автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Контроль штампуемости автолиста методом высших гармоник

рг6 оь - 1 паи 1993

АКАДЕМИЯ. НАУК БЕЛАРУСИ

институт пржтдаол физики

На правах рукописи

ОСШОВ Алексей Федотович

УдК ¿20.179

КОНТРОЛЬ ШТАМПУЕМССТИ АВТОМСТА ЬЕТОдОУ ВЫСШИХ ГАЫОНЖ

Специальность: 05.02.11 - методы контроля и диагностика в мапинострении

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ыинск-1992

Работа выполнена в производственном объединении "АвтоВАЗ" и в Институте прикладной физики Академии наук Беларуси

Научный руководитель - член-корреспондент АН Беларуси,

доктор технических наук, профессор ЗАЦЕПИН H.H.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЛУХЗИЧ A.A.

кандидат технических наук, доцент СЛЛШ B.w.

Ведущая организация - Институт качественных сталей

ЩШЧЕИлЕТА игл. И.П.Бардина

Защита состоится 1993 года в /£'**часо!

на заседании специализированного Совета К 003.13.01 при Институте прикладной физики Академии наук Беларуси по адресу: 220072, г. Минск, ГСП, ул. ¿.СКорины, Li.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной физики Академии наук Беларуси.

Автореферат разослан /¿¿^¿¿¿^иУ' 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета —

кандидат физико-математических наук М.А.Князев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Актуальность проблемы. Листовая штамповка является одним из основных видов обработки металла давлением, /дельный вес штампованных деталей из листа, например, в автомобилестроении составляет ¿0-75$, а в производстве товаров народного потребления -95-98%. Оптимизация процессов листовой штамповки предусматривает обеспечение докритических деформаций и напряжений, требуемого запаса пластичности и получение качественных изделий. Контроль штампуемости листового металла при холодной штамповке и особенно при глубокой вытяжке является одной из главных операций при определении качества листа. Правильная оценка штампуемости не только улучшает качество изделий, но и увеличивает коэффициент использования листового металла, повышает производительность прессового производства.

В настоящее время существуют различные способы и методики испытаний металла на штампуемость, использующие различные показатели. Наибольшее распространение на предприятиях нашли способы, основанные на измерении механических характеристик металла. Однако измерение механических характеристик не всегда однозначно определяет штампуемость листовых материалов. Технологические методы испытания обладают недостатком, заключающимся в несоответствии режимов формовки при испытаниях и при реальной штамповке. Существующие способы и приборы неразрушающего контроля обладают низкой чувствительностью при контроле пластически деформаций при сложном напряженном состоянии.

В связи с этим разработка новых методов и средств неразрушающего контроля штампуемости автолиста является актуальной задачей.

Цель работы. Разработка методик, локальных накладных электромагнитных преобразователей и прибора неразрушающего контроля штампуемости автолиста методом высших гармоник.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены следующие основные задачи:

- изучить достоверность различных показателей, используемых для оценки штампуемости листового проката;

- изучить связь высших гармоник нормальной и тангенциальной составляющих э.д.с. накладного преобразователя со степенью пластической деформации листовых материалов;

- исследовать влияние различных видов пластической деформаг и показателей штампуемости на высшие гармоники э.д.с. накла го преобразователя;

- разработать и исследовать локальные накладные элект! магнитные преобразователи, позволяющие осуществлять контрой штампуемых деталей сложной формы;

- разработать методику оценки штампуемости с использо! нием диаграммы предельных деформаций, измеренных методом вь гармоник;

- разработать, провести производственные испытания и z рить прибор для контроля штампуемости автолиста.

