Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов

Солошенко, Алексей Николаевич

Обработка металлов давлением

автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов

кандидата технических наук: Солошенко, Алексей Николаевич
город: Екатеринбург
год: 2000
специальность ВАК РФ: 05.16.05

Диссертация по металлургии на тему «Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов»

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов"

Уральский государственный технический университет Институт машиноведения Уральского отделения Российской Академии Наук

ру^

№ ' ..... :

СОЛОШЕНКО Алексей Николаевич

/ -

РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2000

Работа выполнена на кафедре обработки металлов давлением Уральского государственного технического университета и в Институте машиноведения 'Уральского отделения Российской Академии Наук.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор СМИРНОВ В. К.

Научный консультант:

доктор технических наук, с.н.с. СМИРНОВ С.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЗУДОВ Е.Г.;

кандидат технических наук, с.н.с. НОВОЖОНОВ В.И.

Ведущее предприятие - ОАО "УРАЛМАШ"

Защита состоится " 20 " марта 2000 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета К063.14.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Уральском государственном техническом университете, ауд. МТ-402, по адресу: г. Екатеринбург, К-2, Мира, 19,УГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГТУ.

. Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, Мира, 19,УГТУ, ученому секретарю университета.

Автореферат разослан "/7 " февраля 2000г.

кандидат технических наук, доцент

Ученый секретарь диссертационного совета К063.14.02,

Ю.Н. Логинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы.

Традиционно в теории ОМД для решения краевых задач используется гипотеза об однородном деформируемом материале, обладающем усредненными свойствами, которые определяются при испытаниях образцов, изготовленных из этого материала. Для описания изменения свойств материала при деформировании развиваются феноменологические теории поврежденности и упрочнения, развиваемые в работах B.JI. Колмогорова, Г.Д. Деля, В.А. Огородникова, A.A. Богатова, C.B. Смирнова, Е.Г. Зудова, Б.А. Мигачева и др.

Современные материалы, как правило, являются структурно неоднородными и состоят из структурных составляющих, каждая из которых имеет свои свойства. В настоящее время к структурно-неоднородным относят ряд групп материалов от композиционных до порошковых. Для описания деформации каждого из них в механике и теории ОМД развиваются самостоятельные научные направления.

Даже при равномерной макроскопической деформации имеет место неравномерное напряженно-деформированное состояние (НДС) на мезоуровне из-за различия упругих и пластических свойств структурных составляющих. Это является причиной возникновения деформационных микродефектов, развивающихся в процессе пластической деформации и приводящих к разрушению материала при изготовлении изделий или в условиях их эксплуатации.

Поэтому актуальным является разработка методов проектирования технологий обработки металлов давлением (ОМД), позволяющих минимизировать микроразрушения путем создания благоприятного НДС как в целом для обрабатываемого материала, так и для его структурных составляющих. Это требует создания математических моделей процессов ОМД, адекватно описывающих сложное поведение материала и его структурных составляющих при деформации, позволяющих подбирать оптимальное сочетание внутренних параметров структуры для получения заданных свойств материала в готовых изделиях. Поэтому ключевое значение приобретает понятие мезоуровня, несущего информацию о поведении структурных составляющих материала и их взаимодействиях.

Значительный опыт решения краевых задач упругих и малых упруго-пластических деформаций накоплен в механике композитов, где, в частности, под влиянием пионерских работ С.Д. Волкова развит структурно- феноменого-гический подход, связывающий решение задач на макро и мезоуровнях.

среды компонент теряет влияние "соседей", которое согласно теории принципа ближнего порядка является определяющим в процессе деформирования материала как целостной системы. Отсюда возникает необходимость определения свойств структурных компонент локально, в их реальном окружении.

Исследования, приведенные в диссертации, были выполнены в соответствии с Федеральной целевой программой "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы" ("Интеграция"), а также в соответствии с планами научно-исследовательских работ Уральского государственного технического университета и Института машиноведения Уральского отделения Российской академии наук.

Целью работы является разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния структурно-неоднородных материалов в технологических процессах обработки давлением с учетом геометрии и свойств структурных составляющих.

Научная новизна.

1. Предложена двухуровневая концепция для реализации структурно-феноменологического подхода при решении задач пластической деформации структурно-неоднородных материалов. Для создания геометрической модели структуры при моделировании НДС на мезоуровне предложено использовать ситуационное моделирование совместно со статистическим методом Монте-Карло, что позволяет учесть влияние разнообразия форм, размеров и взаимного расположения структурных составляющих.

2. Разработан' метод определения функции сопротивления деформации по результатам испытаний при внедрении конического индентора. Этим методом определено сопротивление деформации ряда сталей и сплавов, а также

\ структурных составляющих латуни ЛМцАЖКС (а- фазы, а+рГ- колоний и силицидов), феррита и цементита в сорбите патентированной стали 70.

3. Исследованы и установлены закономерности НДС на мезоуровне при деформации латуни ЛМцАЖКС и патентированной стали 70 в зависимости от формы, размеров и взаимного расположения структурных составляющих материалов.

Практическая значимость

1. На основании результатов исследования деформируемости сплава ЛМцАЖКС установлено, что формирование резьбы на кольце синхронизатора коробки передач автомобиля ВАЗ-2110 может быть осуществлено накаткой взамен нарезки. При этом достигается более высокий уровень упрочнения резьбы при меньшей величине поврежденности.

2. Установлено, что железосодержащие силициды, по сравнению с марганцовистыми, менее пластичны и более склонны к разрушению при формировании резьбы. Уменьшение содержания железосодержащих силицидов в латуни ЛМцАЖКС повышает ее деформируемость и обрабатываемость.

3. На основании результатов комплексного исследования механических V/' свойств при волочении патентированной проволоки из сталей с содержанием 0,24 и 0,70% углерода были выявлены три стадии их изменения по мере увеличения деформации. Начало третьей стадии соответствует возникшее-

нию в деформируемой проволоке микродефектов, незалечиваемых отжигом, что необходимо учитывать при разработке технологии изготовления проволоки. ~

Реализация результатов работы

На основании выполненного исследования деформируемости силицидов в латуни ЛМцАЖКС были даны рекомендации по изменению химического состава и микроструктуры сплава, которые были использованы на АООТ "Металлургический холдинг"(г. Ревда) при разработке технических условий на трубнукгзаготовку диаметром 69,5x51 мм, предназначенную для изготовления колец синхронизатора 2108-1701164 коробки передач автомобиля ВАЗ-2110 на АО"АВТОВАЗ". Данные рекомендации предусматривают уменьшение содержания железа в латуни с 2,0+2,5% до 1,5+2,0%.

На защиту выносятся:

1. Двухуровневая концепция для реализации структурно-феноменологического подхода при решении задач пластической деформации структурно-неоднородных материалов и ее использование для моделирования деформации структурных составляющих латуни ЛМцАЖКС при нарезке и накатке резьбы и деформации сорбита патентированной проволоки при волочении. Установленные закономерности влияния формы, размеров и взаимного расположения структурных составляющих на их НДС.

2. Метод определения функции сопротивления деформации металла по данным испытаний при внедрении конического индентора и результаты, полученные с его использованием, при исследовании ряда сталей, сплавов и их структурных составляющих.

3. Результаты исследования деформируемости латуни ЛМцАЖКС и ее структурных составляющих при формообразовании резьбы и вывод о возможности замены нарезки резьбы накаткой при изготовлении колец синхронизатора коробки передач автомобиля ВАЗ-2110.

4. Результаты комплексного исследования изменения механических свойств и поврежденное™ при волочении патентированной углеродистой стали и вывод о возможности прогноза возникновения незалечиваемых отжигом деформационных дефектов по характеру изменения механических свойств.

Достоверность научных результатов и выводов обоснована применением известных уравнений механики сплошных сред, прикладных комплексор roC'PLAST" и nK"COSMOS/M", основанных на использовании универсального численного метода конечных элементов, а также совпадением результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация результатов работы.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на II международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии" (Орел, 1998); 12-ой зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1999); VIII Международном семинаре "Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов (Екатеринбург, 1999); Всероссийском научном семинаре "Механика микронеоднородных материалов и разрушение", посвященном памяти С.Д. Волкова (Екатеринбург, 1999); XXXV семинаре Межгосу-

дарственного координационного совета по физике прочности и пластичности материалов "Актуальные проблемы прочности" (Псков, 1999); 15- ой Российской конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (Москва, 1999); Всероссийской конференции молодых ученых "Математическое моделирование в естественных науках"(Пермь, 1999).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных научных работ, из них 3 статьи.

Объем н структура работы.

Диссертация содержит 232 страницы, включая 71 рисунок, 29 таблиц и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 184 наименований и 5 приложений на 26 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследования, научная новизна результатов и их практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, представлена структура диссертации.

Первая глава является обзорной. В ней дана классификация структурно-неоднородных материалов, приведены известные модели описания механических свойств и методы изучения НДС при деформации этих материалов. В результате анализа литературных данных сделан вывод о том, что при моделировании процессов деформирования структурно- неоднородных материалов актуальным является развитие исследований, в которых материал рассматривается как микронеоднородная среда с элементами структуры, наделенными разными механическими свойствами. Эффективным является структурно- феноменологический подход, в основе которого лежит ряд допущений: все тело заполнено множеством непересекающихся областей; последние состоят из однородного материала и представляют структурные элементы, которые прочно соединены по границе раздела; свойства элементов структуры есть кусочно- постоянные функции пространственной координаты. Элементарным микрообъемам, составляющим элементы структуры, приписываются свойства, определяемые в макроэкспериментах.

Интерес к закономерностям совместной пластической деформации разных металлов возник с началом производства слоистых материалов. Наибольшее распространение в этом направлении получили биметаллы. Сначала Г.Э. Аркулис, а затем В.Б. Ляшков, И.Л. Перлин, П. И. Полухин, П.Ф. Засуха и др. выполнили важные исследования по деформированию биметаллов. С развитием производства волокнистых композитов общие вопросы математического моделирования процессов пластического деформирования развивались в работах H.H. Беклемишева, С.И. Мешкова, Л.Н. Могучего, E.H. Унксова, В.А. Федорова. Проблемами разрушения композитов занимались В.В. Новожилов, Ю.Н. Работнов, В.В. Болотин, С.Д. Волков и др. А.Г. Залазинский осуществил

системное моделирование сквозной технологии обработки давлением композитных материалов электротехнического назначения.

Другим широко используемым классом структурно-неоднородных материалов, применяющихся в обработке давлением, являются порошковые, гранулированные и другие некомпактные материалы, для моделирования деформации которых используется теория пористых тел. Использование данного подхода осуществлено в работах D.H. Анциферова, И.С.Дегтярева, Б.А.Друянова, В.Л. Колмогорова, И.Ю. Мезина и др. Определяющие соотношения для некомпактного тела были получены Р. Дж.Грином, Г.Я.Гуном, В.Л.Колмогоровым, Ю.Н.Логиновым и др.

