автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка методики проектирования процессов обрезки крупногабаритных листовых штампованных заготовок, выполненных из двухфазных ферритно-мартенситных сталей повышенной прочности

/ -7

На правах рукописи

УДК 621 98 044

Илинич Андрей Михайлович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРЕЗКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВЫХ ШТАМПОВАННЫХ ЗАГОТОВОК, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ДВУХФАЗНЫХ ФЕРРИТНО-МАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ПРОЧНОСТИ

Специальность 05 03 05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

003169711

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им НЭ Баумана

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация -

доктор технических наук, доцент Власов Андрей Викторович доктор технических наук, профессор Субич Вадим Николаевич кандидат технических наук, профессор Шпунькин Николай Фомич ОАО АвтоВАЗ

Защита состоится «it » Ufoim. 2008 г в ч мин на заседании диссертационного совета Д212 14104 в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана по адресу 105005, г Москва, 2-ая Бауманская ул , д 5 Телефон для справок 267-09-63

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им Н.Э Баумана

Автореферат разослан « ¿г » 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Семенов В И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

На фоне постоянно дорожающих энергоносителей и обостряющейся конкурентной борьбы между автомобильными компаниями, проблема уменьшения веса современного автомобиля с улучшением, при этом, показателей безопасности становится более актуальной Это подталкивает автомобильную промышленность к поиску новых конструкционных материалов Одним из таких перспективных материалов является двухфазная ферритно-мартенситная сталь (ДФМС), характеризующаяся сочетанием прочности и пластичности, недостижимым для однофазных сталей Это свойство позволяет значительно снижать массу деталей с сохранением прочности, изготавливая их при этом обычными методами листовой штамповки Несмотря на это и другие преимущества, производство, использующее этот материал, сталкивается с рядом трудностей Примером тому являются разделительные операции, где основным дефектом является образование заусенца, который снижает качество, и точность штампуемых деталей, а также является источником появления развивающихся от поверхности разделения поперечных трещин в дальнейших технологических операциях В традиционной практике листовой штамповки, выполнение требований по отсутствию заусенца, волосков и других дефектов, осуществляют регулировкой зазора между ножами, который должен быть меньше чем 10% толщины материала Проблемы наблюдаются при обрезке крупногабаритных листовых деталей, которыми, к примеру, изобилует кузовное производство автомобильной промышленности Так, у наружных облицовочных кузовных деталей, выполненных из ДФМС, 10% толщины материала соответствует зазору меньше 0 06 мм Высокая прочность разрезаемого материала и большие габариты деталей приводят к упругим деформациям и перекосам инструмента, зачастую превышающим указанную величину Высокая прочность ДФМС также является причиной повышенного износа и преждевременного затупления ножей Указанные проблемы приводят к завышенным ценам на оснастку и, часто, их решение превышает возможности инструментального производства обрезных штампов крупногабаритных деталей, что ведет к появлению заусенца Поэтому, для удовлетворения требований качества и внешнего вида, приходится вводить дополнительную операцию по удалению заусенцев, которую в большинстве случаев выполняют вручную Еще один, применяемый в этом случае подход - лазерная резка, но она дорога и малопроизводительна

В случае если разделительная операция не является последней в технологической цепи, и на последующих операциях вдоль линии реза прикладываются растягивающие напряжения, материал заготовки должен деформироваться под действием этих напряжений без разрушения

Примерами операций, в которых наблюдается растяжение кромки, являются: фланцовка некоторых видов криволинейных участков, отбортовка, вытяжка деталей, имеющих внутреннее окно, вытяжка заготовок имеющих по контуру участки отрицательной кривизны, гибка с растяжением. Известно, что для всех этих операций при работе с ДФМС наблюдаются проблемы, выражающиеся в появлении трещин, направленных от поверхности разделения (рис. 1).

Описанные выше проблемы усугубляются практически полным отсутствием исследований, публикаций и практических рекомендаций, касающихся разделительных операций ДФМС. В связи с этим, технологи вынуждены пользоваться рекомендациями, разработанными для обычных низкоуглеродистых сталей, что часто приводит к неудовлетворительным результатам.

Цель работы На основе теоретического и экспериментального исследования процессов разделения ДФМС, разработать новую технологическую схему обрезки, позволяющую получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, а также улучшающую способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях. Разработать методику проектирования процессов обрезки листовых ДФМС, обеспечивающую оптимальный выбор технологического процесса и его параметров, для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку.

Методы исследований.

Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния заготовки при резке проведено с помощью конечно-элементного подхода, основанного на методе Уилкинса. Для прогнозирования возникновения очагов разрушения использовался критерий Колмогорова. Для экспериментального исследования применялся обрезной штамп с возможностью быстрой смены инструмента и регулировки зазора с помощью набора прокладок, который устанавливался на универсальную

испытательную машину ПМЗТШЖ Эта же машина использовалась в опытах

на растяжение Микрошлифы изучались под микроскопом, оборудованным

цифровой фотокамерой

Научную новизну имеют следующие результаты

• Математическая модель технологического процесса резки ДФМС, позволяющая прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова, основанная на конечно-элементной модели упрочняющегося упругопластического материала на базе метода Уилкинса,

• Результаты теоретического анализа процесса разделения ДФМС, позволившие выявить механизм зарождения трещин в рассматриваемых технологических процессах,

• Экспериментально выявленный эффект анизотропии предельной величины воспринимаемой деформации удлинения кромки, проявляющийся у ДФМС после их обрезки,

• Технологическая схема обрезки ДФМС, позволяющая получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, а также улучшающая способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях,

• Методика проектирования процессов обрезки листовых ДФМС, обеспечивающая оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку,

• Расчетно-экпериментальная методика построения упрощенной диаграммы пластичности для анализа процесса резки в условиях плоско-деформированного состояния, состоящая в использовании соответствующей экспериментальной точки с диаграммы предельного формоизменения и подборе экспоненциальной кривой, проходящей через эту точку и обеспечивающей совпадение момента появления трещины в заготовке при моделировании предварительного эксперимента с аналогичной историей нагружения

Практическую значимость имеют следующие результаты

• Программное обеспечение, позволяющее предсказать появление трещины для различных технологических схем при разделительных операциях в условиях плоского деформированного состояния,

• Технологическая схема обрезки ДФМС, снижающая влияние технологического зазора между режущими кромками инструмента на качество поверхности среза и уменьшающая ограничения на пластические деформации в последующих технологических операциях,

• Практические рекомендации по выбору параметров технологических процессов обрезки ДФМС,

• Регрессионная модель влияния технологических факторов процесса обрезки ДФМС на максимальное удлинение вдоль линии реза,

• Диаграмма пластичности ДФМС с пределом прочности 500 МПа при плоском деформированном состоянии

Апробация работы.

Основные положения и материалы работы доложены и обсуждены на

• Международной конференции "Advanced High Strength Steel Design & Manufacturing Conférence", г Дирбон, США, 2004 г,

• Международной выставке-конференции "ASME International Mechanical Engineering Congress and RD&D Exhibition", г Орландо, США, 2005 г,

• Международной конференции "North American Deep Drawing Research Group meeting", г Ливония, США, 2006 г,

• На заседании кафедры «Технологии обработки давлением» МГТУ им Баумана, 2008 г

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 4 печатные работы

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и итогов по работе и списка литературы Работа изложена на 214 страницах машинописного текста, содержит 130 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 126 наименований

Автор защищает:

• Конечно-элементную математическую модель технологического процесса обрезки ДФМС, позволяющую прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова,

• Результаты теоретического и экспериментального исследования процессов разделения листовых ДФМС,

• Технологическую схему обрезки ДФМС,

• Методику проектирования технологических процессов обрезки листовых ДФМС

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулирована ее цель

В первой главе проведен анализ литературных источников, посвященных свойствам ДФМС Изучением этого вопроса занималось большое число как российских, так и зарубежных исследователей Из российских исследователей можно отметить С А Голованенко и Н М Фонштейн В данной главе были изучены

• Общие свойства и характеристики,

• Влияние структурных факторов на пластические свойства и максимальную деформацию удлинения,

• Механизм зарождения трещин и разрушения,

• Влияние свойств ДФМС на возможность воспринимать растягивающие напряжения, направленные вдоль линии реза

Помимо обзора ДФМС и их свойств, был проведен анализ существующих методов и практических рекомендаций по разделительным операциям листовой штамповки и влиянию качества поверхности разделения на возможность материала воспринимать растягивающие напряжения, приложенные вдоль линии реза В этой области можно отметить работы Е А Попова, В П Романовского, В Д Головлева, В И Залесского, Ф П Михайленко, В Т Мещерина, С Ф Головащенко и Ю Г Князева Также был сделан обзор методов расчета разделительных операций листовой штамповки, в частности работ Тимощенко В А , Кучера П Н , Гаркави Я Н, Крылова Н И , Лисина Г А , Князева Ю Г , Вгоккеп Б , Соцаейз А М и др На основе проведенного анализа, были сделаны следующие выводы