Научная новизна. Установлены зависимости 3-й, 5-й и 7-гармоник нормальной и тангенциальной составляющих индукции ричного магнитного поля от степени пластической деформации, казано, что с увеличением степени деформации до критическог значения, при котором происходит разрушение материала, амш да гармоник уменьшаются, Установлено, что для определения i деформации при сложном напряженном состоянии необходимо изи ние амплитуд гармоник тангенциальных составляющих вторично1 магнитного поля в двух взаимно перпендикулярных направления Обоснована целесообразность использования для оценки штампу мости автолиста 3-й гармоники э.д.с. накладного преобразовг

Разработана и построена диаграмма предельных деформацк измеренных методом высших гармоник, позволяющая определять пас пластичности материала, характер нагружения, выявлять е локализации деформаций. Разработана и экспериментально npoi на методика оценки штампуемости с использованием указанной аграммы. Установлена возможность определения коэффициента к нородаости пластической деформации А методом высших гармс

Практическая ценность. Установлена достоверность пока: лей, используемых для оценки штампуемости по механическим л теристик&м листовой стали. Разработана методика построения граммы предельных деформаций, измеренных методом высших raí ник. Разработана методика оценки штампуемости с использовав диаграммы предельных деформаций и измерения высоты колпачкг Предложен способ определения коэффициента неоднородности ш тической деформации, позволяющий осуществлять измерения нег редственно на рулоне. Созданы малогабаритные накладные прес зователи и прибор для неразрушающего контроля штампуемости

листа. Прибор прошел производственные испытания и внедрен на ПО "АвтоВАЗ".

Положения, выносише на защиту:

1. Закономерности изменения амплитуд 3-й, 5-й и 7-й гармоник нормальной и тангенциальной составляющих индукции вторичного магнитного поля от степени и вида деформации листовых материалов.

2. Методика оценки штампуемоети автолиста с использованием диаграммы предельных деформаций, измеренных методом высших гармоник.

3. Методика определения коэффициента неоднородности пла- - .J стической деформации А методом высших гармоник.

4. Разработанные малогабаритные преобразователи для измере- : ния нормальной и тангенциальной составляющих вторичного магнитного поля.

5. Прибор для контроля штампуемости, основанный на измерении 3-й гармоники э.д.с. накладного преобразователя, позволяю- '.:' щий реализовать предложенные методики.

Апробация. Основные результаты научных исследований доло- • жены и обсуждены на:

1. Республиканском научно-техническом семинаре "Импульсный магнитный метод контроля механических свойств сталей". Минск, 1991 г.

2. Международной конференции "МЕРА-92". Москва, 1992 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 7 науч- ''

ных работах, в том числе в I положительном решении на изобретение. .'

Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографии и приложений. Общий объем работы iso стр., включая 50 рисунков, II таблиц и 37 стр. приложения. Список литературы состоит из 102 наименований.

СОДЕРжАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, приведены положения, выносише на защиту, дана аннотация работы по разделам.

3 первом разделе рассматриваются основные показатели штам-пуемости, дан краткий обзор состояния методов и средств контроля штампуемости листовых материалов и сформулирована задача

о

научных исследований..

Наибольшее распространение на предприятиях получили ж ническиё способы оценки штампуемости, основанные на измерен различных показателей, учитывающих свойства материала и ycj формоизменения. Основными из них по ГОСТ 9045-80 являются г дел текучести üт , временное сопротивление разрыву СУв , с сительное удлинение <£% , твердость по Роквеллу HEB, глуб! сферической лунки Ja . Указанные показатели качества лис: материалов не всегда однозначно определяют возможность мат( ла к штамповке деталей сложной формы. Поэтому для оценки ш: пуемости вводят дополнительные критерии качества: коэффицш неоднородности пластической деформации А , коэффициент н< ной пластической анизотропии R , показатель деформационно упрочнения Л. , а также комплексные показатели штампуемое связывающие между собой <?f , (Та , R , П ¡А и др. 1 нические методы оценка штампуемости на основе указанных по: телей трудоемки, малопроизводительны, требуют вырезки и по, товки образцов.

Технологические методы испытаний на штампуемость (Эри Свифта и др.) обладают общим недостатком, снижающим их над и заключающимся в несоответствии режимов формовки при испы ях и при реальной штамповке.

для оценки степени использования ресурса пластичности и близости разрушения при штамповке используют диаграмму п ных деформаций. Для ее построения также требуется вырезка готовка образцов, при определении напрякенно-деформированн состояния образцов, а также в различных точках штампуемой ли требуется нанесение координатных сеток, последующее иза ние осей эллипса и обработка полученных данных. Все это oi чивает применение диаграммы в производственных условиях.