При моделировании деформации композитов из-за существенных трудностей вычислительного характера, как правило, рассматриваются либо упругие, либо малые упруго - пластические деформации. Случай трехмерного пластического течения сжимаемого тела применительно к процессам ОМД с большими пластическими деформациями с использованием структурно- феноменологического подхода был рассмотрен А.Г. Залазинским.

Одной из важнейших характеристик материала, необходимой для решения краевой задачи холодной деформации, является зависимость <rs(A), получившая название кривой упрочнения. В настоящее время наиболее распространенными методами определения сопротивления деформации металлов являются испытания на растяжение, сжатие, кручение. Из- за невозможности корректного определения механических свойств' структурных составляющих в последнее время находят развитие неразрушающие методы испытаний, среди которых наибольшее распространение получили методы, основанные на испытаниях твердости.

Идея получения механических характеристик металла в испытаниях на твердость была предложена в работах Н.Н Давиденкова, Таммана, Ф.Ф Витма-на, а затем получила развитие в работах Б.А. Вандышева, Ф.С.Савицкого, М.В. Якутовича, С.Д Волкова и др.

В результате анализа современного состояния проблемы определения механических свойств и параметров НДС компонент структурно-неоднородных материалов пришли к следующим выводам:

1. Пластическая деформация металла развивается на различных структурных и масштабных уровнях. Определяющее значение в формировании механических свойств и деформируемости металла играет мезоуровень.

2. При решении краевых задач деформирования структурно - неоднородных материалов перспективным является структурно - феноменологический подход, используемый в механике композитов для задач упругих и малых упругопластических деформаций.

3. Во взаимодействии структурных составляющих имеет место ближний порядок.

4. При переходе к рассмотрению НДС структурно - неоднородных материалов в теории обработки металлов давлением одной из главных остается проблема корректной записи определяющих соотношений.

5. Проведение испытаний по внедрению инденторов в структурные составляющие металлических материалов позволяет получить информацию для построения функциональных зависимостей сопротивления деформации.

На основе сделанных выводов были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Развить концепцию структурно- феноменологического подхода для решения на мезоуровне задач обработки металлов давлением и применить ее в конкретных прикладных исследованиях.

2. Разработать методику определения численных коэффициентов в функциональной зависимости сопротивления холодной деформации структурных составляющих металлических материалов.

Во второй главе, основываясь на опыте использования структурно-феноменологического подхода при решении задач для упругих и малых упруго-пластических деформаций, была разработана двухуровневая концепция решения на мезоуровне краевых задач обработки давлением структурно-неоднородных материалов.

Двухуровневая концепция. На первом масштабном уровне (назовем его макроуровень) решается задача для тела в целом, которое на данном этапе решения задачи представляет собой изотропный континуум. Поэтому для него применимы все известные положения и методы решения задач механики сплошных сред. Определяющие соотношения для материала на макроуровне изучаются при стандартных механических испытаниях. В результате решения устанавливаются траектории движения материальных частиц и изменение вдоль них параметров напряженно-деформированного состояния.

На втором уровне (назовем его мезоуровень) решается задача для материальных частиц материала, которые рассматриваются как мезообъемы, имеющие внутреннюю структуру. Исходный геометрический образ структуры определяется по результатам количественного металлографического анализа с использованием статистического метода Монте-Карло. При решении используются определяющие соотношения для соответствующих структурных составляющих. На поверхности выделенного мезообъема задаются граничные условия первого и второго рода, воспроизводящие историю деформирования на макроуровне, путем задания временных кривых изменения каждого параметра, входящего в эти условия. Таким образом, удается достаточно точно связать оба уровня решения задачи. В результате решения краевой задачи на мезоуровне может быть определено изменение характеристик НДС и их распределение для отдельных структурных составляющих, изучено изменение их формы и взаимного положения.

В данной постановке структурно-феноменологический подход может быть использован для анализа процессов ОМД с целью оценки влияния режимов деформирования на структурные составляющие металла, разработки рекомендаций по корректировке состава и структуры металла для улучшения его деформируемости, формирования требуемого уровня свойств металлических изделий.

Геометрическая модель структуры. Построение геометрической модели структуры осуществляли в рамках ситуационного моделирования. В соответствии с методом Монте-Карло в качестве случайно генерируемой величины выступают координаты точек шлифа, вблизи которых осуществляется фотографирование структуры. По фотоснимкам задается геометрия внутренней структуры мезоячейки материала, подвергающейся нагружению в полном соответствии с результатами решения краевой задачи на макроуровне. Таким образом, структура для мезоячейки является реальной, а не идеальной случайно сгенерированной.

В каждом случае анализировали по десять фотоснимков, что позволяло получить достаточно большую выборку для последующего статистического усреднения результатов.

Для того, чтобы учесть влияние ближнего окружения, деформируемую мезоячейку 1 (рис.1) окружали однородным буферным слоем мезоячеек 2-9, причем буферный слой наделяли усредненными свойствами материала, полученными в макроэкспериментах. В пределах центральной мезоячейки 1 структурные составляющие наделяли соответствующими механическими свойствами, полученными с помощью предлагаемого в работе метода определения функции сопротивления металла холодной деформации. В результате получали ансамбль из девяти мезоячеек.

Ансамбль мезоячеек для моделирования деформации на мезоуровне

Рис.1.

В общем случае, в процессах ОМД материальные частицы испытывают сложное НДС, изменяющееся во времени. По граням рассматриваемой мезоячейки действуют нормальные и касательные напряжения. Нагружающие напряжения распределяли по наружному периметру буферного слоя, без которого не удавалось точно передать объемное напряженное состояние, которое имеет место при плоской деформации на макроуровне, так как при попытках непо-

средственного задания граничных условий по граням выделенной ячейки 1 происходило значительное искажение реальной картины деформации.

При таком подходе ансамбль мезоячеек с одной стороны достаточно мал по отношению к макроуровню, а, с другой стороны, он много больше размеров дислокационных образований и поэтому достаточно велик с точки зрения микроуровня. Первое обстоятельство дает возможность рассматривать деформацию ансамбля под действием равных парных напряжений на соответствующих гранях ансамбля. Второе - использовать модель кусочно- однородного континуума.

До настоящего времени остается не решенной проблема учета влияния приграничных эффектов. С этой целью в работе, учитывая накопленный в литературе опыт, межфазовую границу представляли в виде приграничного слоя, механические свойства которого задавали как средние между свойствами соседних фаз. По формоизменению данного слоя судили о возможном расслоении межфазной границы.

Программное обеспечение. Для компьютерного моделирования НДС в нагруженном металле использовали два пакета прикладных программ МКЭ: "PLAST" и "COSMOS/M", в основе алгоритма решения краевой задачи которых заложен принцип виртуальной работы. Этот принцип заменяет применение вариационного метода Ритца по минимизации функционала для всей системы.

В соответствии с принципом Лагранжа принцип возможных перемещений может быть записан в следующем виде :

где 6А - вариация полной работы; 5Ai„ и SAout -вариации работ внутренних перемещений и внешних сил; 8ех, ..., 8уга- приращения деформаций на виртуальных перемещениях Sux, 8uy и Suz.

Для перехода от деформаций тела к напряжениям в пакетах использованы уравнения Прандтля - Рейсса:

SA = 8Ain -8A0Ut = 0; SAin = j]J(ax5ex + cry8sy + cz8sz + т^6гху + т^бу^ + тя5уи }iV ;

d с.. = dp + d cp„.

Ct ij О ij

условие текучести Мизеса

СTs

где d - обозначает дифференцирование по времени; dX - скалярный коэффициент пропорциональности; х, * предел текучести на сдвиг; dAp - приращение пластической работы.

Достоверность результатов расчета, получаемых с помощью ПК "PLAST" и "COSMOS/M", была проверена на двух тестовых задачах идеальной пластичности: задаче Прандтля по внедрению плоского штампа в бесконечное полупространство и задаче Ф. Макклинтока по изгибу плоского образца с двумя V-образными надрезами, для которых получены точные решения методом линий скольжения. В целом по итогам решения тестовых задач был сделан вывод о возможности использования обоих пакетов для определения напряженно-деформированного состояния при пластической деформации.

Метод определения сопротивления деформации. В диссертации разработан неразрушающий метод испытаний, который позволил получать функциональную зависимость сопротивления деформации crs от величины накопленной степени деформации сдвига А на одном образце без проведения предварительной деформации. Метод пригоден для определения os структурных составляющих металлических материалов. Он основан на применении схемы испытания по внедрению конического индентора в исследуемый материал.

Согласно этому методу предлагается численные коэффициенты в функции сопротивления деформации определять из решения обратной задачи по результатам внедрения конического индентора

Известно, что в процессе внедрения усилие деформирования возрастает за счет увеличения объема очага деформации, площади контактной поверхности, изменения распределения деформации, деформационного упрочнения металла. Таким образом, усилие внедрения является функцией отклика на реализуемое в локальном очаге деформации напряженно-деформированное состояние. С позиций механики деформируемого твердого тела усилие внедрения индентора может быть определено из решения краевой задачи с точностью до эмпирических коэффициентов зависимости а.,(Л) и принятого закона контактного трения.

Суть метода заключается в следующем. Осуществляется внедрение конического индентора в исследуемую область материала с получением экспериментальной диаграммы вдавливания P(h). Затем для заданной произвольной пары коэффициентов а и Л в законе Холломона <т5 = аЛь осуществляется модел' .-рование этого процесса в рамках осесимметричной постановки задачк в nK'TLAST" (рис.2). В результате решения определяется расчетная диаграмма вдавливания. При ее сравнении с экспериментальной диаграммой определяется величина ошибки. Стратегия определения коэффициентов а и Ь сводится к многократному решению задачи для заданных условий эксперимента, но с различными значениями коэффициентов. В результате расчетов получали поверхность ошибки, координаты минимума которой соответствовали истинным значениям коэффициентов а и b (рис.3). При проведении экспериментов по внедрению ин-денторов с разными углами при вершине конуса было показано преимущество использования угла конусности равного 90°.

Следует отметить, что предлагаемый метод не ставит целью замену "стандартных" испытаний по растяжению, сжатию, кручению, но может быть использован при определении зависимости с3(Д) для случаев, когда обычным способом этого сделать не удается, либо достаточно трудно.

Для экспериментальной проверки предлагаемого метода были проведены испытания образцов, изготовленных из следующих материалов: горячекатаного прутка из стали 55 ; горячепрессованных прутков из алюминия АД1 и алюминиевого сплава АМГ-6; сплава Н8Ж2К1 системы N1- Ре, подвергнутого жидкофазному спеканию; прутков из ниобия и латуни ЛС59; прутков из молибдена марки МЧ после ротационной ковки. Внедрение конических инденторов осуществляли в торцевую поверхность шлифованных недеформированных головок разорванных образцов. Для каждого материала были определены кривые сопротивления деформации при растяжении, с которыми сравнивали кривые, полученные с использованием предлагаемого метода (рис.4). При уровне значимости 95% судили об адекватности описания функциями сопротивления деформации результатов, полученных при испытании образцов на растяжение.