1 Одним из наиболее важных факторов, влияющих на качество поверхности среза в разделительных операциях листовой штамповки, является зазор между режущими кромками инструмента Для стали, в качестве оптимального, рекомендуют зазоры 2-10% от толщины материала Увеличение зазора сверх оптимального или его неравномерность вдоль линии реза приводит к ухудшению качества поверхности разделения и возникновению торцевого заусенца

2 В литературных источниках наблюдается разногласие по вопросу места зарождения трещины в разделительных операциях листовой штамповки

3 Исследование технической литературы, посвященной влиянию качества поверхности разделения на максимальное удлинение кромки материала, показало, что для листоштамповочных разделительных операций, основным влияющим фактором является наличие и высота заусенца Для отбортовки также имеет значение отношение толщины материала к диаметру отбортовываемого отверстия и расположение заготовки относительно пуансона и матрицы

4 Существуют два способа оценки максимальной деформации растяжения кромки Первый основан на отбортовке, второй - на одноосном растяжении Несмотря на разную оценку максимального удлинения, в

литературе отсутствует их сравнение и рекомендации по выбору наиболее подходящего метода и его параметров исходя из конкретной ситуации 5 Численные методы являются в настоящий момент наиболее точными и широко используемыми методами решения задачи пластичности, позволяющие использовать упругопластическую модель материала с учетом упрочнения и трения Разделительные операции листовой штамповки являются одними из самых сложных для моделирования задач из-за наличия разрушения, острого инструмента, большого гидростатического давления и очень больших неравномерно распределенных деформаций

В соответствии с поставленной целью на основании проведенного литературного анализа сформулированы основные задачи исследования

1 Разработать математическую конечно-элементную модель процессов резки ДФМС, использующую упругопластическую модель материала и учитывающую трение, упрочнение и разрушение

2 Проверить и подтвердить адекватность разработанной математической модели

3 Теоретически и экспериментально исследовать процесс разделения листовых ДФМС

4 Обосновать выбор методики определения максимальной деформации растяжения кромки Экспериментально выявить основные факторы, влияющие на максимальную деформацию растяжения в зависимости от качества поверхности разделения

5 На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать технологическую схему обрезки, позволяющую получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, обеспечивающую отсутствие волосообразных дефектов (усов), а также улучшающую способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях

6 Разработать методику проектирования процессов обрезки листовых ДФМС, обеспечивающую оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку

Во второй главе проведено теоретическое исследование используемых на производстве технологических процессов обрезки (рис 2)

Для этого была построена математическая модель этих процессов, основанная на двухмерной плоско-деформированной конечноэлементной модели упрочняющегося упругопластического материала на базе метода Уилкинса с «мягким» контактным слоем и учетом трения по Амонтону-Кулону В данном подходе уравнение движения сплошной среды (1)

решается совместно с уравнениями связи напряжений и деформаций и с условием пластичности

—\р\с1У = §а пйЬ (1)

Л у 3

где V - произвольный контрольный объем, V - вектор скорости, а - тензор напряжений, Б - наружная поверхность V, п - вектор внешней нормали к 8

а) Прижим ^///УУ//УУУ \ Острый : верхний нож '. -/¿///////À

1 Острый \ : нижний нож^ W\\\\\\\\\ "Т L Заготовка

б)

Прижим

Y7777777777, Радиусный ;

перхний нож

Острый

"^нижний нож",

NWWNWW^

Злластичный i

подпор

J [J030p

Зазор

Рис 2 Технологические процессы обрезки а - традиционная технология, б - технология с применением подпора

Связь напряжений и деформаций в упругой области брали в форме неогуковского закона

я = 1р + 8, Ъ = рЪв, р = К(У/У0-1), В = Р Рг (2)

где I - единичный тензор, р - гидростатическое давление, 8 - девиаторная часть тензора напряжений, р. - модуль сдвига, К - объемный модуль упругости, V - текущий объем, К0 - начальный объем У0 = V|(=0, В0 -

девиатор левого тензора Коши-Грина В, Г - деформационный градиент

Для прогнозирования возникновения очагов разрушения использовался критерий Колмогорова, в котором каждой материальной частице тела сопоставлена характеристика поврежденности у/ в [0,1]

J f

-di

(3)

о£Р(п>Р*)