Неразрушающие методы контроля штампуемости по сравне! механическими являются более простыми, позволяют осущаств; контроль деформаций непосредственно на заготовках и детал; да неразрушающих методов наибольшее распространение получ! магнитные и электромагнитные методы. Однако использование ров, например, связанных с анизотропией магнитных свойств кости листа для контроля штампуемости, ограничивается вла мешающих факторов, невозможностью контроля ассиметричных , лей при вытяжке, большими габаритами и весом преобразовав

Приборы, использующие зависимости магнитных характеристик, например, коэрцитивной силы, остаточной индукции и др. от величины деформаций обладают низкой чувствительностью вследствие незначительного изменения магнитных характеристик при деформации.

Как показал обзор литературы, одним из методов неразрушаю-щего контроля, обладающим высокой чувствительностью и информационной способностью является штод шсша гармоник. Однако применение метода высших гармоник для контроля штампуемости и деформаций листовых материалов сдерживается его слабой научной проработкой и ограничивается в основном лабораторными условиями. В настоящее время исследованы только закономерности изменения высших гармоник для упругих деформации при растяжении образцов. Не разработаны соответствующие методики и средства контроля итам-пуемости листовых материалов, основанные на методе высших гармоник.

Зо втором разделе проведено изучение надежности различных показателей, используемых для оценки штампуемости листовых материалов, описана экспериментальная установка и конструкция преобразователей, приведены результаты экспериментальных исследований зависимостей высших гармоник от степени и вида деформации.

Оценку штампуемости автолистовой стали осуществляли по следующим показателям: пределу текучести От , относительному удлинению при разрыве д% , твердости НЗВ, коэффициенту пластической анизотропии $ , показателю деформационного упрочнения п. и коэффициенту неоднородности пластической деформации А . Для сравнения надежности этих показателей была зыбхана деталь "Арка заднего колеса" автомобиля ВАЗ, имеющая глубокую вытянку и штампуемая из стали 08Ю0СВ IIB. Анализу были подвергнуты 45 партий металла. Испытания проводились по ГОСТ 9U45-BÜ и ГОСТ II701-84. Оценку штампуемости проводили по двум условным группам: "хорошая" и "плохая". К груше "хорошая штампуемость" относили те партии металла, при переработке которых получали детали, соответствующие чертежу, и "плохая штампуемость" - детали с браком (недопустимое утонение, гофры, разрывы и др.) В результате статистической обработки данных измерений было установлено, что чем ниже От , НЗВ и А и выше $%>, R и П , тем лучше штампуется деталь. Надежность оценки штампуемости по R , /г и /I выше , чем по СГ"т , НВЗ и $ %.

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны малогабаритные преобразователи двух видов - для измерения нормальной и тангенциальной составляющих вектора напряженно-

сти вторичного магнитного поля. Преобразователь содержит к ку возбуждения и измерительную катушку. Ось измерительной ки в первом случае совпадает с осью катушки возбуждения, а втором случае - перпендикулярна к ней. Наружный диаметр пр разователей около II мм, высота 10 мм.

Экспериментальные исследования зависимостей высших га ник проводили на разработанной экспериментальной установке образцах с различной степенью деформации из II марок стале ОЪлЛТР, издп, ОЬК/ГР, ¿"¿-14, 08ШР, ОШС(БГ), 08:01,

ОЗЛГи, си1ш1л. Размеры заготовок образцов (80x80 мм, 53x80 и 4/х80 мм) выбирались из условия получения различных схем пряженного состояния, наиболее часто встречающихся в проце штамповки с коэффициентами //? =1, т = 0,5 и т = 0 (соот ственно по способу нагружения - равномерное двухосное раст ние, растяжение без сужения и растяжение-сжатие). Коэффици схемы напряженного состояния /П определялся из выражения

где и £г - главные логарифмические деформации. При иг нии деформаций методом координатных сеток

¿7--^'/ (2

где ¿о - исходный диаметр окружности ячейки сетки; // и большая и малая оси эллипса, образовавшегося в результате мации окружности ячейки сетки.