Таким образом, в главе предложен метод моделирования деформации структурно-неоднородных материалов при обработке давлением, включающий двухуровневую концепцию решения задачи, геометрическую модель, использующую статистический метод Монте-Карло, а также метод определения коэффициентов в функции сопротивления деформации для отдельных структурных составляющих.

Адаптивная конечно-элементная сетка в очаге деформации

Рис.2.

Поверхность критерия ошибки при определении коэффициентов функции сопротивления деформации (для индентора с углом 90°)

В третьей главе выполнено исследование деформации латуни ЛМцАЖКС. Из этого сплава АООТ "Металлургический холдинг" (г.Ревда) выпускает трубную заготовку диаметром 69,5x51 мм для АО "АВТОВАЗ", где из нее получают блокирующее кольцо синхронизатора 2108-1701164, применяемое в коробке передач автомобиля ВАЗ-2110. Кольцо синхронизатора имеет внутреннюю резьбу, которую получают обработкой резанием. При этом достигается необходимая точность резьбы, но не обеспечивается требуемая износостойкость. При получении трубной заготовки крупные силициды растрескиваются по границе " силицид- матрица", что приводит к образованию полостей толщиной до 5 мкм и при последующей нарезке внутренней резьбы к выкрашиванию силицидов по образующимся полостям и скалыванию резьбы. В качестве одного из возможных путей повышения износостойкости резьбы в рассматриваемом случае может являться увеличение прочности контактной поверхности резьбы путем ее деформационного упрочнения в процессе накатки взамен нарезки. В связи с этим были сформулированы следующие задачи исследования: « разработать рекомендации по предпочтительной форме и размерам силицидов, обеспечивающие лучшую обрабатываемость латуни; • оценить возможность замены нарезки резьбы на блокирующем кольце синхронизатора накаткой.

Сопротивление деформации латуни изучали путем внедрения конических инденторов в шлифованную поверхность темплетов на испытательной машине 2Е>Ми-1(Н. Коэффициенты аппроксимирующей кривой сопротивления деформации, определенные по предлагаемому методу, представлены в табл. 1.

Для определения сопротивления деформации структурных составляющих латуни на микротвердомере ПМТ-3 выполняли последовательные испытания по микровнедрению конических инденторов, изготовленных из твердого сплава на основе карбида вольфрама, отдельно в каждую структурную составляющую исследуемой латуни. С этой целью были выбраны инденторы с углами конусности 90 и 120°. Внедрение осуществляли в диапазоне нагрузок Р от 1 до 50 г. Коэффициенты аппроксимирующих кривых сопротивления деформации представлены в табл. 2.

Таблица 1

Коэффициенты аппроксимирующей кривой сопротивления деформации латуни ЛМцАЖКС

Коэффициенты аппроксимации в выражении сг5 =аА* Коэффициенты аппроксимации в выражении Критерий Фишера

а, МПа Ь \у, МПа 1 Ррасч Ртабл

1427,7 0,385 1285,7 1,62 30,22 6,25

Аппроксимация экспериментальных данных

Материал: 1- АМГ-6; 2-АД-1; 3- сталь55; 4- стальЮ; 5- МЧ; 6- ЛС59-1; 7- Н8Ж2К1; 8- ЫЬ.

Угол конусности:--90°;......-120°.

Рис. 4.

Таблица 2

Коэффициенты аппроксимирующих кривых сопротивления деформации структурных составляющих латуни ЛМцАЖКС

Коэффициенты Коэффициенты

Структурная аппроксимации аппроксимации Критерий

составляю- в выражении в выражении Фишера

щая СТУ = аА" Р = wh4

а, МПа Ъ w,H q Fрасч Fтабл

а - фаза 1083,9 0,3180 0,0027 2,48 52,11 3,73

а+р'- 1640 0,357 0,0004 3,72 19,61 3,73

колонии

силициды 5650 0,365 0,01 2,87 13,56 3,73

В результате сравнения полученных значений критерия Фишера РрЕ1:ч с его табличным значением FTaC„ для выражения I'-wh'1 судили о достоверности аппроксимации диаграмм вдавливания при 95%- ом уровне значимости.

Нарезка. Процесс нарезки резьбы был рассмотрен как локальное пластическое течение, при котором часть деформируемого металла обтекает резец и переходит в стружку, а другая часть деформируется под резцом и формирует деформационно - упрочненный поверхностный слой металла. Напряженное состояние в процессе нарезки резьбы моделировали с помощью FUCPLAST", при этом наибольший интерес для последующего анализа представляли материальные частицы, которые после прохождения резца оказываются на поверхности обрабатываемого материала. Изменение компонентов тензора напряжений для этих частиц вдоль траектории их движения в пластической области, разбитой на 10 этапов, в дальнейшем использовали для задания граничных условий при моделировании деформации мезообьема. На данном этапе решения задачи материал был наделен механическими свойствами латуни ЛМцАЖКС (см. табл.1).

Для прогнозирования ресурса пластичности и разрушения латуни при нарезке резьбы использовали феноменологическую теорию разрушения. При определении деформированного состояния и расчете поврежденности, накапливаемой в поверхностных слоях металла при резании, было использовано известное решение A.A. Богатова -О.И. Мижирицкого, полученное методом характеристик.

С целью определения прочностных свойств поверхностного слоя в процессе нарезки резьбы получено распределение контактной прочности по высоте профиля резьбы. Установлено, что по мере износа резьбы упрочненный при нарезке слой металла обновляется за счет основного металла, имеющего более низкие прочностные свойства. В результате уменьшается средняя контактная прочность резьбы а значит повышается ее износ.

В соответствии с двухуровневой концепцией осуществлена постановка данной задачи по определению НДС на мезоуровне с помощью ПК "COSMOS/M". Визуальное изучение поверхности продольного сечения шлифа

позволило условно выделить 3 участка преимущественной ориентации сили-цидных включений: горизонтальной, вертикальной и под углом 45 . С помощью статистического метода Монте- Карло для каждого из этих участков было получено по десять фотоснимков, форму и размеры структурных компонент которых использовали в дальнейшем для задания центральной ячейки I (см. рис.1). В итоге получали ансамбль из 9-ти мезоячеек, по наружному контуру которого задавали граничные условия, найденные в результате решения задачи на макроуровне в виде следующих зависимостей: охл =axx(t); оуу = ayy(t); ап = a/v(t);axy = axy(t), где время t отождествлялось с процессом пошаговых расчетов.

В результате выполненного расчета были получены поля распределения напряжений cry, сопротивления деформации as и степени деформации сдвига А для каждого ансамбля мезоячеек. Также было изучено распределение полученных параметров вдоль границы раздела фаз отдельно для наиболее характерных силицидов. Для прогнозирования возможного расслоения по границам фаз рассчитывали некоторую условную величину Q, характеризующую расслоение.

Накатка. Аналогично было осуществлено двухуровневое моделирование процесса накатки резьбы. В ходе моделирования на макроуровне вращающиеся ролики были заменены на внедряемый индентор, форма и размеры которого соответствовали профилю готовой резьбы. При внедрении гребней индентора происходило формирование профиля резьбы. Для облегчения сравнительного анализа были выбраны те же самые ансамбли мезоячеек. Задание граничных условий осуществляли в соответствии с результатами расчета компонент cr,j для материальной частицы, лежащей на оси симметрии формирующегося при накатке зуба. Выбор данной частицы был сделан в связи с тем, что при эксплуатации резьбы эти материальные частицы находятся в самых тяжелых условиях и испытывают максимальное воздействие сил трения и боковых усилий, возникающих в момент сцепления при переключении скоростей,

В результате расчетов получено, что при накатке степень деформации поверхностных слоев резьбы Л=0,75, что больше чем при нарезке (Л=0,45), Как и для случая нарезки резьбы, была оценена контактная прочность а* латуни на поверхности контакта по мере истирания резьбы при ее эксплуатации. В результате был сделан вывод, что по мере истирания происходит обновление поверхностных слоев за счет материала основного металла, имеющего более высокие прочностные свойства. В результате примерно на 25% увеличивается средняя контактная прочность ак резьбы кольца синхронизатора. Поврежден-ность поверхностного слоя при накатке резьбы (£>=0,07 значительно меньше поврежденное™ при нарезке резьбы (ю=0,15). Это объясняется знакопеременным характером процесса деформирования, а также наличием более благоприятной схемы НДС.

В соответствии с двухуровневой концепцией, также как и при нарезке резьбы, была осуществлена постановка задачи накатки резьбы на мезоуровне с получением данных о распределении напряжений показателя напряженного

состояния суТ и степени деформации сдвига Л по узлам каждого из ансамблей мезоячеек. Аналогично для достижения большей наглядности приведено распределение указанных параметров вдоль границы раздела фаз отдельно для наиболее характерных силицидов. С целью сравнительного анализа результатов, получаемых по существующей и предлагаемой в работе технологии, были выбраны те же характерные силициды, что и в предыдущем случае. Анализ результатов моделирования показал, что наиболее неблагоприятное НДС при нарезке резьбы имеют силициды, ориентированные под острым углом навстречу движения резца.

Таким образом, в результате математического моделирования была показана возможность получения резьбы накаткой вместо нарезки. При этом достигается более высокий уровень упрочнения резьбы при меньшей величине по-врежденности.

В отличие от традиционного подхода, основанного на предварительном осреднении вероятностных представлений о внутреннем строении материала с привлечением теории случайных функций, в данной работе был использован метод ситуационного моделирования. В этом случае сразу рассматривали реальные структурные составляющие, за счет чего удавалось учесть влияние расстояния между силицидными включениями, их форму, размеры, топологию границ связи. При прогнозировании величины Л для каждой структурной составляющей после моделирования деформации 30-ти ансамблей мезоячеек был проведен специальный статистический анализ, суть которого сводилась к нахождению доверительного интервала для полученной оценки истинного значения накопленной степени деформации в виде математического ожидания. В результате был сделан вывод о том, что в процессе накатки резьбы силицидные включения деформируются в меньшей степени, а основная деформация реализуется за счет пластичной матрицы.

Исследование разрушения силицидов. Закономерности разрушения силицидов изучали при осадке образцов в форме параллелепипеда с квадратным поперечным сечением. Осадку образцов производили в несколько этапов с небольшими значениями величины деформации. После каждого этапа деформирования образцы изучали на металлографическом микроскопе. Наблюдали форму, размеры, а также характер возникающих дефектов и их развитие в зависимости от величины деформации.

На каждой стадии осадки анализировали по 20 полей зрения, видимых в окуляр микроскопа. Для каждого поля зрения определяли распределение силицидов по четырем условно выделенным фракциям и число силицидов, поврежденных трещинами. В образовании мелких силицидов участвует марганец, химический состав которых может быть описан формулой №5813, а в состав силицидов крупных размеров дополнительно входит железо (химическая формула (Мп,Рс)551з). В работе данные включения называли соответственно марганцовистыми и железосодержащими.

На каждом этапе деформирования рассчитывали долю разрушенных силицидов Пр. Было показано, что определяющим фактором разрушения силицидов при одной и той же степени деформации Лс является их состав (рис.5). Это

позволяет считать, что железосодержащие включения при одинаковых условиях деформирования более подвержены разрушению, чем марганцовистые силициды.

