автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Медленное формоизменение малопластичных анизотропных листовых материалов при повышенной температуре

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ШНШЕСКШ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од

На правах рукописи

ЖУКОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА 01^

МЕДЛЕННОЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ШОШЕАСТИЧШХ АНИЗОТРОПНЫХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Специальность 05.03.05 - процессы и машины обработки

давлением

Автореферат

диссертации на соисканяе ученой степени каедадата технических наук

Тула - 1994

Работа выполнена в Тульском государственном техническом университете.

Научный руководитель - доктор, технических наук, профессор В.Д.КШРЬ

Официальные оппоненты: доктор технических.наук, профессор Ю.Г.КАЖИН

доктор технических наук, профессор И.А.СМАРАГДОВ

Ведущая организация - НПО "ТЕХНОЫАШ"

Защита состоится "" ™ня 1934 г. в 14 час. на заседании специализированного совета К 063.47.03 Тульского государственного технического университета (300600, г.Тула, ГСП, проспект ш.Ленина, 92, 9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в' библиотеке Тульского ■ государственного технического университета.

Автореферат разослан " " ыая 1994 г.

Ученый секретарь специалязиро- /

ванного совета, к.ф.-м.н., доцент / / В.И.Желтков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРНО ТПКЛ РАБОТЫ

Актуальность работы. Многослойные листовые конструкции из титановых, ашлинневых сплавов перспективны для изготовления узлов летательных аппаратов высокой удельной прочности и низкой металлоемкости. Технологические методы производства их в настоящее время связаны с 1 трудоемким! процессами механической обработки резанием, электрофизической обработки, пайки, прокатки, сварки плавлением, клепки, формоизменяющими операциями обработки металлов давлением.

Новый -нетрадиционный подход к технологии изготовления многослойных конструкций заключается в совмещении медленного горячего формоизменения и диффузионной сварки, который дает возможность значительно снизить удельные усилия штамповки и достичь больших степеней деформации.

Существующие методы расчета технологических параметров, а также известные феноменологические модели деформируемости материала в этих процессах основаны на использовании или теории пластичности или теории ползучести. Однако, при реализации медленного горячего формоизменения пластические деформации и деформации ползучести становятся соизмеримыми.

Заготовки, используемые при изотермической штамповке, как правило, обладают анизотропией механических свойств, которая оказывает существенное влияние на технологические параметры процессов 'обработки металлов давлением кал при пластическом деформировании, реализуемом на традиционном прессовом "оборудовании, так и при медленном деформировании, осуществляемом в реяиме ползучести.

Широкое внедрение в промышленность газостатической формовки для получения многослойных листовых конструкций сдергивается недостаточно развитой' теорией медленного деформирования при по-.вишенных температурах с учетом реальных- свойств материала.

Настоящая работа посвящена развитию теории формоизменения анизотропного листового материала в ре:химе кратковременной ползучести. Предложена математическая модель и условие локализации деформации (шейкообразованпя) анизотропного материала при медленном, горячем деформировании . Выполнен теоретический анализ

напряженно-деформированного состояния заготовки, определены предельные возможности формоизменения при свободном и несвободном ползуче-пластическом деформировании в клиновидную матрицу узкой прямоугольной мембраны из анизотропного материала. Приведены примеры использования полученных результатов в опытном производстве.

Работа выполнена в соответствии с постановлением ПЯТ СССР й 312 от 20.03.91 по разделу "Технологии, машины и производство будущего" проект 0.06.02.0405, по Российской научно-технической программе "Ресурсосберегающие технологии машшост- " роения" (приказ 'Госкомитета РСФСР по делам науки и высшей шкалы й 224 от 19.03.91} раздел "Разработка научных основ высокопроизводительных, ресурсосберегающих технологических процессов обработки анизотропных листовых материалов при повышенных температурах", по грантам "Теория пластического формоизменения при повышенных температурах современных конструкционных материалов для получения многослойных листовых конструкций ЛА" (1993, 1394 г.г.), а такие хозяйственным договорам с радом предприятий России,

Цель работы. Разработка математической модели медленного деформирования анизотропного материала при повышенных температурах рдя научно-обоснованного выбора, технологических параметров дневглоформовки листовой заготовки, обеспечивающих высокое качество готовых изделий.