На заготовки образцов наносилась координатная сетка I окружности диаметром 5 мм. Заготовки подвергались вытяжке личной степенью деформации вплоть до разрушения. В регулы образцы представляли собой колпачек с плоской вершиной. Пс деформирования измерялись большая и малая оси эллипса и пс ношениям (2) вычисляли ¿Г, и £г .

Затем на вершину колпачка устанавливали датчик и изме амплитуда 3-й, 5-й и 7-й гармоник. Сначала исследования щ ли с помощью датчика, измеряющего нормальную к поверхности ца составляющую вторичного магнитного поля. Исследования г ли, что с увеличением степени деформации амплитуды 3-й, 57-й гармоник для всех марок сталей уменьшаются. 3 качестве мера на рис. I представлена зависимость 3-й гармоники в и тельных единицах от величины деформации для стали 08Ю0СВ.

О 15 25 35 45

Зависимость 3-й гармоника нормальной составляющей магнитной индукции от степени ¿е|ор;вдда образцов из стали СЗУЭСВ:

а - ширина образцов 4/ ¡ял, б -53 :лм; л- образец

о - а з.

Рис. I

ф. ■ ю 4

ч?

330

280

200

120

40

//?!■■ 0 П) «Й

/ 0, /а *

1

40

120

2ии

¿ь и

Яр. ■ /о4

//сум

Зависимость 3-й гармоники тангенциальных составлявших магнитной индукции от степени деформации образцов из стали 08Ю0СЗ:

о» - ширина образцов 4/ мм, ом - 56 ш, а л - ьо ш; • - образцы 3, оад - образцы ,'й <; Рис. 2

установлено также, что наибольшую чувствительность к величш деформации имеют 3-я и 5-я гармоники, однако 5-я на порядок ше 3-й, поэтому наиболее целесообразно для контроля величиш формаций использовать 3-ю гармонику.

Для определения не только величины, но и вида деформащ было предложено использовать датчик, измеряющий тангенциалы (параллельную поверхности) составляющую напряженности вторш го магнитного поля. Сначала измерялась амплитуда суммарного нала ¿¿/¡с^п на недеформированном образце. Затем преобразовав устанавливался на^вершину колпачка и измерялись амплитуды 3-(¿¿зг ), 5-й ( ¿¿$,- ) и 7-й {¿¿п ) гармоник тангенциальной с ставляющей вдоль длинной стороны образца (направление I). П] бразователь поворачивался на 90° и снова^измерялись амплиту? 3-й {¿¿зг ), пятой {¿¿¿г ) и седьмой (¿¿гг ) гармоник вдоль роткой стороны образца (направление 2). Было установлено, ч: увеличением величины деформации амплитуды гармоник при их и: рениях в обоих направлениях для всех исследованных марок стг за исключением £¿-/4, также уменьшаются. Для стали Л'-/«с уз чением величины деформации 3-я гармоника в области упругих } формаций сначала увеличивается, достигает максимума, а зате;> также уменьшается. На рис. 2 приведена зависимость 3-й гармс ки тангенциальной составляющей от степени деформации для стг ОбЬОСВ. Видно, что точки, относящиеся к образцам с различны: видами деформации, лежат в различных областях поля деформац» С увеличением коэффициента /71 расположение точек смещается оси абсцисс. Было установлено, что для практической реализш как и при измерешях нормальной составляющей, наиболее целее разно использовать 3-ю гармонику тангенциальной составляющей ричного магнитного поля.

Были проведены исследования по определению оптимальных жимов при контроле деформаций по третьей гармонике э.д.с. нг ного преобразователя. В результате была выбрана частота 250( и ток возбуждения 200 мА. В разделе также дано объяснение ш ченных зависимостей высших гармоник от степени и вида дефорг

В третьем разделе описана структурная схема прибора 1К1 для неразрушающего контроля штампуемости автолиста, разрабо: ного на основе проведенных исследований. Принцип действия щ ра основан на измерении 3-й гармонической составляющей э.д.< накладного преобразователя. Прибор снабжен сменными преобра: телями для измерения нормальной и тангенциальной составляют

вторичного магнитного поля и монет быть использован для контроля штампуемости листовых материалов и заготовок сложной формы.