где £, - интенсивность скоростей деформаций, ер{П,ра) - поверхность пластичности

Для вычисления (4) использовалась следующая численная аппроксимация

=>/" + ДС/ £р (Я"+| ,ра=0) (4)

где у/"1' - накопленное данным элементом повреждение на текущем шаге, у/" - накопленное повреждение на предыдущем шаге, Ле^1 - приращение пластической деформации на текущем шаге

В качестве исходного материала для проведения расчетов была выбрана ДФМС марки DI-FORM Т500 с электро-гальваническим антикоррозионным покрытием, выпускаемая металлургической компанией ArcelorMittal Данный выбор обусловлен отсутствием в настоящий момент промышленного производства ДФМС в России Соответственно использовались физические константы и кривая упрочнения предоставленные производителем

Для построения диаграммы пластичности, необходимой для применения критерия Колмогорова, была предложена расчетно-экпериментальная методика, состоящая в использовании экспериментальной точки, соответствующей плоско-деформированному состоянию, с диаграммы предельного формоизменения и подборе экспоненциальной кривой, проходящей через эту точку и обеспечивающей совпадение момента появления трещины в заготовке при моделировании и в эксперименте Построенная на основе данной методики диаграмма пластичности (рис 3) для выбранной марки ДФМС имеет уравнение

£р(П) = 1 498 е"0 464" (5)

где ер - интенсивность пластической деформации в момент разрушения, П -коэффициент жесткости напряженного состояния, вычисляемый по формуле П = (<т„ + <т22 + (7„)/<т, = Зег^/ег, (6)

где <т1 - интенсивность напряжений, <7, - напряжение текучести, ^К+^+^зз)/3

Рис 3 Диаграмма пластичности для ДФМС DI-FORM Т500

Результаты проведенных исследований показали, что в традиционной технологии обрезки, трещина зарождается у кромки верхнего ножа, а в процессе с подпором у кромки нижнего ножа Также было установлено, что

изгиб - один из основных факторов, влияющих на место зарождения трещины Показано, что при прочих равных условиях, трещина зарождается у того инструмента, со стороны которого наблюдается больший изгиб материала Из сравнения результатов расчетов традиционной технологии и технологии с подпором был сделан вывод, что во втором случае разделение происходит при большей глубине внедрения ножей, а также, что в момент образования трещины у процесса с подпором значительно больше накопленная пластическая деформация у материальных частиц, лежащих вблизи линии, соединяющей режущие кромки ножей

Моделирование операции отбортовки показало, что основной причиной наблюдающейся разницы максимального удлинения в опытах по отбортовке и одноосному растяжению, является искусственная локализация деформации на кромке, обращенной к матрице При этом меры, направленные на увеличение этой локализации (увеличении градиента деформации по толщине заготовки), такие как увеличение отношения толщины к диаметру исходного отверстия я/Б^, способствуют увеличению максимального удлинения кромки

На базе проведенного анализа существующих методик экспериментального определения максимальной деформации растяжения кромки установлено, что методы, основанные на одноосном растяжении образца, дают наиболее консервативную и безопасную оценку максимального удлинения и больше подходят для операций, где градиент деформации по толщине заготовки отсутствует или мал К последним относится отбортовка и гибка с растяжением Для операций, в которых присутствует существенный градиент деформации по толщине заготовки, приводящий к ее локализации на кромке, лучше подходят методы, основанные на отбортовке При этом опыты по отбортовке нужно проводить при условиях, наблюдаемых в оцениваемой операции Использование неправильного значения и/или формы пуансона может дать

существенно переоцененное значения максимального растяжения

Помимо этого, в главе дается сравнение с широко используемой и общепризнанной программой конечно-элементного моделирования нелинейных процессов Ь8-ОТЫА, которое показало, что используемый подход и написанное на его базе программное обеспечение в рассмотренных задачах обеспечивает сопоставимую с указанной программой точность Расхождение результатов не превышает 5%

В третьей главе предложена методика комплексного экспериментального исследования операции обрезки, позволяющая исследовать различные технологии обрезки, с возможностью варьирования их параметров в широком диапазоне, используя универсальную штамповую оснастку и ограниченный набор сменного инструмента Качество поверхности

разделения исследовалось путем изготовления микрошлифов поперечного сечения заготовки. Место зарождения трещин изучалось в опытах по частичному разделению, в которых подвижный инструмент останавливался в момент начала зарождения трещины. На базе опытов по одноосному растяжению отрезанных образцов, изучались основные факторы, влияющие на максимальную деформацию растяжения кромки в зависимости от качества поверхности разделения.