Методы исследования. Теоретические наследования напряженного и деформированного.состояния заготовки выполнены на базе теории пластичности и ползучести анизотропного материала, критерий локальной потери устойчивости листового материала сформулирован на основе постулата устойчивости Друкера для рео-номных сред. Яри проведении экспериментальных исследований механических свойств исходного материала в областях гиастичес-ких деформаций и деформации ползучести использовались современные универсальные машины " IП51ГОП ". д А1Ш-5-2, а обработка опытных данных осуществлялась методами математической статистики. Создано программное обеспечение для выполнения теоретических расчетов я обработки экспериментальных данных на персональном компьютере ХВГЛ РС.

Автор защищает математическую модель поведения анизотропного листового материала при медленном горячем формоизменении, критерии локальной потери устойчивости при кратковременной ползучес.ти, результаты теоретического исследования процесса свободного и несвободного деформирования в клиновидную матрицу узкой прямоугольной мембраны из анизотропного материала, установленные зависимости влияния анизотропии механических свойств исходного материала,' закона нагружения, геометрических размеров заготовки и инструмента йа напряженное и деформированное состояния и предельные степени деформации, связанные с локализацией деформации; результаты эксперш&нталышх исследований характеристик анизотропии механических свойств и параметров уравнения состояния алюминиевого сплава №6 в областях пластической деформации и деформации ползучести при температуре испытаний 450 С и 530°С, программное обеспечение теоретических расчетов и обработки опытных данных.

Научная новизна.

I. Получены основные соотношения для расчета технологических параметров процессов медленного деформирования при повышенных температурах обработки в условиях ползуче-пластического течения анизотропного материала,

.2. Предложен критерий локальной потери устойчивости, позволяющий предсказать продольные степени .деформации в условиях ползуче-пластического течения, учитывающий анизотропию механических свойств материала.

3. Установлены закономерности изменения силовых и деформационных параметров и предельные возможности формоизменения в процессах двухосного растяжения листовой заготовки, свободного выпучивания прямоугольной мембраны и формовки последней в клиновидную матрицу в зависимости от геометрических размеров заготовок и инструмента, анизотропии механических свойств материала

и изменения закона нагружения во времени.

4. Получены количественные характеристики механических свойств и параметров уравнений Состояния при пластической деформации и деформаций ползучэ'сти' алюминиевого сплава АМгб.

Практическая ценность п реализация^ работы.

Результата теоретических псследовашШ позволяют вобрать научно-обоснованные технологические параметры ведения процесса пневмоформовки. Эти результаты исследований использовали НПО ' "ТЕХШДАШ" при разработке новых технологических процессов изготовления двухслойных листовых радиаторов из атомишювог.о сплава с внутренними каналами цшхиндричёского типа для циркуляции жидкого дли'газообразного теплоносителя. Внедрение предлагаемых технологических процессов изготовления радиаторов позволит обеспечить снижение массы узла на 20...305», повысить выход годных радиаторов с 20...305? до 90 % , сократить в 1,5...2 раза трудоемкость изготовления.

Некоторые вопросы научных исследований включены в отдельные разделы лекционного курса "Ноше метода обработки металлов давлением", а также использованы в исследовательских дипломных проектах.

Апробация паботн.

Результаты исследований доложены на научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для обработки металлов давлением" (г.Киев, 16-17 февраля 1993 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г.МоскЬа, 7-8 апреля 1993 г.), на Российской научно-технической конференция "Новые материалы и технологии машиностроения" (г.Москва,-18-19 ноября 1993 р.), на Международном конгресса "Конверсия, наука и образование" (г.Тула, 25-27 мая 1993'г.), а таюг.е на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского,государственного технического университета (г.Тула, 1991-1994 г.Г.).