Предложена методика построения диаграммы предельных деформаций, измеренных методом высших гармоник с помощью прибора ПШ-1. Сущность методики заключается в следующем. Лз каждой штампуемой марки стали вырезаются образцы различной ширины йОхВО мм, 55x80 да и 47x80 мм для получения различного деформационного состояния с коэффициентами /?г = I; /л = 0,5 и /7 = 0. На образцу наносят координатную сетку и подвергают деформации с разли!-ной степенью вплоть до разрушения, для получения напряженно-дз-формированного состояния с коэффициентом /П = -I, вырезается образец размером 250x250 мм, также наносится координатная сетка, скручивается в трубу 0 80 мл и дискретно нагружается крутящим моментом. При каждой степени деформации измеряют большую и малую оси эллипса ячейки координатной сетки и вычисляют величины деформаций £1 и £г , а также измеряют амплитуду 3-й гармоники тангенциальных составляющих в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Затем строится диаграмма в координатах £/ -ось У исгл^^и £г - ось А. Сгруппированные данные замеров в соответствии с видом деформации наносятся на диаграмму. Соединяя эти точки, получаем линии, описывающие различные деформационные состояния. Затем отбирают показания прибора при предельной деформации образцов и строят кривую предельных деформаций (рис.3).

Предложена методика оценки штампуемости заготовок с использованием диаграммы предельных деформаций. Для этого на штампуемой заготовке посредством измерения нормальной составляющей 3-й гармоники определяют критические точки, где величина деформаций максимальна. Затем в этих точках измеряют тангенциальные составляющие 3-й гармоники в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Наносят измеренные значения 3-й гармоники на диаграмму предельных деформаций и по положению этих точек на диаграмме относительно кривой предельных деформаций судят о запасе пластичности. Если измеренные точки лежат выше кривой предельных деформаций, то штампуемая заготовка обладает запасом пластичности, если в области рассеивания кривой предельных деформации или ниже ее, то деформации критические и требуется принимать соответствующие меры для их уменьшения. Предложенная методика и диаграмма позволяют исключить трудоемкий способ измерения деформаций методом координатных сеток и могут быть использованы для определения характера

аз (£,.&,)

растяжение-сжатие £2

диаграмма предельных деформаций для стали ОЫоСВ и распределение деформаций в опасных точках детали "крышка головки блока цилиндров двигателя" автомобиля ЗАЗ:

1 - кривая предельных деформаций; А,В,Г,Д,С - опасные точки детали.

Рис. 3

нагрукения, выявления зон локализации деформаций, а такие оце кл штампуемости материала при входном контроле.

С помощью методики изучен процесс вытяжки и распределен! деформаций в опасных точках детали "Крышка головки блока щш ров двигателя" автомобиля ВАЗ-2101. Для этого предварительно детали выделили наиболее вероятную область локализации дефорд ций. Зытяжку детали осуществляли за три стадии на глубину 59, и 100 мм. После первой вытяжки прибором ПКШ-1 с преобразовать

лем, измеряющим нормальную составляющую, в выделенной области определили точки с наибольшей величиной деформации (рис. 3). Затем в этих точках после каждого этапа вытяжки производили измерения прибором ПКШ-1 тангенциальные составляющие в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Результаты измерений нанесли на поле деформаций диаграммы. Полученные ломаные линии характеризуют путь деформаций каждой точки (рис. 3). Было установлено, что наиболее критические точки этой детали - точки д л Г. Они находятся в зоне радиусной кромки матрицы, по способу нагруже-ния - одноосное растяжение. Точки Л,Г,д,С деформируются при простом нагружении, точка В - при сложном нагруженпи.

Изучена возможность построения топографии пластической деформации методом высших гармоник на деталях сдокной формы. Установлено, что использование 3-й гармоники нормальной составляющей э.д.с. накладного преобразователя дает возможность определять интенсивность деформаций , которая определяется из вы-

С помощью прибора ПКШ-1 построена топография деформаций заготовки "Крыло переднее" автомобиля БАЗ, а также путь деформаций опасной точки этой заготовки в процессе вытяжки, построение топографии деформаций дает возможность выявить опасные участки с максимальными величинами деформаций и предупредить появление брака в процессе штамповки.