Изменение доли разрушенных силицидов Пр Зависимость доли разрушенных силицидов Пр от степени деформации Лс от величины поврежденности а>

/1 :

s / —" r~4 1----- ------1-------

Р П

II % 100

0i 60 »' ад " 20

¡ i 5 ) i 1 i 1 1

i J f —Ti P-f

\\h í

i / i 1 I 1

ü/ i | ; I ]

И i M !

8а

0 01 01 0! о» А,

Железосодержащие силициды: 1 -столбчатые; 2 - глобулярные.

Марганцовистые силициды: 3 -столбчатые; 4 - глобулярные. Рис.5.

0 0.02 0.0« 006 0 08 01 012 0-14 0.16 0.18 о Марганцовистые силициды: 1 -столбчатые; 2 - глобулярные. Железосодержащие силициды: 3 -столбчатые; 4 - глобулярные. Рис.6.

Используя полученную ранее диаграмму пластичности, было рассчитано накопление поврежденности со в процессе осадки образцов и найдена зависимость со=со(Л). Последнюю с учетом связи ПР(Л) перестраивали в зависимость вида Пр(ш) (рис.6). Анализ кривой Пр(са) показал, что разрушение хрупких включений всех фракций происходит уже при малых значениях величины поврежденности образца в целом.

Результаты исследований были переданы на АООТ "Металлургический холдинг", где были использованы при корректировке химического состава сплава в технических условиях на поставку трубной заготовки. Снижение содержания железа до 1,5-2,0% позволило уменьшить количество железосодержащих силицидов с целью улучшения деформируемости и обрабатываемости латуни.

В четвертой главе представлены материалы, полученные автором в рамках комплексного исследования свойств и структурных изменений, происходящих в холоднодеформированной патентированной проволоке при больших деформациях. Несмотря на то, что патентирование стали известно давно, до сих пор остается дискуссионным вопрос о причинах высокой деформационной способности углеродистой стали в патентированном состоянии.

Для проведения экспериментальной части исследования были выбраны две углеродистые стали: с 0,24 (сталь25) и 0,70%С (сталь 70). Проволока диаметром 2,6 мм была получена по серийной технологии многопроходного волочения с патентированием на промежуточных и готовом размерах. После терми-

ческой обработки патентироваиную проволоку деформировали в лабораторных условиях: холодную деформацию осуществляли с суммарными обжатиями 99,2 и 97% без промежуточной термообработки для сталей с 0,24 и 0,70%С соответственно до момента, когда невозможно было дальнейшее волочение. Образцы для экспериментов отбирали после каждого прохода. Всего в ходе исследования были проведены испытания на растяжение, кручение и изгиб. Выполнен анализ изменения следующих параметров: относительного сужения V|/, отношения -¡"г^-, временного сопротивления ст», погонного угла закручивания <рр, пластичности Ар, числа циклов изгиба до разрушения Np, коэффициента Менсона -Коффина у. В результате анализа полученных результатов были выявлены три стадии изменения показателей механических свойств.

Сопротивление деформации изучали на образцах диаметром 2,6 мм в исходном недеформированном состоянии при растяжении на универсальной испытательной машине ZDMU-10t при скорости нагружения 6 мм/мин. Исследования проводили с использованием метода обратной экстраполяции Лоде, а экспериментальные данные аппроксимировали степенным законом Холломона. Экспериментальные исследования для построения диаграммы пластичности проводили на универсальной установке УВД-ЮМ. Расчет поврежденное™ осуществляли, используя нелинейный вариант феноменологической теории в редакции A.A. Богатова, модель напряженно-деформированного состояния металла при волочении и программу WIRE для анализа поврежденности при многопроходном волочении. Рассчитанное значение со для проволоки, подвергнутой предельной деформации, когда волочение приходилось прекращать из-за обрывов проволоки, оказалось для обеих сталей приблизительно одинаковым - 0,37...0,38.

Кроме того, выполнили экспериментальное исследование поврежденности путем изучения изменения плотности проволоки при деформации и фрактогра-фическим методом. Изменение плотности металла образцов проволоки определяли методом тройного гидростатического взвешивания на весах ВЛР-200. В качестве рабочей жидкости использовали тетрабромэтан С2Н2ВГ4, имеющий плотность 2960 кг/м3 при 25°С. Замеры проводили для образцов, вырезанных из проволоки после каждого прохода волочения как непосредственно после деформации, так и после вакуумного отжига, проведенного при температуре 980°С в течение четырех часов. Измерение и контроль текущей плотности жидкости ре ■ гулярно производили путем взвешивания эталона, в качестве которого в каждом случае принимали образцы сталей в исходном недеформируемом состоянии. Усреднение измерений производили по результатам двукратного взвешивания каждой серии образцов, при этом каждый образец взвешивался по 4 раза. Расчетная точность измерений плотности составляла ±0,003 8кг/м3.

При исследовании поврежденности фрактографическим методом были сделаны снимки изломов на разных стадиях деформации на электронном сканирующем микроскопе. Характер изменения плотности по проходам волочения в результате сравнения его с результатами, полученными на электронном сканирующем микроскопе, хорошо объясняется процессами зарождения трещин и залечивания пор внутри металла. Участки интенсивного снижения плотности

совпадают с возникновением в проволоке микродефектов, незалечиваемых отжигом.

Сравнивая изменение механических свойств проволоки по переходам волочения с результатами исследования поврежденное™, были определены значения логарифма коэффициента вытяжки (1пХ.х), при которых обнаруживаются некие особенности изменения механических свойств, которые близки к деформации, свыше которой в деформируемой проволоке возникают незалечиваемые остаточные микродефекты. Прогнозируемая феноменологической теорией разрушения эта же величина, исходя из критерия ю =0,24-0,3, равна (1пА.е) =3,0-г3,6 для стали 25 и (1пХе) =2,0+2,3 для стали 70. Эти величины совпадают с началом третьей стадии изменения механических свойств, что может быть использовано в производственных условиях для оценки предельной деформации до термообработки. По изменению рассчитанной величины коэффициента исчерпания запаса прочности к} был сделан вывод, что наиболее вероятной причиной невозможности продолжения волочения вследствие обрывов является высокое напряжение волочения.

Численное моделирование волочения патентированной проволоки из стали 70 осуществляли в соответствии с развиваемой в работе двухуровневой концепцией решения краевых задач пластической деформации структурно-неоднородных материалов. Для моделирования деформации была выбрана сталь 70, являющаяся представителем сталей с перлитной структурой. Постановка данной задачи на первом масштабном уровне была осуществлена с помощью ПК"РЬА8Т". В итоге решения были получены поля распределения параметров НДС по всему сечению материала.

В процессе патентирования происходит распад аустенита с получением тонкопластинчатого перлита (сорбита патентирования) с толщиной цементит-ных пластин порядка 0,01ч-0,02мкм и толщиной ферритных промежутков Д» 0,1+0,2 мкм. Для такой мелкодисперстной структуры не удавалось получить механические свойства ее структурных компонент даже с использованием предлагаемой методики определения определяющих соотношений, так как не удавалось произвести внедрение конического индентора в столь тонете пластинки и получить отпечаток, который должен быть в 5*6 раз меньше толщины пластинок. Для решения этой задачи использовали результаты работы Б.М.Бронфина, согласно которым для описания деформации двухфазных материалов обычно применяют две модели: равных деформаций и равных напряжений. Кроме того, при неоднородной деформации феррита и перлита вводили отношение деформации перлита еп к деформации выделенного избыточного феррита Бф' между перлитными зернами, изменяющееся в процессе деформирования. Кривую упрочнения цементита для данной мелкодисперсной пластинчатой структуры перлита стали 70 было решено получать по предложенному в работе методу, проводя внедрение алмазной пирамиды в цементит заэфтекто-идного чугуна. Кроме того, по этому же методу была получена кривая упрочнения для перлита в целом. Свойства ферритной составляющей находили последовательно для представительных объемов с вертикальной, горозонтальной

и наклонно-сходящейся ориентацией цементитных пластин; при этом использовали соответственно метод равных деформаций, равных напряжений и усредненные данные, полученные по этим методам.

Постановку этой же задачи на мезоуровне осуществляли в рамках ПК "COSMOS/M", при этом материал рассматривали как кусочно-однородный континуум, представляющий собой чередование определенно ориентированных пластинок цементито-ферритной смеси. Граничные условия задавали в виде временных кривых нагрузки, полученных с учетом расчетных данных из решения краевой задачи на макроуровне для материальной частицы, лежащей на оси симметрии.

О характере перераспределения деформации между структурными составляющими в каждом представительном объеме судили по данным табл.3.

Таблица 3

Средние значения степени деформации сдвига Л структурных составляющих

Ориентировка

Горизонтальная Вертикальная Наклонная под углом 45°

Цементит 1,08 0,93 0,1

Феррит 11,25 11,77 11,67

В результате постановки и решения задачи на мезоуровне установлено, что в сорбите патентирования имеет место крайне неоднородное распределение деформации по структурным составляющим. Подавляющая часть ее приходится на мягкую ферритную фазу. Наиболее неблагоприятное НДС имеют пластинки цементита, ориентированные перпендикулярно и параллельно оси волочения проволоки, вследствие чего они способны разрушаться даже при незначительной деформации проволоки.

В результате моделирования деформации сорбита показано, что цемен-титные пластины, исходно ориентированные под углом к оси волочения, испытывают жесткий поворот, поэтому они претерпевают при волочении меньшую пластическую деформацию даже при больших значениях коэффициента вь-тяжки, что может являться одной из причин высокой деформационной способности патентированной высокоуглеродистой стали при волочении.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Развита двухуровневая концепция для реализации структурно-феноменологического подхода при решении задач пластической деформации структурно-неоднородных материалов, в соответствии с которой на первом (макро) масштабном уровне решается задача для изотропного конти-

нуума, а на втором (мезо) масштабном уровне решается задача для материальных частиц материала, имеющих внутреннюю структуру.

2. Для расчетов НДС на мезоуровне предложено использовать ситуационное моделирование совместно со статистическим методом Монте-Карло, при этом достигается случайный выбор ряда полей зрения при металлографическом анализе и создание на их основе геометрических аналогов для компьютерного моделирования деформации. Анализ результатов моделирования позволяет учесть влияние разнообразия форм, размеров и взаимного расположения структурных составляющих. О возможном расслоении межструктурных границ предложено судить по формоизменению вводимого в рассмотрение межструктурного слоя с промежуточными свойствами.

3. Разработан метод определения функции сопротивления деформации металла по результатам испытаний на внедрение конического индентора. Точность метода проверена при исследовании ряда сталей и сплавов. С помощью разработанного метода впервые определены функции сопротивления деформации для латуни ЛМцАЖКС и ее структурных составляющих: а - фазы, а+Р'-колоний и силицидов, а также для структурных составляющих стали 70 -перлита, цементита и феррита.

4. С помощью двухуровневой концепции для реализации структурно- феноменологического подхода при моделировании деформации структурных составляющих латуни ЛМцАЖКС и деформации сорбита патентированной стали 70 установлены закономерности влияния формы, размеров и взаимного расположения структурных составляющих на их НДС.