Публикации. По материалам диссертация опубликовано 8 печатных работ. '

Структура и объец работы.. Диссертация состоит из взедошаг 4 глав и заключения, списка литературы, приложения. Работа выполнена на 129 страницах машинописного"текста, содержит 46 рисунков, 5 таблиц, описок литературы из 137 наименований. Общий объем работы - 207 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во таэдетщ обосновала актуальность теш-исследований, ее научная новизна, практическая ценность работы л кратко раскрыто содержание разделов диссертации.

В первом полделе рассмотрено состояние вопроса по теории деформирования материалов при повышенных температурах, анализируется температурно-скоростныв условия обработки металлов давлением с- нагревом и предпосылки их учета.

На основании проведенного обзора работ установлено, что при горячем формоизменении на традиционном оборудования обрабатываемый материал проявляет склонность к деформационному и скоростному упрочнению. В условиях медленного горячего дефор-кирозаияя в зависимости от температуря обработки и величин напряжении, возникающее в заготовке' при фор-моизгленешш, пластические деформации к деформации ползучести могут бить соизмерим1,!, Анализ сюгавых и деформационных параметроз технологических процессов, протекающих в таких условиях, дойке н осуществляться па основе теории пластичности и ползучести. При этом су-асственное влияние на выбор технологических режимов процессов оказывает анизотропия механических свопств, которая мскет быть различной в областях пластической деформации и деформации ползучести.

Значительный вклад в развитие теории пластичности, ползучести, методов анализа обработки металлов давлением и критериев локальной потери устойчивости изотропных и анизотропных материалов внесли Ю.М.Аршенский, В.Д.Головдев, Ф.В.Гречников, Г.Я.Гун, Г.Д.Дель, Д.Друкер, Г.Закс, А.А.Ильюшин, Ю.Г.Калпин, Л. 1.1. Качалов, М.А.Колтунов, В.Д.Кухарь, Д.Лубан, Н.Н.Малинин, ■А.Д.Матвеев, С.Г.Милейко, Л.Г.Овчинников, С.С.Одинг, Е.А.Попов, Ю.Н.Работнов, И.П.Ренне, К.И.Романов, Ф.И.Рузанов, Г.Свифт, Е.И.Семенов, И.А.Смарагдов, О.В.Соснин, Л.Г.Степанс-кий, А.Д.Томлонов,' Е.П.Унксов, В.НЛудин, С.П.Яковлев и другие.

Однако, в настоящее время отсутствуют исследования процессов медленного деформирования при повышенных температурах в рамках теории кратковременной ползучести изотропных и анизот-

ропшх материалов. Вопрос об одновременны влиянии характеристик анизотропии материала в области пластических деформации и деформации ползучести на технологические параметры процессов обработки металлов давлением практически не изучен. Локальная потеря устойчивости анизотропных листовых материалов при повышенных температурах рассматривалась без учета одновременного влияния пластических и вязких свойств.

Для успешного внедрения в производство технологических процессов паевмофурлювки анизотропных листовых заготовок при позшешшх теалзра?урах в работе поставлони и роавны следующие задачи:

1. Выбрать математическую ¡.юдоль поведения анизотропного листового материала при медленном деформировании а условиях пошаепкой тсшсоратуры обработки. Сформулировать основные ол-рздодягадао соотношения формоизменения анизотропного тгерыала в условиях кратковременной ползучести.

2. Разработать критерий хонжшой потери устойчивости (аейкообразоваипя) листового анизотропного материала при кратковременной ползучести. Установить влияние анизотропии механических сзойсгб исходно го (шера&та в области доастяческоЛ деформации и даЗДрисидеи ползучести, закона натруже^и: яи напри-кенное и деп ортированное состояния заготевкп и воз-мшюсти д<х£ор-щрсвшия, связанные с локализацией деформация при дьукосноп растямрнии листа.

3. Разработать методики и провзотн окспориаента/Шыо исследования по определенно парапетрои уравнения состояния при кратковременной ползучести я характеристик анизотропии в области пластических деформации и деформаций ползучести аяшиикево- ' го сплава М1г6 при повиданных температурах.