Предложен способ определения коэффициента неоднородности пластической деформации А методом высших га^мошгк (положительное решение по заявке й 494449о/^1)- Сущность способа заключается в том, что измеряют нормальную составляющую 3-й гармоники в 8-5-10 точках на участке 100x100 мм рулона металла. Определяют максимальное с(зтми минимальное о(3тбп значение амплитуды 3-й гармоники. Затем находят среднее арифметическое значение с*'? -,-> измеренных амплитуд 3-й гармоники. Коэффициент неоднородности пластической деформации А определяет по формуле

Сравнение определения А предложенным способом и по ГОСТ 11701-84 показало, что относительная погрешность измерения составляет около 10$. Предложений способ обладает рядом преимуществ: он более прост, для его реализации не требуется вырезка и дефор-

ражения

( 3 )

А'

о<3/»£га - ел /пел °<з с./>

■ ;оо у,. ( 4 )

мирование образцов, возможно измерение Л непосредственно на рулонах при входном контроле.

3 четвертом разделе приведены результаты производственны: испытаний прибора ПКШ-I в прессовом производстве Волжского авт< мобильного завода. С помощью прибора было изучено распределена деформаций на опасных участках деталей кузова из стали 08Ю, им< щах сложную геометрическую форму, "Крыло переднее", "Опора пружины задней подвески" и "Картер масляный" с интенсивностью деформаций ¿е от 0,2 до 0,35 в процессе вытяжки. Выявлены опасш участки с максимальными величинами деформаций, определен вид и построена топография деформаций этих участков.

Лзучена птампуемость детали "Боковина кузова" автомобиля BaL-211/j из стали Si -14 с использованием диаграммы предельны деформаций на основе метода высших гармоник. Для исследований были взяты d партий металла. Предварительно для этой марки ста ли была построена диаграмма предельных деформаций. На поверхно сти детали были выбраны 3 наиболее опасных участка, где чаще в го в процессе штамповки появляются дефекта - утонения и разрыв Измерения прибором 1ИШ-1 осуществляли на этих участках. Одновр менно показания прибора сравнивали с измерением деформаций мет дом координатных сеток. Всего было проконтролировано по 10 бок вин в каждой из а партий. После этого была проведена статистическая обработка результатов измерений. Были вычислены математическое ожидание , дисперсия квадратичное отклонени <3аг • ffix в каждой из трех точек всех восьми партий было нане сено на диаграмму предельных деформаций. На основе анализа полученных данных было установлено, что все три точки находятся области устойчивой штамповки. Материал во всех этих точках име ет достаточный запас пластичности. Деформации по способу натру кения в этих точках - одноосное растяжение и растяжение без сужения.

для автоматизации измерений была разработана программа и помощью персонального компьютера IBM PC/AT построена диаграмма предельных деформаций для стали 08Ю0СВ.

На образцах из стали 08В0СВ I А изучена возможность оцени штампуемоети листовых сталей одновременно по предельной высоте колпачка hup и методом высших гармоник. Предложено использова для построения диаграммы предельных деформаций образцы со сред нестатистическими значениями механических характеристик, а тая

и &з(£/гРл)у>за. длительный период времени, например, за полугодие. В процессе иследований установлено, что использование предельной высоты колпачка и метода высших гармоник повышает надежность контроля штампуемости автолиста.

Прибором ПКШ-1 осуществлена разбраковка деталей "Циток тормоза" из стали 08Ю0СВ 2 Б по утонению. Завышенная величина утонения приводит к локализации деформаций на опасном участке и последующему разрушению детали. В процессе разбраковки использовался преобразователь для измерения нормальной составляющей вторичного магнитного поля. При разбраковке партии деталей в количестве 90,0 тыс. шт. признано годными 25,0 тыс. шт., что дало экономический эффект более 300,0 тыс. руб.