5. Осуществлено моделирование и исследована деформируемость латуни ЛМцАЖКС и ее составляющих при формировании резьбы. В результате было установлена возможность замены нарезки резьбы накаткой при изготовлении колец синхронизатора коробки передач автомобиля ВАЗ-2110. При этом достигается более высокий уровень упрочнения резьбы при меньшей величине накопленной поврежденности.

6. Установлено, что железосодержащие силициды, по сравнению с марганцовистыми, менее пластичны и более склонны к разрушению при формировании резьбы. Это позволило рекомендовать уменьшение содержания железосодержащих силицидов в латуни ЛМцАЖКС, на основании чего на АООТ "Металлургический холдинг" данные рекомендации были использованы при разработке технических условий на трубную заготовку 69,5x51 мм с уменьшением содержания железа в латуни с 2,0^2,5% до 1,54-2,0%.

7. Осуществлено многопроходное волочение проволоки с суммарными обжатиями 99,2 и 97% без промежуточных термообработок для сталей с 0,24 и 0,70%С соответственно. Выполнено комплексное исследование механических свойств проволоки после каждого прохода волочения. Методом фракто-графического анализа изучена морфология деформационных микродефектов в проволоке, проанализировано изменение плотности проволоки после волочения и отжига. В ходе анализа полученных результатов было выделено три стадии в изменении показателей механических свойств. Установлено, что начало третьей стадии изменения механических свойств соответствует возник-

новению в деформируемой проволоке микродефектов, незалечиваемых отжигом.

8. В результате постановки и решения задачи на мезоуровне установлено, что в сорбите патентирования имеет место крайне неоднородное распределение деформации по структурным составляющим. Подавляющая часть ее приходится на мягкую ферритную фазу. Наиболее неблагоприятное НДС имеют пластинки цементита, ориентированные перпендикулярно и параллельно оси волочения проволоки, вследствие чего они способны разрушаться даже при незначительной деформации проволоки. В результате моделирования деформации сорбита показано, что цементитные пластины, исходно ориентированные под углом к оси волочения, испытывают жесткий поворот, поэтому они претерпевают при волочении незначительную пластическую деформацию даже при больших значениях коэффициента вытяжки, что может являться одной из причин высокой деформационной способности патентиро-ванной высокоуглеродистой стали при волочении.

Диссертация является научной квалификационной работой, результаты

которой можно классифицировать как новое решение задач пластической деформации структурно-неоднородных материалов, имеющей существенное значение для теории обработки давлением.

Публикации по теме диссертации

1. Смирнов C.B., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Швейкин В.П. Определение коэффициентов в функциональной зависимости сопротивления деформации по результатам вдавливания конического индентора // Металлы, №6, 1998. -С.91-94.

2. Влияние больших пластических деформаций на физико-механические свойства патентированной проволоки / C.B. Грачев, C.B. Смирнов, А.Н. Солошенко и др. // Механизмы деформации и разрушение перспективных материалов. Труды 35-го семинара "Актуальные проблемы прочности" Псков: Межгосударственный совет по физике прочности и пластичности, 1999. Т.2. -С.403-408.

3. Грачев С. В., Смирнов С. В., Рыковская Н. А, Солошенко А. Н. Исследование свойств патентированной проволоки на пределе переупрочнения // Перспективные материалы и технологии: Электронный межвузовский сборник научных трудов ВЕСТНИК УГТУ-УПИ №1.УГТУ, 1998.

4. Смирнов C.B., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Пугачева Н.Б. Моделирование деформации структурно-неоднородных материалов на мезоуровне // Проблемы пластичности в технологии: Тезисы II Международной конференции (г. Орел, 14-17 октября 1998 г.). Орел: изд. ОГТУ, С.73-74

5. Смирнов C.B., Солошенко А.Н., Пугачева Н.Б. Исследование микродеформации фазовых составляющих сплава ЛМцАЖКС Н Двенадцатая зимняя школа по механике сплошных сред: Тезисы докладов (Пермь 25-31 января 1999) Пермь: УрО РАН ИМСС, -С.286.

6. Смирнов C.B., Солошенко А.Н., Пугачева Н.Б. Исследование и моделирование напряженно-деформированного состояния микронеоднородного мате-

риала // Механика микронеоднородных материалов и разрушение: Тезисы докладов Всероссийского научного семинара -Пермь: ПермГТУ, 1999. -С.46.

7. Солошенко А.Н., Смирнов C.B., Пугачева Н.Б. Моделирование напряженно - деформированного состояния и поврежденности структурно- неоднородного материала //Всероссийская конференция молодых ученых "Математическое моделирование физико-механических процессов" Тезисы докладов (Пермь - Кунгур 30 сентября - 2 октября 1999) -Пермь: ПермГТУ, С.23.

8. Построение диаграмм упрочнения субмикрокристаллического титана ВТ 1-0 по результатам внедрения конического индентора./ C.B. Смирнов, П.Б. Пугачева, А.Н. Солошенко и др.//Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов: тезисы докладов 13-го международного семинара. Екатеринбург, 1999. -С.70.

9. Влияние деформации и отжигов на механические свойства углеродистой стали с СМК структурой. /C.B. Грачев, C.B. Смирнов, А.Н. Солошенко // Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов: тезисы докладов 13-го международного семинара. Екатеринбург, 1999. -С.81.

10. Смирнов С.В, Солошенко А.Н., Сомова В.М. Исследование свойств па-тентированной проволоки на пределе переупрочнения. // Неразрушающий контроль и диагностика: тезисы докладов 15-ой российской конференции. Т. 1.Москва, 1999. -С.398.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Солошенко, Алексей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 .ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 .Неоднородные материалы и их классификация.

1.1.1 Масштабные уровни пластической деформации.

1.2.Постановка и решение краевых задач теории ОМД.

1.2.1.Основные гипотезы и постановка краевой задачи теории пластичности.

1.2.2. Методы решения краевых задач по определению НДС для изотропных материаллов.

1.2.3. Особенности решения краевых задач для структурно неоднородных материалов. Методы решения.

1.2.4. Исследование деформации композиционных материалов в процессах ОМД.

1.3.Методы исследования сопротивления деформации.

ВЫВОДЫ.

2. РАЗВИТИЕ СТРУКТУРНО-ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ.

2.1. Двухуровневая концепция.

2.2. Геометрическая модель структуры.

2.3. Программное обеспечение для компьютерного моделирования.

2.3.1. Программный комплекс "PLAST".

2.3.2. Программные комплексы "GEOSTAR" и "COSMOS/M".

2.3.3. Решение тестовых задач.

2.4. Метод исследования сопротивления деформации.

ВЫВОДЫ.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ И ПОВРЕЖДЕННОСТИ ЛАТУНИ

ЛМцАЖКС.

3.1. Постановка задачи исследования.

3.2. Исследование сопротивления деформации латуни и ее структурных составляющих.

3.3. НДС и поврежденность при формировании резьбы.

3.3.1. Нарезка резьбы.

3.3.2. Накатка резьбы.

3.4. Статистическое исследование деформации структурных составляющих.

3.5. Исследование разрушения силицидов.

ВЫВОДЫ.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ УГЛЕРОДИСТОЙ ПАТЕНТИРОВАННОЙ СТАЛИ.

4.1. Постановка задачи исследования.

4.2. Материал для исследования.

4.3 Изменение механических свойств проволоки по переходам волочения.

4.4 Деформационные свойства и поврежденность металла.

4.4.1. Определение пластичности.

4.4.2. Экспериментальное изучение поврежденности.

4.5. Моделирование деформации сорбита.

4.5.1 Исследование НДС сорбита на макро уровне в процессе волочения проволоки.

4.5.2.Сопротивление деформации структурных составляющих сорбита.

4.5.3.НДС структурных составляющих сорбита.

ВЫВОДЫ.

Введение 2000 год, диссертация по металлургии, Солошенко, Алексей Николаевич

Традиционно в теории ОМД для решения краевых задач используется гипотеза об однородном деформируемом материале, обладающем усредненными свойствами, которые определяются при испытаниях образцов, изготовленных из этого материала. Для описания изменения свойств материала при деформировании развиваются феноменологические теории поврежденности и упрочнения, развиваемые в работах B.JI. Колмогорова, Г.Д. Деля, В.А. Огородникова, А.А. Богатова, C.B. Смирнова, Е.Г. Зудова, Б.А. Мигачева и др.

Значительный опыт решения краевых задач упругих и малых упруго-пластических деформаций накоплен в механике композитов, где, в частности, под влиянием пионерских работ С.Д. Волкова развит структурно- феноменологический подход, связывающий решение задач на макро и мезоуровнях.

При таком подходе одной из главных проблем является задача нахождения адекватных определяющих соотношений для каждой структурной составляющей. Если для искусственных структурно-неоднородных материалов механические свойства для компонент могут быть получены в макро испытаниях (разрушающих экспериментах на растяжение, сжатие, кручение и т.д.), то для сталей и сплавов, размеры структурных составляющих которых исчисляются десятками микрон, изготовить образец и осуществить аналогичные испытания не представляется возможным. Кроме того, выделенный из своей естественной среды компонент теряет влияние "соседей", которое согласно теории принципа ближнего порядка является определяющим в процессе деформирования материала как целостной системы. Отсюда возникает необходимость определения свойств структурных компонент локально, в их реальном окружении.

Научная новизна.

2. Разработан метод определения функции сопротивления деформации по результатам испытаний при внедрении конического индентора. Этим методом определено сопротивление деформации ряда сталей и сплавов, а также структурных составляющих латуни ЛМцАЖКС (а- фазы, ос+Р"- колоний и силицидов), феррита и цементита в сорбите патентированной стали 70.

Практическая значимость

3. На основании результатов комплексного исследования механических свойств при волочении патентированной проволоки из сталей с содержанием 0,24 и 0,70% углерода были выявлены три стадии их изменения по мере увеличения деформации. Начало третьей стадии соответствует возникновению в деформируемой проволоке микродефектов, незалечиваемых отжигом, что необходимо учитывать при разработке технологии изготовления проволоки.

Реализация результатов работы На основании выполненного исследования деформируемости силицидов в латуни ЛМцАЖКС были даны рекомендации по изменению химического состава и микроструктуры сплава, которые были использованы на АООТ "Металлургический холдинг"(г. Ревда) при разработке технических условий на трубную заготовку диаметром 69,5x51 мм, предназначенную для изготовления колец синхронизатора 2108-1701164 коробки передач автомобиля ВАЗ-2110 на АО"АВТОВАЗ". Данные рекомендации предусматривают уменьшение содержания железа в латуни с 2,0-ь2,5% до 1,54-2,0%.