4. Выполнить теоретически!! анализ процессов свободного деформирования дедащой узкой прямоугольное шыбршш и её (формоизменения в клиновидную-матрицу при скольжении анизотропного материала и в'случае прилипания материала к стешсам матрицы

в режиме кратковременной ползучести,

■ 5. Исследовать дшшшга анизотропии механических свойств исходного материала, закона нагружешш, геометрических размеров заготовки л инструмента на напряженное я деформированное состояние, кинематику'течения материма и предельные возможности

процесса пневмоформовки в режиме кратковременной ползучести.

6. На основе результатов исследовании создать научно-обос-новашше режимы ведения процесса пнеЕмоформовки паначей радиаторов из сплава АМгб для аэрокосмической техники.

Во второй главе излолсона разработанная математическая модель медленного горячего деформирования и критерий локальной потери устойчивости (ше1!кообразования) листового анизотропного материала при кратковременной ползучести.

Механическая модель такого тела описывается последовательным соединением пластического и вязкого элементов, обуславливающая чисто ползучее течение, если интенсивность напряжений <эв меньше некоторой величины <эея , соответствующей переходу материала в пластическое состояние, я ползуче-пластическое течение, если интенсивность напряжений больше б'е. . В этом случае компоненты полной скорости деформации представляются в виде суммы компонент скоростей пластической деформации ^ и компонент деформаций ползучести :

Компоненты скоростей пластической деформации | ¿^ и деформации ползучести определяются в соответствии с ассоциированными законами течения

р \ • * д/а

где и Л (б 10 - потенциалы скоростей пластических

деформаций и скоростей деформаций ползучести; б- компоненты тензора напряжений; И Лг - Коэффициенты пропорциональности.

Потенциалы скоростей пластических деформаций /у^б^и скоростей деформаций ползучести имеют вид соответственно

2/№р= и б/г &

(3)

Я г^^нЧь-фр'{(Гу-ф

^'г^ит^т??* . (-о

Здесь Н , Г , & , V , Ь , N и Р , , Ь' ,

N - параметры анизотропии в области пластических деформаций и деформаций ползучести.

В случае изотропного упрочнения материала при ппастическо] деформации и деформации ползучести вводится понятие интенсивности напряжений и интенсивности скоростей деформации.

В частности, в области пластических деформаций величина

интенсивности напряжений б? находится по выражению'

+ ^у)]},(5)

а величина интенсивности пластической скорости деформации так

+*гЛ (6)

где ; Й^И/Р;

\ Я%х~М/6 . •

Заменяя коэффициенты анизотропии /?х , /?у , , /?уг И /?гх ( * . 0 . Н, у , Ъ и М ) на я,'; /?/ , /?,;, /7уг' и ^м (£'>6'* " , . ¿> и // ), аналогично вводятся эти понятия ( 6^5и §5 ) для области деформации ползучести.

Можно показать, что величины Л у я л2 в этом случае могут быть определены по формулам .

и

В дальнейшем принимается, что уравнение состояния в области пластической деформации при выбранной- законе упрочнения <53 = Л (С'г )'л определяется соотношением

§ с = (Ъ ~ &ео У/т ^ ¿е , ^

а в области деформации ползучести

ЪСе = ВЫе/<э*)П , (8)

1?де Я и, ГП - константы кривой упрочнения; (зга - величина .штансивности напряжений,соответствующая началу пластичзской "реформации; ЗиЛ - константы кривой ползучести; Си - произвольная величина напряжения;

На основе постулата устойчивости Дпукера для реономных ?ред установлен критерий локальной потери устойчивости анизотропного материала при кратковременной ползучести:

-гфс£♦♦ 'У* -

I 'г те (Ц '1 ЛЬ 5г сИ зе Л 1

О)

где

* *

с р

. Функции времени Ц , % , ^ определяются в результате решения конкретной технологической задачи.