Прибор ПКШ-1 в 1991 г. внедрен на Волжском автомобильном заводе.

Приложение содержит таблицы измерений высших гармоник на II марках сталей, акты производственных испытаний прибора и акты внедрения результатов диссертационной работы на Волжском автомобильном заводе.

основные результаты работы

1. Проведено изучение надежности различных показателей, используемых для оценки штампуемости листовых материалов: предела текучести (?т , относительного удлинения & %, твердости НЙВ, коэффициента пластической анизотропии В , показателя деформационного упрочнения П. и коэффициента неоднородности пластической деформации А . На основе анализа 45 партий металла из стали 08Ю0СВ при штамповке детали "Арка заднего колеса" и статистической обработки результатов измерений показано, что чем ниже

0"т , НЕВ и А и выше &%, и П. , тем лучше штампуется деталь. Надежность оценки штампуемости по , п и А выше, чем по <3у , ННВ и сГ?о.

2. Проведены экспериментальные исследования возможности использования метода высших гармоник для неразрушанцего контроля штампуемости автолиста. Установлено, что оценку штампуемости методом высших гармоник наиболее целесообразно осуществлять посредством измерений деформаций материала. На образцах из II марок сталей различных размеров с различными схемами напряженного состояния ( /71 = I; /7г = 0,5; /72 = 0) изучены зависимости 3-й, 5-й и 7-й гармоник от степени и видов деформационного состояния.

Показано, что с увеличением степени деформаций амплитуды норж ной и тангенциальной составляющих высших гармоник уменьшаются. Например, для стали 08Ю ОВШ 3-я гармоника уменьшается в 4 разг при увеличении степени деформации от 0 до критического значеш близкого к разрыву. Выявлено, что высшие гармоники нормальной составляющей вторичного магнитного поля зависят как от степеш так и вида деформаций, и по их величине можно судить о-.степенз при простом нагружении. Измерение высших гармоник тангенциалы составляющих в двух взаимно перпендикулярных направлениях поз: ляет определить как степень, так и вид деформации при сложном нагруженном состоянии.

3. На основе изучения зависимостей 3-й гармоники э.д.с. : кладного и проходного преобразователей, а также петель частны циклов перемагничивания при растяжении образцов дано объяснен полученных зависимостей высших гармоник от степени деформации Установлено, что чувствительность 3-й и 5-й гармоник к измене нию деформаций примерно одинакова, однако 5-я гармоника приме но на порядок меньше 3-й, поэтому для практической реализации целесообразно использовать 3-ю гармонику. Выбраны оптимальные частота и поле возбуждения, при которых чувствительность 3-й гармоники максимальна.

4. Разработана конструкция двух типов малогабаритных нак ных преобразователей с наружным диаметром около II мм, позвол щих осуществлять контроль деформационного состояния штампуемь деталей сложной формы. Один из преобразователей предназначен измерения нормальной, а второй - тангенциальной составляющей вторичного магнитного поля.

5. Разработана методика построения диаграммы предельных ■формаций, измеренных методом высших гармоник. Сущность метода заключается в том, что из каждой штампуемой марки сталей отб! ют образцы размером 80x80 мм, 53x80 ми и 47x80 мм для получе! различного деформационного состояния. После этого образцы по; вергают деформации с различной степенью вплоть до разрушения, При каждой степени деформаций методом сеток измеряют величиш главной и побочной деформации, а также амплитуду 3-й гармонии тангенциальных составляющих в двух взаимно перпендикулярных : правлениях. Затем отбирают значения 3-й гармоники при предел: ной деформации и строят диаграмму в координатах °(зи £> ось У и (¿г,Оз.) и <£1? - ось X. Разработана программа постр(

ния ДПД с использованием персонального компьютера.

