии элементов трубопроводов (угольники, тройники, крестовины) энергетических установок является горячее изотермическое выдавливание в ортогональных направлениях. Изотермическое выдавливание позволяет получать сложные по геометрии изделия при минимальных припусках под мехобработку. Выдавливание осуществляют в разъемных матрицах на типовом прессовом оборудовании или, что более эффективно, на специализированных многоплунжерных прессах. При штамповке существенна зависимость режимов технологии и, следовательно, качества изделий от скорости, т.к. деформируемый горячий металл проявляет вязкие свойства. Кроме того, деформирование сопровождается изменениями механической сплошности материала, что определяет качество изделия.

При разработке технологических процессов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок (соединительных элементов трубопроводов) используются эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются реальные механические свойства исходных заготовок, особенности протекания технологических процессов деформирования. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки перечисленных выше процессов обработки металлов давлением, что удлиняет сроки подготовки производства изделия.

Разработка теоретического обоснования режимов процессов изотермического прямого и ортогонального выдавливания соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести является актуальной задачей.

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

Целью работы является повышение эффективности изготовления соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести методами изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов путем разработки теоретически 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 изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести в условиях плоского и осесимметричного напряженного и деформированного состояний.

2. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания.

3. Установить влияние технологических параметров, условий трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на напряженное и деформированное состояние, силовые режимы и предельные возможности изотермического прямого и ортогонального выдавливания.

4. Разработать пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

5. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий теоретический анализ и экспериментальную проверку полученных результатов в лабораторных условиях. Теоретические исследования процессов изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов выполнены на основе теории кратковременной ползучести. Расчет силовых режимов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермического прямого и ортогонального выдавливания учитывается деформационное и скоростное упрочнение. Предельные возможности формоизменения оценивались по феноменологическим критериям разрушения (энергетическому или деформационному), связанного с накоплением микроповреждений. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры, гидравлических прессов со встроенной системой плавного управления скоростью перемещения ползуна и регистрирующей аппаратурой, установки для многоплунжерной штамповки УЗТМ, изотермического блока; обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- основные уравнения и соотношения, необходимые для анализа кинематики течения материала и деформированного состояния заготовки, силовых режимов и предельных возможностей изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- результаты теоретических исследований изотермического прямого и ортогонального выдавливания;

- установленные количественные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона на кинематику течения, деформированное состояние заготовки, силовые режимы и допустимую величину накопленных микроповреждений при изотермическом прямом и ортогональном выдавливании;

- результаты экспериментальных исследований операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания;

- пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести;

- технологические схемы операций изотермического прямого выдавливания для изготовления патрубка датчиковой аппаратуры, а также изотермического ортогонального выдавливания заготовок под крестовину из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, деформированного состояния заготовки, силовых режимов и допустимой величиной накопленных микроповреждений от технологических параметров, скорости перемещения пуансона и условий трения на контактных поверхностях, на основе разработанных математических моделей изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести при плоском и осесиметричном напряженном и деформированном состояниях.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести.

Реализация работы. Разработанные рекомендации по расчету технологических параметров изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести были востребованы при проектировании технологических процессов, инструмента и оснастки для изготовления деталей патрубка датчиковой аппаратуры и заготовок под крестовину из алюминиевого сплава АМгб и титанового сплава ВТ6С на ФГУП НПО «Техномаш».

Технико-экономическая эффективность технологических процессов связана с сокращением сроков подготовки производства, уменьшением металлоемкости заготовок, трудоемкости изготовления деталей, повышением качества за счет отказа от доводочных работ.

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», «Механика процессов пластического формоизменения» и «Технология листовой штамповки», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

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

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 6 статьях в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК; 5 статьях межвузовских сборниках научных трудов, 6 тезисах докладов международной научно-технической конференции общим объемом 4,37 печ. л.; из них авторских - 2 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору В.Н. Чу-дину и к.т.н., доценту A.B. Черняеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 147 наименований, 3 приложений и включает 102 страниц машинописного текста, содержит 29 рисунков и 3 таблиц. Общий объем - 124 страниц.

4.3. Основные результаты и выводы

1. Результаты приведенных исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса изготовления элементов трубопроводов из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками методом изотермического прямого выдавливания из заготовок. Технологический процесс изотермического прямого выдавливания трубных заготовок принят к внедрению в опытном производстве на НПО «ТЕХНОМАШ».