В качестве примера использования предложенного критерия ' локальной потери устойчивости исследован-процесс двухосного растяжения прямоугольной трансвероально-изотропной листовой заготовки, изменяющейся во времени нагрузкой и скоростью перемещения захватных органов, в направлениях главных осей анизотропии X и У .

При решении поставленной задачи учитывается два возмогших варианта протекания процесса двухосного растяаешш листа: деформирование в режиме ползучести, переходящее со временем в ползуче-пластическое течение, и деформирование в условиях кратковременной ползучести.

Установлено' влияние анизотропии механических свойств материала в области пластической деформации и деформации ползучести, закона нагружешш заготовки на технологические параметры процесЬа.

В третьей главе приведены результаты экспериментального определения характеристик анизотропии механических свойств и параметров уравнения состояния при пластической .реформации и деформации ползучести для алюминиевого' сплава АМгб в состоянии поставки толщиной ■ 5« = I мм при температурах испытаний Г= 450°С и Т = 530°С. .

Температурные режимы испытаний выбраны на основе технологических режимов процессов пневмоформовк'и ( Т = 450°С) и сварки давлением ( Т = 530°С).

Для испнтанм использовались плоские образцы, вырезанные в рамках одного листа, под'углами О Г 45°и 90 к направлению прокатки, по шесть штук кавдого вида. Образцы обрабатывались в специальных шаблонах. Перед растяжением образцов в зоне расчетной длины наносили делительную сетку в виде прямоугольника. алмазным индентором на измерительном микроскопе.

Растяжение образцов в условиях пластической деформации осуществлялось на универсальной Испытательной'машине ' 1пь1.гоп ТТ-ЖГ, а при изучении способности материала к вязкому формоизменению растяжение производилось постоянной во времени нагрузкой на испытательной установке. АША-5-2, предназначенной дня испытаний металлов и сплаво) на ползучесть и длительную

прочность. До и после испытания размеры ячейки на образцах измерялись на том ке микроскопе.

Величины коэффициентов анизотропии образцов, вырезанных под углами 045°и-90° по отношению к направлению прокатки, при пластической деформации Rl^ и деформации ползучести определялись в области равномерной деформации образца.

Кривую упрочнения строили путем обработай индикаторных диаграмм в области равномерной деформации с учетом постоянства объема материала на базовой длине образца. Константы единой кривой упрочнения определяли по методу наименьших квадратов. •

•Одновременно находили следующие механические характеристики материала образцов, вырезанных под углом сЛ к направлению прокатки; условный предел текучести <5^ , временное сопротивление' бдА , относительное удлинение после разрыва , относительное сужение поперечного сечения после разрыва % , относительное равномерное удлинение

Параметры уравнения состояния при деформации ползучести определяли с помощью метода наименьших квадратов ло начальным участкам кривых ползучести в логарифмической система координат.

В таблицах I и 2 приведены параметры уравнения состояния и величины коэффициентов анизотропии алюминиевого сплава А№6 при пластической деформации и деформации ползучести соответственно.

Таблица I

Температура испытаний,' °С Коэффициент анизотропии при угле вырезки образца Л- , град.

'Ого, МПа А, МПа т

0° . 90°

450±2 0,75 0,59 0,70 26,80 17,95 0,24

530±2 0,81 0,85 0,93 18,30 8,98 0,29

Таблица 2

Температура испытании, 'С Коэффициент анизотропии fíi при угле вырезки образца tk ; град.

0°' 45° 90° В , 1/о <Г*, л

450+2 0,75 0,8.7 0,71 9,67'IQ-9 ■i,o •3,81

530±2 0,94 I,(J5 . 0,91 3,26-I0-7 1,0 3,11

В четвертой глава.изложены результаты теоретического исследования свободного и несвободного .деформирования 'в клиновидную матрицу узкой прямоугольной анизотропной мембраны в процессе изотермической лневмоф-ормовкя с учетом пластической деформации и деформации ползучести, оценены предельные возможности формоизменения, рассмотрены примеры использования результатов исследований в опытном производстве.