5. Предложена методика оценки штампуемости заготовок с использованием диаграммы предельных деформаций, для этого на штампуемой заготовке посредством измерения нормальной составляющей 3-й гармоники определяют критические точки и в этих точках измеряют тангенциальные составляющие 3-й гармоники. Наносят измеренные значения 3-й гармоники на диаграмму предельных деформаций и по положению этих точек на диаграмме относительно кривой предельных деформаций судят о запасе пластичности. Методика позволяет исключить трудоемкий способ измерения деформаций методом координатных сеток и может быть использована для определения характера нагружения, выявления зон локализации деформаций, а также контроля материала при входном контроле. С помощью методики изучен процесс вытяжки и распределение деформаций в опасных точках детали "Крышка головки блока цилиндров".

7. С помощью метода высших гармоник изучено распределение

и построена топография деформаций заготовки "Крыло переднее" автомобиля ВАЗ. Показано, что построение топографии деформаций дает возможность выявить опасные участки с максимальными величинами деформаций и предупредить появление брака в процессе штамповки.

8. Разработан способ определения коэффициента неоднородности пластической деформации А методом высших гармоник. Способ заключается в измерении нормальной составляющей 3-й гармоники в 8+10 точках на рулоне металла, определении максимального, минимального и среднеарифметического значения измерений и по отношению разности максимального и минимального значения к среднеарифметическому значению 3-й гармонию! судят о величине А . Установлено, что измерение А предложенным способом хорошо согласуется с результатами методики по ГОСТ. Однако он более прост, для его реализации не требуется вырезка и деформирование образцов, возможно измерение А непосредственно на рулонах при входном контроле.

9. На основе проведенных исследований разработан прибор ПКШ-1 для контроля штампуемости автолиста. Проведены производственные испытания прибора в Прессовом производстве ВАБа. В процессе испытаний изучено распределение деформаций на деталях автомобиля "Крыло переднее", "Опора пружины задней подвески" и "Картер маслянный". На 8 партиях металла из стали 6? -14 изучена штампуемость детали "Боковина кузова". Изучена возможность

оценки штампуемости листовых сталей по предельной высоте колпачка и методом высших гармоник. Прибором 1КШ-1 осуществлена разбраковка деталей "Щиток тормоза" по утонению. Из партии 90,0 тыс шт. ранее отбракованных деталей было признано годными 25,0 тыс. шт., что дало экономический эффект более 600 тыс. руб. Прибор 1КШ-1 внедрен на ПО "АвтоВАЗ".

1. Осипов А.Ф., Зацепин H.H., Гусак Н.О., Чернышев A.B. Кон роль штампуемости автолиста.// Импульсный магнитный метод контроля механических свойств.: Тезисы докладов республиканского научно-технического семинара. Минск, 1991. С. 14-17.

2. Осипов k.-J., Зацепин H.H., Гусак И.О., Чернышев A.B. Кон роль деформаций при штамповке методом высших гармоник.// Ыера-92 Тезисы докладов международной конференции, Москва. 1992. С.18-19

З.Осипов А.*., Гайдук В.В., балкон В.И., Гешелин В.Г. Анализ надежности показателей штампуемости по механическим характеристика:! автолистовой стали.//Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении.:Информационный сборник, ¡.юсква. 19ъ1. А о, С. 12-14.

4. Осипов , Зацепин H.H., Гусак Н.О., Чернышев A.B. Состояние методов испытаний и контроля штампуемости тонколистовых сталей.// Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении. : Информационный сборник. Москва. 1991. JS 9. С. 2 13.

о. Осипов A.w., Усиевич JI.С., Зацепин H.H., Чернышев A.B., Гусак 11.0. Применение метода высших гармоник при технологически} испытаниях на штампуемоеть.// Научно-технические достижения и передовой опыт в автомобилестроении.: Информационный сборник. Москва. 1991. IU. С. 12-14.

J. Осипов А.Q., Гусак Н.О., Зацепин H.H., Чернышев A.B. Ра; работка неразрушающего контроля штампуемости деталей методом высших гармоник.// Научно-технические достижения и передовой от в автомобилестроении.: Информационный сборник. Москва. 1991. ;; п, с. /-io.

/. Положительное рбшениэ по заявке 4944493/21. Способ определения неоднородности пластической деформации в тонком листе. Осипов А.Усиевич Л.С., Кодин Н.М., Зацепин H.H., Гусак И.О., Чернышев A.B.

публикации по теме диссертации