Достоверность научных результатов и выводов обоснована применением известных уравнений механики сплошных сред, прикладных комплексов ПК"РЬА8Т" и ПК"С08М08/М", основанных на использовании универсального численного метода конечных элементов, а также совпадением результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация результатов работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на II международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии" (Орел, 1998); 12-ой зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1999); VIII Международном семинаре "Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов (Екатеринбург, 1999); Всероссийском научном семинаре "Механика микронеоднородных материалов и разрушение", посвященном памяти С.Д. Волкова (Екатеринбург, 1999); XXXV семинаре Межгосударственного координационного совета по физике прочности и пластичности материалов "Актуальные проблемы прочности" (Псков, 1999); 15-ой Российской конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (Москва, 1999); Всероссийской конференции молодых ученых "Математическое моделирование в естественных науках"(Пермь, 1999).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных научных работ.

Объем и структура работы.

Заключение диссертация на тему "Разработка метода моделирования напряженно-деформированного состояния при обработке давлением структурно-неоднородных материалов"

выводы

1. Осуществлена постановка и решение задачи по определению НДС с помощью ПК "PLAST" при нарезке и накатке резьбы. На основании результатов исследования деформационных свойств и анализа деформируемости установлено, что формирование резьбовой поверхности на кольце синхронизатора может быть осуществлено накаткой взамен нарезки. При этом достигается более высокий уровень упрочнения материала профиля резьбы при меньшей величине поврежденности.

2. Определены функции сопротивления деформации для латуни ЛМцАЖКС и ее структурных составляющих а - фазы, a+ß - колоний и силицидов.

3. С помощью структурно-феноменологического подхода и ситуационного моделирования осуществлено на мезоуровне исследование НДС структурных составляющих латуни. Для выбора структуры мезоячеек использован статистический метод Монте-Карло. Анализ результатов моделирования показал, что наиболее неблагоприятное НДС при нарезке имеют силициды столбчатой формы, ориентированные под острым углом на встречу движения резца.

4. Установлено, что разрушение силицидов происходит уже при малых значениях поврежденности ю в деформированной латуни, поэтому фактором, определяющим деформируемость сплава ЛМцАЖКС, является пластичность матрицы.

5. Установлено, что железосодержащие силициды, по сравнению с марганцовистыми, менее пластичны и более склонны к разрушению при формировании резьбы. Это позволило рекомендовать уменьшение содержания железосодержащих силицидов в латуни ЛМцАЖКС, на основании чего на АООТ "Металлургический холдинг" данные рекомендации были использованы при разработке технических условий на трубную заготовку 69,5x51 мм с уменьшением содержания железа в латуни с 2,0-2,5% до 1,5-ь2,0%.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ УГЛЕРОДИСТОЙ ПАТЕНТИРОВАННОЙ СТАЛИ

4.1. Постановка задачи исследования

Патентированная холоднотянутая проволока со структурой тонкопластинчатого сорбита является материалом, на котором достигнуты самые высокие значения технологической прочности (порядка 5000 - 52000 МПа). Это объясняется уникальной способностью тонкопластинчатого сорбита патентирования к деформации и деформационному упрочнению.

Несмотря на то, что имеется очень большое количество работ, посвященных как исследованию структуры пластинчатого перлита разной степени дисперсности, так и поведению такой структуры при деформации, физическая сущность процессов, происходящих при деформации и отжиге тонкопластинчатой феррито-карбидной смеси в патентированной стали остается неясной. Особенно это касается больших степеней деформации, при которых происходит падение пластичности холоднодеформированной проволоки. В то же время повышение ресурса пластичности, достижение больших предельных деформаций лежит в основе получения проволоки сверхвысокой прочности. Представленные в данном разделе материалы являются результатами, полученными автором, в рамках комплексного исследования свойств и структурных изменений, происходящих в холоднодеформированной патентированной проволоке при больших деформациях, в том числе и на стадии "перенаклепа". Автор сделал попытку выяснить физические процессы, ответственные за потерю пластичности холоднотянутой проволоки при предельных степенях деформации. При этом деформируемая тонкопластинчатая феррито-карбидная смесь рассматривается как единый ансамбль, в котором пластинки феррита и цементита не только взаимосвязаны, но и оказывают сложное влияние друг на друга в процессе деформации. Комплексное исследование выполнялось по плану совместной работы УГТУ-УПИ (кафедры ОМД и металловедения) и ИМАШ УрО РАН.

Ю.Я. Мешков, Г.С. Меттус [151] сделали вывод о существовании характерных стадий изменения структуры и свойств при волочении стальной проволоки. На первой стадии упрочнения, когда суммарное обжатие не превышает 30-40%, происходит интенсивное накопление дефектов в феррите в виде увеличения плотности дислокаций, дробления цементита, зарождения первых трещин в участках перлита. При последующем деформировании (суммарное обжатие 45-85%) пластичность начинает улучшаться, что объясняется формированием текстуры и ячеистой дислокационной субструктуры. Но по достижению некоторого предела начинает сказываться вредное влияние большого количества дислокационных скоплений, преводящих к резкому охрупчиванию проволоки. Это известное явление, характеризующее начало третьего этапа деформирования, называется перенаклепом [152] или пределом переупрочнения. На практике в этом случае происходит резкая потеря пластических свойств, вследствие чего проволока не поддается деформации волочением и обрывается при выходе из волок.

В данной работе ставилась задача достижения этого предела переупрочнения проволоки и изучения механических свойств и поврежденности, а также задача моделирования трансформации цементитных пластин в процессе волочения.

Применение других способов получения больших деформаций, например путем раздавливания, в данном случае не применимо, так как при этом разрушается естественный композит, образованный при волочении тонкопластинчатого сорбита.

4.2. Материал для исследования

При производстве высокопрочной проволоки из углеродистых сталей применяется процесс патентирования, обеспечивающий как высокую пластичность при волочении, так и получение высоких прочностных свойств в готовом продукте. Впервые в СССР в 1922 году С. С. Штейнбергом [153,154] совместно с Н. Ф. Андриановым и П. Ю. Забалуевым была разработана технология патентирования стальной проволоки на Белорецком сталепроволочном заводе.

Для проведения экспериментальной части исследования были выбраны две углеродистые стали: с 0,24 (сталь25) и 0,70%С (сталь 70). Химический состав сталей приведен в табл.4.1. Исходный материал для исследований был предоставлен проф. С. В. Грачевым и асп. А.Ю. Рыковской (кафедра металловедения УГТУ).

Проволока диаметром 2,6 мм была получена по серийной технологии многопроходного волочения с патентированием на промежуточных и готовом размерах. Режим патентирования - нагрев в аустенитную область в проходной печи с температурой зон: 1100 ± 50°С, 1000 ± 50°С и 900 ± 50°С, переохлаждение в ванне с расплавом свинца до 500 ± 50°С и выдержка 30 с в районе перлитного превращения [155,156,180], при этом получается тонкодисперсная пластинчатая, относительно однородная ферритоцементитная смесь. Именно такая структура наиболее благоприятна для волочения проволоки и ее называют сорбитом патентирования [156, 180, 183,184].

После термической обработки патентированные заготовки были подвергнуты волочению в лаборатории кафедры ОМД: до диаметра 0,52 мм на волочильном стане барабанного типа с диаметром барабана 550 мм; до диаметра 0,39 и 0,48 мм на волочильном стане линейного типа для сталей с 0,24 и 0,70%С соответственно; при меньшем диаметре проволоки волочение осуществляли вручную [157]. Маршруты волочения проволоки приведены в табл. 4.2.

164

Библиография Солошенко, Алексей Николаевич, диссертация по теме Обработка металлов давлением

1. Бабушкин Г.А., Буланов В .Я., Синицкий И.А. Металлические композиты: Введение в феноменологическую теорию. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987.312с.

2. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф., Иванчин А.Г. Структурные уровни деформации твердых тел.// Известия вузов . Физика. 1982. - Вып.25.-№6.-С.5-27.

3. Панин В.Е. Физические основы мезо/механики пластической деформации иразрушения твердых тел. // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск: Наука, 1995. -Т.1. - С.7-49.

4. Владимиров В.И., Романов А.Е. Включения в кристаллы Ленинград, наука, 1985. 223 с.

5. Слоистые металлические композиции. / И.Н. Потапов, В.Н. Лебедев, А.Г. Кобел ев и др.: Учебн. пособие. -М: Металлургия, 1986. 216с.

6. Лашко Н.Ф., Лашко-Аванян C.B. Металловедение сварки. -М.: Машгиз, 1954. 272с.

7. Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов / В.В.Мошев, А.Л.Свистков, О.К.Гаришин и др. УрО РАН, Институт механики сплошных сред. Екатеринбург, 1997. С.508

8. Вильдерман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов A.A. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов./ Под ред. Ю.В. Соколкина -М.: Наука, Физматлит, 1997. -288 с.

9. Залазинский А.Г. Математическое моделирование процессов обработки давлением структурно- неоднородных материалов. -М: Наука, 1990. -С.88.

10. Г.Э. Аркулис О расширении производства и применения биметаллов и других слоистых металлов / Теория и практика производства метизов, Вып. 10. Межвузовский сб. Свердловск, Изд- во УПИ им. С.М. Кирова, 1982. -С.3-4.

11. П.Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. 255с.

12. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики. // Физическая мезомеханика. 1998.Т.1. - №1-С.5-22.

13. И.Макаров П.В. Подход физической мезомеханики к моделированию процессов деформации и разрушения // Физическая мезомеханика. 1998.Т.1. - №1-С.61-81.

14. M.Beygelzimer Y.E., Spuskanyuk A.V. The thick yield surface: idea and approach for investigating its structure Philosophical Magazine A, 1999, Vol.79, №.10, p.2437-2459.

15. Конева H.A., Козлов Э.В. Физическая природа стадийности пластической деформации // Изв. вузов, -Физика -1990 .-№2. С.89-106.

16. Котрелл А.Х., Дислокации и пластическое течение в кристаллах. -М: Метал-лургиздат, 1958. 267с.

17. Рид В.Т. Дислокации в кристаллах. -М: Металлургия, 1957. 279с.

18. Фридель Ж. Дислокации. -М.: Мир, 1967. 643с.

19. Лихачев В.А., Хайров Р.Ю. Введение в теорию дислокаций. -Л: Изд-во ЛГУ, 1975. 183с.

20. Новиков И.И., Дефекты кристаллического строения металлов. -М: Металлургия, 1983. 232с.

21. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. -М: Металлургия, 1986. 224с.

22. Панин В.Е., Лихачев В.А, Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. -Новосибирск: Наука, 1985. 229с.

23. Zhou S.J., Lomdahl P.S., Thomson R., Holian B.L. Dynamic crack processes via molecular dynamics// Phys. Rev. Let. -1996. V.76.- №13. - p.2318-2321

24. Волков С.Д., Ставров В.П. Статистическая механика композитных материалов. -Минск: Изд-во Белорус, гос. ун-та, 1978. 206 с.

25. Соколкин Ю.В., Ташкинов A.A. Механика деформирования и разрушения структурно неоднородных тел. М.: Наука, 1984. 116с.

26. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. -М.: Металлургия, 1986. 688 с.

27. Давиденков H.H., Спиридонова Н.И. Анализ напряженного состояния в шейке растянутого образца. //Заводская лаборатория, 1945. № 6. -С. 583-595.

28. Михлин С.Г. Численная реализация вариационных методов. -М.: Наука, 1966. 435 с.

29. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. -М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. 400 с.

30. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. Учебное пособие для вузов. -М.: Металлургия, 1983. 352с.

31. Зенкевич О.З. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. М: Мир, 1975. 542с.

32. Миленин A.A. Применение метода граничных элементов для решения некоторых задач теории прокатки Металлы, -№5, 1997. -С.43-47.

33. Кравчук A.C., Найборода В.П., Ургумцев Ю. С. Механика полимерных и композиционных материалов. -М: Наука, 1985.304 с.

34. Волченок В.Ф. Моделирование свойств полидисперсных структур. Минск: Навука i тэхшка, 1991.193с.

35. Кристенсен Р. Введение в механику композитов. -М.: Мир, 1984.336с.

36. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.:1978.

37. Voight W. LehrBuch der Kristallphysik. Berlin: Teubner, 1928.962. S.

38. Reuss A. Berechnung der Fliessgrense von Mischkrisalline aut Grund der Plastizitatsbedingung fur Einkristall // Z/ Andew. Math. Mech. 1929. V.9. N.4, P.49-64.

39. Хашин 3., Розен Б., Упругие модули материалов, армированных волокнами // Прикладная механика. -М.: Мир, 1964. -№2. -С. 71-82.

40. Хилл Р. Упругие свойства составных сред: некоторые теоретические принципы // Механика: Сб, пер. -1964. -Т.87. №5. -С.127-143.

41. Aizicovici S., Aron М. A variational theorem in the linear theory of mixtures of two elastic solids: The quasistatic case, Acta mech., 1977, vol. 27, №1/4, p.275-280.

42. Hashin Z. Theory of mechanical behavior of heterogeneous media. Appl. Mech. Rev., 1964, vol.l7,p.l.

43. Лифшиц И.М., Розенцвейг Л.Н. К теории упругих свойств поликристаллов .// Ж. эксперим. и теор. физ. 1946. - Т. 16, вып.11. - С. 967-980.

44. Волков С.Д. Статистическая теория прочности. М.: Машгиз, 1960. 175с.

45. Композиционные материалы. Т.2. Механика композиционных материалов./ Под ред. Дж. Сендецки -М.: Мир, 1978. 564 с.

46. Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. -Киев: Наук, думка, 1985. 304с.

47. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетере Г.А. Сопротивление полимерных и композиционных материалов. -Рига: Зинатне,1980. 572 с.

48. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. 304 с.

49. Beran М. Statistical continuum theories. N.Y.: Intersci. Publ., 1968. 493p.

50. Горбачев В.И. Эффективные механические характеристики неоднородных тел с периодической структурой. В кн.: Упругость и неупругость. - М.: Изд-во МГУ, 1977. вып.5. -С.7.-11.

51. Богачев H.H., Вайнштейн А.А, Волков С.Д. Статистическое металловедение -М.: Металлургия 1984, 176 с.

52. Григорян С.С. Об осреднении физических величин.// Докл. АН СССР. -Т.254,№4, 1980, -С.1081-1085.

53. Макаров П.В.// Изв. вузов. Физика. -1992.-№4. -С.42-58.

54. Иванов Д.С., Иванов С.Г. К статистическому описанию структуры двухком-понентных композитов. Тезисы докладов Всероссийского научного семинара "Механика микронеоднородных материалов и разрушение", Екатеринбург, 1999, С.21.

55. Метод подвижных клеточных автоматов как инструмент для моделирования в рамках физической мезомеханики./Псахье С.Г., Хори Я., Коростелев С.Ю. и др.//Изв. вузов Физика. 1995.-№11. -С.58-69.

56. Метод подвижных клеточных автоматов как инструмент физической мезо-механики материалов./Псахье С.Г., Коростелев С.Ю., Смолин А.Ю. и др.// Физическая мезомеханика . 1998.Т.1. - №1-С.95-108.

57. Toffoli,T., and Margolus,N., Cellular Automata Machines. Cambridge, 1987.

58. Preston, K., and Duff, M., modern cellular Automata, Theory and Applications, 1994, New York.

59. Бельченко Г.И., Губенко С.И. Влияние неметаллических включений на развитие деформации стальной матрицы Обработка металлов давлением. Вып. 9. Межвуз. сб. Свердловск, изд. УПИ ,1982. С.111-114.

60. Бельченко Г.И., Губенко С.И. Развитие деформации стали 08Ю при различных температурах. Изв. Вузов. Черная металлургия, 1978. № 11. -С.92-95.l.Sirohi R.S. Speckle Metrology.- New York: Marcel Dekker, Inc., 1993. -Chapter3.-p.99.

61. Шнейдорович P.M, Левин O.A. Измерение полей пластических деформаций методом муара. -М: Машиностроение, 1972. 151с.

62. Супрапеди, Тойоока С. Пространственно- временное наблюдение пластической деформации и разрушения методом лазерной спекл-интерферометрии.// Физическая мезомеханика. 1998.Т.1. -№1. -С.55-60.

63. Аркулис Г.Э. Совместная пластическая деформация разных металлов. -М.: Металлургия, 1964. 269с.

64. Ляшков В.Б. В кн.: Новые исследования процессов ОМД. Труды УПИ им. С.М. Кирова. -Свердловск: Металлургиздат, 1961. №1. 27с.

65. Пластическая деформация металлов и сплавов. Сб. научных трудов МИСиС /Под ред. ПолухинаП.И. -М.:металлургия, 1968. XVII. -С.137-167.

66. Биметаллический прокат / П.Ф. Засуха, В.Д. Корщиков, О.Б. Бухвалов, А.А Ершов. -М: Металлургия, 1971. 264с.

67. Колпашников А.И., Арефъев Б.А., Мануйлов В.Ф. Деформирование композиционных материалов. -М.: Металлургия, 1982. 249с.

68. Громов В.Г. // Доклады АН СССР. 1985. т. 285. №1. -С. 69-73.70.3алазинский А.Г. Системное моделирование и совершенствование технологии обработки давлением композитов электротехнического назначения. Дисс.докт. техн. наук. Екатеринбург, 1992 .

69. Шапарев A.B., Белевский Л.С., Кадочников В.И. Влияние подготовки контактных поверхностей на образование соединения металлов при холодном плакировании / Теория и практика производства метизов, Вып. 15. Межвузовский сб. Магнитогорск, МГМИД989. -С.5-9.

70. Семенов А. П. Схватывание металлов. -М.: Машгиз, 1958. 280с.

71. Астров Е.И. Плакированные многослойные металлы. -М.: Металлургия, 1965. 239с.

72. Друян Б.А. Прикладная теория пластичности пористых тел. -М.: Машиностроение, 1989. 168с.

73. Грин Р. Дж. Теория пластичности пористых тел // Сб. переводов "Механика". 1973. №4. -С. 109-120.

74. Колмогоров В.Л., Логинов Ю.Н. Совместный анализ напряжений и деформаций при прессовании пористой заготовки в контейнере // Межвузовский сб. науч. тр. "Обработка металлов давлением", Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1990. -С. 122-128.

75. Логинов Ю.Н. Уравнения связи напряжений и деформаций и условия трения для порошков твердых сплавов // Межвузовский сб. науч. тр. "Обработка металлов давлением", -Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1978. -С.47-53.

76. Уравнения состояния пористых деформируемых металлов./ А.Г. Залазин-ский, В.И. Новожонов, М.В. Соколов и др; Екатеринбург, 1998. (Препринт/ УрО РАН), 40с.

77. Бриджмен П. Исследование больших деформаций и разрыва металлов. -М.: изд-во ИЛ, 1955.444 с.

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

79. Третьяков A.B., Радченко K.M. Изменение механических свойств металлов и сплавов при холодной прокатке. Свердловск.: Металлургиздат, 1966. 85с.

80. Логинов Ю.Н., Шарафутдинов И., Залазинский А.Г. и др.// Цв. металлы, 1977. №7. -С.60-61.

81. Давиденков H.H., Беляев С.Е., Марковец М.П. Зав. лаборатория, T.XI, №10, 1945.

82. Тамман, Мюллер,Цайтшрифт фюр Металькунде, T.XXVIII, №3, 1936. -С.49.

83. Витман Ф.Ф, Зав.лаборатория T.XIII, №2, 1947.

84. Якутович М.В., Вандышев Б.А., Сурикова Е.Е.//Зав.лаборатория, T.XIV, №3 1948.

85. Савицкий Ф.С., Вандышев Б.А., Якутович М.В.// Зав.лаборатория, T.XIV, №12 1948.

86. Волков С.Д К теории безобразцового метода определения предела текучести //Зав. лаборатория. -1951. -№11. -С.1379- 1383.

87. Марковец М.П. Упрощенные методы определения механических свойств по твердости. //Заводская лаборатория , 1954. №8. -С. 963-969.

88. Матюнин В.М. Неразрушающее безобразцовое определение критериев деформационного упрочнения // Межвуз. сб. трудов. №69, -М: Моск. энерг. ин-т, 1986. -С.77-80.

89. Марковец М.П., Матюнин В.М. Определение относительного удлинения в области равномерной деформации стали по характеристикам твердости// Зав. лаборатория №10, 1984. С.60-62.

90. Матюнин В.М., Пиксин Ю.И., Семин A.M. Определение показателя упрочнения при вдавливании сферического индентора// Межвуз. сб. трудов. №68, -М: Моск. энерг. ин-т, 1985. -С.85-89.

91. Матюнин В.М. Взаимосвязь показателей деформационного упрочнения при растяжении и вдавливании // Зав. лаборатория №9, 1986. -С. 78-79.

92. Дель Г.Д. Технологическая механика: Библиотека расчетчика. -М.: Машиностроение. 1978. 174 с.

93. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости.-М: Машиностроение, 1971. 199с.

94. Смирнов C.B., Швейкин В.П. Метод определения диаграмм упрочнения отдельных структурных составляющих в многокомпонентных системах // Физика металлов и металловедение. 1995. Т 80. Вып. 1. -С.145-151.

95. Смирнов C.B., Швейкин В.П. Исследование деформационного упрочнения многофазных материалов на микроуровне.// Физика металлов и металловедение. 1995. Т.80. Вып. 1. -С. 152-159.

96. Смирнов C.B., Солошенко А.Н., Пугачева Н.Б. Исследование микродеформации фазовых составляющих сплава ЛМцАЖКС // Двенадцатая зимняя школа по механике сплошных сред: Тезисы докладов (Перм 25-31 января 1999) Пермь: УрО РАН ИМСС, -С.286.

97. Смирнов C.B., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Швейкин В.П. Определение коэффициентов в функциональной зависимости сопротивления деформации по результатам вдавливания конического индентора // Металлы, №6, 1998.-С.91-94.

98. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 272с.

99. Новожилов Б.В. Метод Монте-Карло. -М: Знание, 1966. 48с.

100. Бердиков В.Р., Пушкарев О.И., Хведорук A.JI. Определение прочности сцепления покрытия с подложкой методом микровдавливания //Заводская лаборатория, 1978. № 12

101. Бердиков В.Р., Баранин A.B. Абразивы, 1975. №8.

102. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. -М.Металлургия, 1969. 420с.