Анализируется процесс деформирования длинной узкой-прямоугольной мембраны шириной 2£ и начальной толщиной h. , закрепленной вдоль длинных сторон. Мембрана нагружается равномерным давление?.; р измешгащтася в процессе деформирования по закону p-pv+Qf>tr'í' , где Qp и Ир - параметры нагруже-ния.

¡Материал заготовки принимается анизотропным, ползуче-пластическим, изотропно-упрочняющимся, который подчиняется ассоциированному закону течения как в области -пластических деформаций, так и в области деформаций ползучести.

Предполагается, что направление длинной стороны мембраны ■ совпадает с главной ссыэ анизотропии X (направление прокатки).

На рис.1 представлена схема деформирования мембраны. Здесь Ли р - половина угла раствора и радиус кривизны поверхности в деформированном состоянии.

Считаем, что положение главных осей анизотропии X , У и £ известно и они в любой момент деформирования совпадают с направлениями главных напряжений - осевого Су ', окружного <5*^ и радиального .

Piro. I.

Рис. 2.

Поскольку длина мембраны значительно превосходит ее ширину, реализуется случай плоской деформации,и, следовательно, скорость осевой деформации равна нулю 0.

Принимаем, что срединная поверхность мембраны является частью поверхности кругового цилиндра, напряжённо-деформированное состояние - однородное^ а также, что напряжения равномерно распределены по толщине мембраны.

Окружное напряжение <5Л находится путем решения дифференциального уравнения равновесия

и равно

cf(<3th)=0 &tr Rp/h,

(io)

(и)

где р= ё/$1П<К .

Толщину мембраны в деформированном состоянии • Л , постоянную вдоль, дуги поперечного сечения, в дальнейшей определяем по формуле: , ч

Ь = КШ<к/<к , (12)

а скорость окружной деформации - ко выражению :

^ = ^/¿-С^оО'Х , (13)

где

Радиальная скорость деформации находится из условия несжимаемости в скоростях деформации |>=~ .

Осевое напряжение бд определяется из условия равенства дуло скорости деформации в этом направления = 0, используя соотношения связи скоростей деформации и напряжений в области пластических деформаций и в области деформаций ползучести, по выражению:' ( ' (14)

Величина интенсивности напряжений (эе оценивается по её величина в области деформации ползучести ■

Учитывая, чтс & " + ,

а также выражения (I), (2) и (3) получим следующее уравнение для определения с*- : , ' л- у»

; (16)

Перемещение центра-мембраны Ц) и скорость наибольшего прогиба V находятся до формулам:

Сд=р-)/рг-ег =£(<-СОи)/5Шск

Величина приращения угла раствора с/Л на каждом этапе деформирования определяется путем, деленного решения уравнении ■ (16) с учетом реальных условий протекания процесса (ползучее или ползуче-пластическое течение).

Подобный подход к решению задачи реализован при рассмотрении процесса пневмоформовки в идеально гладкую и идеально шероховатую матрицу в условиях кратковременной ползучести (рис.2

Предельные возможности процесса свободной шевыоформовки прямоугольной мембраны могут быть ограничены локальной потерей устойчивости (иойкообразоЕШшем) при деформировании в условиях ползучего течения нц ползуче-пластического течения материала, которые оценивались по условию локальной потери устойчивости при кратковременной ползучести (9),

Разработан алгоритм расчета и программное обеспечение для персонального компьютера IR'l PC,

В результате расчетов определялись половина угла раствора дуга ¡Л цр." свободной яневмеформовхе ш относительная длина участка контакта х.= 5/£ При формоизменении з клиновидную матрацу, интенсивность аетрятаная &е , интенсивность скорости дс1ормацвя ползучести и интенсивность скорости :пастячоскоЯ до формации сЛ ., величина осевого б* я окруя-лого G"f напряжений, телдоа заготовки Л , переменен™ центра кшбранк U) и о-ссрость наибодьизго прогиба 1Г в зави-iir.ocTü от вриглшш деТюрслировшшя I , предельные возкшнос-ТЛ ГШеВЧОформОВКИ.