Технико-экономическая эффективность предлагаемого технологического процесса обеспечивается уменьшением трудоемкости изготовления соединительных патрубков на 40 % по сравнению с существующим, повышением удельной прочности изделия в 1,2.1,5 раз, повышением коэффициента использования металла на 25 %, сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза, снижением брака.

2. Результаты выполненных научно-исследовательских работ использованы при проектировании технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления заготовки крестовины энергетических установок из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов методом горячей штамповки в разъемных матрицах. Изотермическое выдавливание позволяет получать сложные по геометрии изделия при минимальных припусках под механическую обработку. Технологический процесс ортогонального горячего выдавливания крестовины принят к внедрению в опытном производстве на ФГУП «НПО «ТЕХНОМАШ». Существовавший технологический процесс предусматривал изготовление детали «крестовина» резанием из поковок. Предлагаемый технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости изготовления заготовок крестовины в 2 раза, повышение коэффициента использования металла с 0,6 до 0,9, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное хозяйственное значение для различных отраслей машиностроения и состоящая в повышении эффективности изготовления соединительных элементов трубопроводов из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести методами изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов путем разработки теоретически обоснованных режимов технологических процессов, обеспечивающих заданное качество, уменьшение трудоемкости и металлоемкости изготовленных деталей, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Разработаны математические модели изотермического прямого и ортогонального выдавливания трубных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Расчет силовых режимов операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов осуществлен исходя из экстремальной верхнеграничной теоремы. В операциях изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из изотропных высокопрочных материалов учитывается деформационное и скоростное упрочнение.

2. Выполнены теоретические исследования изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Разработаны алгоритм расчета силовых, деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения, а также программное обеспечение для ЭВМ.

Установлены количественные зависимости влияния технологических параметров, условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и допустимую величину накопленных микроповреждений при изотермическом прямом и ортогональном выдавливании осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести. Операции изотермического деформирования изотропных осесимметричных заготовок рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и кинетической теорий кратковременной ползучести и повреждаемости.

3. При прямом выдавливании трубных заготовок установлено, что с увеличением степени деформации е от 0,1 до 0,5 относительное давление возрастает для сплава АМгб на 20.50 %, для сплава ВТ6С - на 15.40 %.

Уменьшение угла конусности инструмента ср от 50 до 10° приводит к росту относительного давления д в 1,4. 1,7 раза для обоих рассматриваемых материалов. С увеличением скорости от 0,01 до 10 мм/с значение д возрастает на 20 % для алюминиевого сплава АМгб и на 50 % для титанового сплава ВТ6С. Показано, что существенное влияние на величину относительного давления оказывают условия трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Увеличение коэффициента трения ц от 0,1 до 0,4 приводит к возрастанию относительного давления до 1,5 раза. Более интенсивный рост д наблюдается при больших значениях степени деформации (е = 0,5). Выполнены исследования влияния угла конусности инструмента (р и степени деформации в на повреждаемость материала заготовки ю при прямом выдавливании фланцевых втулок из трубных заготовок. Показано, что с увеличением степени деформации от 0,1 до 0,5 повреждаемость сплавов АМгб и

ВТ6С возрастает на 35.55 %. Увеличение ср от 10 до 50° сопровождается ростом со в 1,7.2,1 раза.

Показано, что результаты расчетов по модели плоской деформации дают завышенную оценку величины давления и повреждаемости по сравнению с моделью осесимметричной деформации на 25 %.

4. Установлено, что при ортогональном выдавливании осесимметрич-ных заготовок в режиме кратковременной ползучести относительное давление падает при увеличении длительности операции. Наиболее существенна эта зависимость при малых скоростях, когда значительно проявление вязкости горячего металла. Так, с уменьшением скорости перемещения инструмента от 10 до 0,01 мм/с относительное давление ортогонального выдавливания падает на 25.80 % для алюминиевого АМгб и на 30.45 % для титанового ВТ6С сплавов. На втором этапе деформирования наблюдаются большие значения давления по сравнению с первым.

Анализ результатов расчета показывает, что с увеличением скорости перемещения пуансона от 0,01 до 10 мм/с повреждаемость сплава АМгб возрастает в 1,6. 1,8 раза. Установлено, что при увеличении степени деформации е от 0,1 до 0,4 повреждаемость сплава ВТ6С возрастает в 1,8 раза. Наиболее интенсивно повреждаемость накапливаются на втором этапе деформирования.