103. Макклинток Ф. Пластические аспекты разрушения. В кн: Разрушение. Т.З -М.: Мир, 1976. 796 с.

104. Пластичность и разрушение / Колмогоров В.Л., Богатов A.A., Мигачев Б.А. и др. -М.: Металлургия, 1977. 336 с.

105. Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Плотников А.Ю. Анализ формоизменения при высадке головки железнодорожного костыля // Кузнечно-штамповочное производство. 1997.№ 8. -С. 15-16.

106. Марковец М.П. Упрощенные методы определения механических свойств по твердости // Заводская лаборатория. 1954 . №8. -С. 963-969.

107. Машиностроение. Энциклопедический справочник.Т.З,раздел 2 Материалы Машиностроения./ И.А. Одинг, П.Ф. Агапов, Н.П.Агапова и др. М.: Государственное научно техническое издательство машиностроительной литературы, 1948. 712 с.

108. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения. В кн.: Разрушение, т.2, под ред. Г. Либовица. -М.: Мир, 1975. -С. 339-520.

109. Statistics v. 4.3. User Guide. StatSoft Inc., 1992

110. Львовский E. H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1988.-239 с.

111. Булычев С.И., Алехин В.П. Метод кинетической твердости и микротвердости в испытаниях вдавливанием индентором. //Заводская лаборатория, №11, 1987. -С.76-79.

112. Марковец М.П. Упрощенные методы определения механических свойств по твердости. //Заводская лаборатория, 1954 . №8. -С. 963-969.

113. Матлин М.М. Определение параметров первоначального точечного упруго- пластического контакта по физико-техническим свойствам контактарующих тел. //Проблемы машиностроения и автоматизации. 1993. №5. -С.11-19.

114. Беркович Е.С., Матвеевский P.M. Развитие метода испытаний материалов на микро- твердость. //Вестник машиностроения. 1985. №1. -С.23-25.

115. Влияние содержания железа в легированной латуни ЛМцАЖКС на состав и морфологию силицидов (Fe,Mn)5Si3. / Пугачева Н.Б., Тропотов A.B., Смирнов C.B., Кузьмин О.С.// Физика металлов и металловедение. 2000. Т. 89. №1. -С. 62-69.

116. Совершенствование режимов технологической обработки труб из слож-нолегированной латуни ЛМцАЖКС 70-7-5-2-2-1 с целью повышения эксплуатационных характеристик. /Рязанцев Ю.В., Тропотов A.B. и др.// Отчет по работе Ревдинского ЗОЦМ, 1997.

117. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием Справ. М.: Машиностроение. 1987. 327с.

118. Смелявский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин при обработке ППД // Вестник машиностроения. 1982. -№11. -С. 1922.

119. Упрочнение стали механической обработкой Под ред. Г.В. Карпенко -Киев: Наукова думка, 1966. -204с.

120. Мижирицкий О.И., Богатов A.A. , Игонин В.Ф. Определение поврежден-ности приповерхностного слоя металла при точении // Обработка металлов давлением: Межвуз. сб. Свердловск: изд. УПИ , 1987. - Вып.14. -С.102 -113.

121. Богатов A.A. Исследование, разработка и внедрение системы автоматизированного расчета оптимальных технологических режимов ротационной вытяжки заготовок валов ГТД Отчет о научно исследовательской работе №0445 -Свердловск, 1987.

122. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания// Библиотека технолога. -М.: Машиностроение, 1976. 278с.

123. Исаев П.П., Богданов A.A. Обработка металлов резанием М.: Гос. Из-во оборонной промышленности, 1959. 658с.

124. Гельд Н.Ф., Сидоренко Ф.А. Силициды переходных металлов четвертого периода-М.: Металлургия, 1971. 582с.

125. Колмогоров B.J1. Напряжения, деформации, разрушение. -М.: Металлургия, 1970, 232с.

126. Богатов A.A. Развитие теории разрушения металла при обработке давлением и ее применение для интенсификации процессов холодной прокатки и волочения. Дисс.докт. техн. наук. Свердловск, 1984.

127. Богатов А. А. О разрушении металлов при обработке давлением// Куз-нечно-штамповочное производство. 1997.№ 8 .-С. 2-7.

128. Афанасьев Ю.В., Смирнов C.B., Богатов A.A. Восстановление ресурса пластичности стали 70 при отжиге после холодной деформации. // Известия вузов. Черная металлургия. 1987. №6. -С. 151-152.

129. Конструкционные материалы: Справочник./ Б.Н. Арзамасов, В.А. Брост-рем, H.A. Буше и др.; Под ред. Б.Н. Арзамасова -М.: Машиностроение, 1990. 688 с.

130. Мортон К. Смит Основы физики металлов, -М.: Металлургиздат, 1959. 456с.

131. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термообработка цветных металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1981. 416 с.

132. Пластичность и разрушение / Колмогоров В.Л., Богатов A.A., Зудов Е.Г. и др. М.: Металлургия, 1977, 336 с.

133. Готлиб Б.М., Добычин И.А., Баранчиков В.М. Основы статистической теории обработки металлов давлением (метода решения технологических задач). М.: Металлургия, 1980, 168 с.

134. Потапов И.Н., Ефименко С.П. Теория производства бесшовных и сварных труб. Винтовая прокатка. -М.: Изд. МИСиС, 1984. 121 с.

135. Тетерин П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки. -М.: Металлургия, 1971.368 с.

136. Баринов B.B. Влияние технологических факторов на уровень поврежден-ности поверхностного слоя деталей при обкатке. Дисс. канд. техн. наук. Москва, 1984. 157 с.

137. Смелянский В.М. Механика формирования поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования. Дисс. доктора техн. наук. Москва, 1986. 287 с.

138. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.:Наука, 1971. 192 с.

139. Закс Лотар Статистическое оценивание. -М.: Статистика, 1976.

140. Мешков Ю.Я., Меттус Г.С. Дефектность холоднотянутой стали и ее влияние на анизотропию механических свойств. //ОМД. Межвузовский сборник научных трудов. Свердловск 1988. -С. 20-27.

141. Гриднев В.Н., Гаврилюк В.Г., Мешков Ю.Я., Прочность и пластичность холоднодеформированной стали. Киев.: Наукова думка, 1974. 230 с.

142. Зубов В.Я. Патентирование проволоки. // Металловедение и термическая обработка металлов. -1972. -№9. -С.49- 56.

143. Штейнберг С.С. О термической обработке стальной проволоки при волочении. // Журнал Русского металлургического общества. -1925. -№1.

144. Структура перлита и конструктивная прочность стали / Л.И. Тушинский, A.A. Батаев, Л.Б. Тихомирова. Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фирма, 1993. 280 с.

145. Межгосударственный совет по физике прочности и пластичности, 1999. Т.2. -С.403-408.

146. Гриднев В.Н., Мешков Ю.Я., Ошккадеров С.П., Трефилов В.И. Физические основы электротермического упрочения стали. Киев. : Наукова думка, 1973.335с.

147. ТЭДС и физико-механические характеристики деформированной стальной проволоки /В.Д. Калугин, Г.Э.Аркулис и др.//Физические методы анализа стали, руд и агломерата: Сб.науч. трудов, Вып. 12.-Магнитогорск, 1973.-С.64-74.

148. Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. -М: Машиностроение, 1974. 744с.

149. Coffin L.F. A study of the effects of the cyclic thermal stress on a ductile metals/ Transactions of ASME, 1954, V. 76, p. 931-940.

150. Когаев В.П., Махутов H.A., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность. Справочник. -М.: Машиностроение, 1985. 224с.

151. Мижирицкий О.И. Исследование резервов повышения эффективности волочения труб на основе рационального использования запаса пластичности металла. Дисс.канд. техн. наук . Свердловск, 1979 .

152. Смирнов C.B. Деформируемость и поврежденность металлов при обработке давлением. Дис. . докт. техн. наук Екатеринбург, 1998. 510с.

153. Шишминцев В.Ф., Родайкин A.A., Богатов A.A., Мижирицкий О.И. Установка для испытания материалов под гидростатическим давлением. Заводская лаборатория, 1978. Т.44. вып. 10. -С.1270 1280

154. Кивилис С.С. Определение плотности жидкостей и твердых тел. М.: Стандартгиз, 1958. 217с.

155. Оценка поврежденности деформированного металла / Левит В.И., Смирнов C.B., Богатов A.A. и др. // Физика металлов и металловедение. 1982. Т.54. вып.4. -С.787-792.

156. Исследование поврежденности при волочении проволоки из малоуглеродистой стали. / C.B. Смирнов, В.И. Левит, A.A. Богатов и др.// Известия АН СССР. Металлы, 1987. вып. 2. -С.144-150.

157. Langford G. // Met. Trans. 1977.-Vol.8A, №6. - P.861-875.

158. McMahon C.J., Cohen M. //Acta Met. -1965.-Voll 3, №6. -P.591-604.

159. Долженков И.Е., Долженков И.И. Сфероидизация карбидов в стали. -М.: Металлургия, 1984. 142с.

160. Бернштейн М.Л. Структура деформированных металлов -М.:Металлургия, 1977. 431с.

161. Мартин Дж.У. Микромеханизмы дисперсионного твердения сплавов. -М: Металлургия, 1983. 166с.

162. Мешков Ю.Я. Физические основы разрушения стальных конструкций. -Киев: Наукова думка, 1981. 240с.

163. Бронфин Б.М. Закономерности упрочнения и разрушения низколегированных сталей с феррито перлитной и феррито- мартенситной структурой и их использование при разработке и внедрении сталей широкого назначения Дисс. .докт. техн. наук. Свердловск, 1988.

164. Fischmeister H., Karlsson В.,Plastizitätseigenschaften grobzweiphasiger

165. Werkstoffe //Zeitschriff Für Metallkunde. 1977.-Bd. 68, H.5.-S.311-327.

166. Бронфин Б.М., Гольдштейн М.И., Голуб Е.И. Модель деформационного упрочнения и пластичность феррито- перлитных сталей// Физика металлов и металловедение. Т.60. вып. 5, -1985. -С.1010-1017.

167. Бронфин Б.М. Особенности деформации и упрочнения двухфазных феррито- перлитных сталей.// Термическая обработка и физика металлов: Меж-вуз. сб. Свердловск, 1986. - Вып. 11.- С.3-8.

168. Гуляев А.П. Металловедение -М.: Металлургия, 1978. 648с.

169. Зубов В.Я. Пути повышения качества стальной проволоки. . Дисс.канд. техн. наук. Свердловск, 1940. 170с.

170. Смирнов С.В, Пугачева Н.Б., Солошенко А.Н. Исследования деформации фазовых составляющих сплава ЛМцАЖКС // Тезисы докладов 12-ой зимней школы по механике сплошных сред. Пермь,1999. -С.286.

171. Смирнов С.В, Солошенко А.Н., Сомова В.М. Исследование свойств па-тентированной проволоки на пределе переупрочнения. // Неразрушающий контроль и диагностика: тезисы докладов 15-ой российской конференции. Т. 1.Москва, 1999.-С.398.

Похожие работы

Металлургия
05.16.00