iL" рпс.З л 4 приведены графические зависимости крятачзско-7о времени разрушения typ , предельного угла раствора Sdt>p , откосйтельяоЗ талпцгш ыеыбраин hyp^h.p/ho в момент локали-депортглцйи (гоШиоСразогяпт) от параметров нагрукеига 0,П? соответственно для *».лшшяотго сплава Af.IrG при с-змлературе обработай Т = 450°С. Здесь втраховшш линиями . кзсбразЬпи розультаты расчета ir? , л з предполо-

жения роализацш! чисто злзкого точоипя .материала, а сплошной лгашоЗ - прл лолзуче-лластотеском точении. Анализ грайшеов п. результатов раечета_по1:азйГ!цет существенное отлично лоличшш

Zup , Idttp и hup , определенных в предположении, что полная деформация чисто ползучая, по срашению с ползуче -пластической (20...50%'). Установлено, что критическое время раз-рушендя 'Сир , предельный утол раствора 2dt? уменьшается, а относительная толщина Ькр возрастает с ростом параметров нагружения Ор и Пр . Увеличение коэффициента нормальной анизотропии ( Я ~ R ) приводит к увеличению критического времени разрушения txp .

. Показано, что с увеличением коэффициента анизотропии при постоянной величине Й* критическое время разрушения воз-

растает. Причем, интенсивность роста тем вше, чем меньше причина коэффициента анизотропии /?х . При фиксированных значениях коэффициента анизотропия й3 возрастание величины ¡1* приводит к уменьшению критического времени разруиешш .

Результата теоретических и экспериментальных исследований попользованы ШГО "ТЕХПОМЛШ" при проведении экспериментально-технологических работ применительно к'возможности изготовления двухслойных радиаторов с полыми каналами (коллектором) двух типоразмеров.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОД!/

Настоящая работа является закопченной научно-исследовательской работой по-решению вата ой народнохозяйственной' задачи -повышении эффективности технологических процессов пневмофор-мовки малопластичных анизотропных листовых материалов при повышенной температуре обработки и улучшению качества готовых изделий за счет научно-обоснованного выбора технологических, параметров.

. В процессе теоретического и экспериментального исследования получены следующие результаты:

1. Показано, что целесообразно проводить анализ процесса пновмофоргловки листовых материалов в изотермических условиях При медленном деформировании пользуясь аппаратом теории кратковременной ползучести. Для этого разработана математическая модель поведения анизотропного листового материала при медленном горячем деформировании.

2. Сформулировано условие локальной потери устойчивости (иейкообразоваяия) анизотропного листового материала при кратковременной ползучести* Это условие предусматривает использование кривой упрочнения, кривой ползучеетп, величин коэффициентов анизотропии в области пластической деформации и деформации ползучести при данной температуре обработки.

3»,Установлено, что при двухосном растяжении прямоугольной трансверсально-язотропной лпстовоП заготовки заданной системой напряжений п заданной системой скоростей перемещения захватных органов с изменением величины отношений главных напряжений. с(. /См существенно меняется характер зависимости критического времени разрушения t^,p от коэффициента нормальной анизотропии Я . При величине е< <0,5 критическое

время разрушения с ростом коэффициента анизотропии !{ убывает, а яри о£ ? 0,5 эта зависимость меняет свои характер на обратный. Существенно различаются критическое время разрушения Ькр , определенное в предположении, что полная деформация чисто ползучая, по сравнению с ползуче-пластической.

Предложенное условие локальной потери устойчивости показывает, что возможность шейкообразования наступает на более ранней стадии в процессе ползуче-пластического деформирования,, чем в условиях чисто ползучего течения.

4. Проведены экспериментальные исследования по определению механических свойств и параметров уравнений состояний при пластической деформации и деформации падзучести- для алюминиевого сплава АМгб при температурах испытания 450°С и 530°С.