Показано, что штамповка в ортогональных направлениях позволяет изготавливать сложные по геометрии изделия на одной позиции обработки. При этом она должна быть регламентирована по температурно-скоростным условиям. Установленные закономерности позволили выявить рациональные температурно-скоростные режимы деформирования высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести применительно к исследованным операциям.

5. Выполнены экспериментальные работы по исследованиям силовых режимов изотермического прямого и ортогонального выдавливания осесимметричных заготовок из высокопрочных материалов. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операций изотермического прямого и ортогонального выдавливания из высокопрочных трубных заготовок указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).

6. Результаты приведенных исследований использованы при совершенствовании существующих технологических процессов изготовления деталей корпуса датчиковой аппаратуры и крестовины из алюминиевого АМгб и титанового ВТ6С сплавов с высокими эксплуатационными характеристиками методами изотермического прямого и ортогонального выдавливания и приняты к внедрению в опытном производстве на ФГУП НПО «ТЕХНО-МАШ». Технико-экономическая эффективность предложенных технологических схем обеспечивается уменьшением трудоемкости при изготовления соединительных патрубков на 40 % по сравнению с существующими, повышением удельной прочности изделия в 1,2. 1,5 раз, повышением коэффициента использования металла на 25 %, сокращением сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза, снижением брака.

Предложенные технологические схемы изготовления крестовины энергетических установок обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления заготовок в 2 раза, повышение коэффициента использования металла с 0,6 до 0,9 и сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 1,5 раза.

Отдельные материалы научных исследований использованы в учебном процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет».

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

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

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

4. Аминов 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

14. Брагин С.А. Горячее выдавливание в ортогональных направлениях // XXXVI Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: MATH, 2010. Том 1. С. 256-258.

15. Брагин С.А. Горячее выдавливание в ортогональных направлениях заготовок из высокопрочных материалов // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2010. С. 8-13.

16. Брагин С.А. Математическая модель операции горячего выдавливания элементов трубопроводов // Известия ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С. 188-191.

17. Брагин С.А. Оценка силовых режимов осесимметричного комбинированного выдавливания нелинейно вязкого материала // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 66-68.

18. Брагин С.А. Пластическое деформирование ортотропного анизотропного упрочняющегося материала // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: MATH, 2009. Том 1.С. 189-190.

19. Брагин С.А. Раздача трубных заготовок из анизотропного материала // III -ая магистерская научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Тула. ТулГУ, 2008. С.232-233.у*

20. Брагин С.А., Бессмертный A.B. Деформирование высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести // IXXX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. -М.: МАТИ, 2008. Том 1.С. 112-113.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

39. 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.

40. Евдокимов А.К., Назаров A.B. Учет противодавления при обратном выдавливании с активным трением // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. № 11. С. 28-35.91

41. 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. 3. С. 74-81.

42. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

55. 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.

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

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

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

59. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001.836 с.

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

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

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

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

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

65. 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.

66. 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.

67. 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.

68. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

78. 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. 197-199.4 Ii95

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

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

81. 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.

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

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

84. 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.

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

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

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

88. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

102. 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.

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

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

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

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

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

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

109. 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.

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

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

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

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

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

115. Черняев A.B., Брагин С.А., Яковлев С.С. Технологические режимы ортогонального горячего выдавливания // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 3. Т. 3. С. 113-120.

116. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А. Плоское выдавливание фланцевых заготовок при вязко-пластичности // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. С.

117. Черняев A.B., Чудин В.Н., Брагин С.А. Плоское выдавливание фланцевых заготовок при вязко-пластичности // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. Часть 2. С. 29-33.

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

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

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

121. 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.

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., Чудин В.Н., Черняев A.B., Брагин С.А. Ортогональное горячее выдавливание // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009, №11. С. 19-22.

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

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

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

130. Яковлев С.С., Чудин В.Н., Брагин С.А. Подход к анализу операции горячей прошивки угольника из нелинейно-вязкого материала // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 8592.

131. Яковлев С.С., Чудин В.Н., Черняев A.B., Брагин С.А. Горячая штамповка в разъёмных матрицах // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. №10. С. 11-16.

132. 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.

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

134. 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.

135. 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.

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

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