Алюминиевый сплав АГЛгб обладает плоскостной анизотропией механических свойств и разными величинами коэффициентов ани- ' зотропии в областях пластической деформации и деформации ползучести в указанных выше температурных режимах испытаний.

С ростом температуры испытаний величины коэффициентов анизотропии увеличиваются, а плоскостная анизотропия механических свойств уменьшается.

Показана справедливость гипотезы об изотропном деформационном упрочнении при пластической деформации и изотропном скоростном упрочнении в области ползучих деформации алюминиевого сшгава АМгб при-высоких температурах испытаний.

5. Выполнены теоретические исследования свободного и несвободного (в коническую матрицу) медленного горячего деформирования прямоугольной мембраны из анизотропного материала, выявлено влияние анизотропии Механических свойств заготовки, закона её кагружения, геометрических размеров заготовки на напряженно-деформированное состояние и предельные возможности формоизменения.

Показано, что при анализе процессов пнввмофо'рмовки неучет пластической деформации может привести к неточности расчета, ■ например, предельного угла раствора,, критического временя р'азрушения на 20;..60^. Установлено, что критическое время разрушения, предельный утол раствора уменьшаются с.ростом параметров нагрузюния 0Р и Пр Увеличение коэффициента нормальной анизотропии Й , коэффициента анизотропии и

уменьшение коэффициента анизотропии Я* приводит к возрастанию критического времени разрушения.

6. Результаты исследований использованы при' разработке новых технологических процессов изготовления двухслойных радиаторов из алюминиевого сплава с внутренними каналами цилиндрического тина, а также в учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ ОТРАЖЕНЫ В

СЛВДЯЩХ РАБОТАХ:

1. Матченко H.H., Яковлев С.О., Жукова II.В. Свободное ползуче-пластическое течение мембраны // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. - Тула: ТулШ, 1992. - С.50-57.

2. Нукова Н.В.,' Яковлев CjC., Матчешсо И.Н. Шевмоформовка длинной прямоугольной мембраны в клиновидную матрицу при повышенной температуре // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. -Тула: ТулГТУ, 1993. - C.II6-I25.

3. Якоатев С.С., Нукова II.B., Матчешсо И.Н. Двухосное растяжение анизотропной листовой заготовки в режиме кратковременной ползучести. Тула, 1993. - 37 с. - Деп. во ВИНИТИ 31.08.93, J5 2374-В93.

4. Яковлев' С.С., Жукова Н.В., Матчешсо И.Н. Теоретическое обоснование формообразования цилиндрического канала многослойной листовой конструкции при медленном горячем деформировании // Прогрессивные технологии и оборудование доя обработки металлов давлением: Тез.докл. науч.-техн.конф. 16-17 февраля 1993. - Киев, 1993. - С.46..

5. Кухарь В.Д., Яковлев С.С., Жукова Н.В. Штамповка трудно-деформируемых анизотропных листовых материалов при повышенных температурах // Ресурсосберегающие технологии машиностроения: Тез. докл. Республиканской науч.-техн.конф. 7-8 апреля 1993. - И.: МАШ, 1993. - С. 12-14.

6. Яковлев С.С., Жукова Н.В., Матченко И.Н. Вопросы теории формообразования многослойных анизотропных листовых конструкций летательных аппаратов // Новые материалы к тех-

■ нологии машиностроения. Секция: Интенсивные технологии машиностроения в■производстве ЛА: Тез.докл. Российской

научн.-техн. конф. 18-19 ноября 1993. - '.1,, 1993. - С.16.

7. Яковлев С.С., Кукова H.D., Матченко И.Н. Технология получения силовых листовых конструкций и её теоретические аспекты // Конверсия, наука и образование: Тез.докл. Международного конгресса 25-27 мая 1993. - Тула - С.21.

8. Яковлев С.С., Кукова Н.В., Матченко И.Н. Медленное двухосное растяжение анизотропной листовой заготовки при повышенных температурах заданной системой напряжений // Оптимизация металлосберегающих процессов обработки металлов давлением. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 1993. - С. 159-170.