Было установлено, что образцы ДФМС демонстрируют три различные схемы разрушения при приложении растягивающих напряжений вдоль линии реза, в зависимости от применяемой технологии обрезки и ее технологических параметров (рис. 4). При этом наблюдалась четкая взаимосвязь между максимальным удлинением и механизмом разрушения заготовки. Было выявлено, что локальные деформации в момент разрушения для двух худших схем могут находиться в зоне «безопасного» формоизменения, под диаграммой предельных деформаций.

Рис. 4. Схемы разрушения при испытаниях образцов на растяжение

Проведенный эксперимент показал, что традиционный технологический процесс обеспечивает хорошее качество поверхности разделения для зазоров в интервале 5-15% от толщины разрезаемого материала. Начиная с зазора в 20%, на детали появляется торцевой заусенец значительной величины. Детали, отрезанные по этой технологии, демонстрируют большие значения максимального растяжения кромки для первого интервала зазоров, однако этот показатель начинает снижаться практически одновременно с появлением и ростом размеров заусенца. При этом большее снижение демонстрируют образцы с направлением прокатки перпендикулярным линии реза. К серьезным недостаткам данной технологии можно отнести образование на больших зазорах опасных волосообразных дефектов. Эксперименты по частичному разделению показали, что на всем исследованном диапазоне зазоров трещина зарождается у верхнего (подвижного) ножа. У нижнего ножа трещина не зарождается совсем, что связано с сильным изгибом отхода.

Представлены результаты исследования процесса обрезки с применением подпора и верхней радиусной режущей кромки, которые показывают, что эта технология обеспечивает отсутствие или сведение к минимуму заусенца для зазоров до 50% от толщины разрезаемого материала, однако даже на небольших зазорах наблюдается увеличенная утяжина и

неперпендикулярность поверхности разделения плоскости листа, что связано с радиусностью верхнего ножа. Предотвращение изгиба отхода, обеспечивает отсутствие волосообразных дефектов. Данные частичного разделения показывают, что трещина в данном процессе зарождается у нижнего ножа. По максимальному удлинению данная технология показала стабильные, слабо зависящие от зазора результаты, но с существенной, практически постоянной разницей между направлениями прокатки.

На основе результатов теоретического и экспериментального исследования был предложен новый технологический процесс обрезки (рис. 5), основная идея которого заключается в применении подпора, острого верхнего и углового нижнего ножей. Такая конфигурация позволяет избавиться от проблем немодифицированной технологии с подпором, связанных с радиусностью верхнего ножа. При этом угловой нижний нож обеспечивает разницу условий напряженно-деформированного состояния у верхнего и нижнего ножей, что обеспечивает зарождение трещины у кромки последнего.

Заготовка

Острый Верхний нож

Нижний нож

Зллостичный < подпор

Зазор

Рис. 5. Предложенный технологический процесс обрезки 10% 15% 20% 30% 40%

Рис. 6. Микрошлифы образцов ДФМС, отрезанные предложенным технологическим процессом

Приведены результаты теоретического и экспериментального исследования данной технологии, которые подтвердили, что на всем

исследованном интервале зазоров трещина зарождается у кромки нижнего ножа, обеспечивая отсутствие заусенца (рис 6) При этом острый верхний нож существенно улучшает качество поверхности разделения, уменьшая утяжину и непараллельность

Вдоль волокна

0

л а

5 I

1 1

я § Е >

40 35 30 25 20 15 10 5 0

0 0%

я-! г» ^ 1

а................. ч

10 0% 20 0% 30 0% 40 0% 50 0% 60 0%

Относительный зазор между режущими кромками, % от толщины материала

—И— Традиционный процесс

верхний нож + подпор

-угловой нижний нож + подпор

Поперек волокна

0 0% 10 0% 20 0% 30 0% 40 0% 50 0% 60 0%

Относительный зазор между режущими кромками, % от толщины материала

—В—Традиционный процесс

—А— радиусный верхний нож + подпор

-угловой нижнии нож + подпор

Рис 7 Сравнение максимального удлинения образцов отрезанных различными технологическими процессами

Представлено сравнение результатов исследований технологических процессов обрезки, из которого сделаны следующие выводы

• Из сравнения с традиционным процессом видно, что обе технологии с подпором показывают большее максимальное удлинение только на

больших зазорах На малых зазорах они показывают такое же удлинение при продольном направлении волокна и значительно уступают при поперечном (рис 7)

• Предлагаемая технология лучше немодифицированного процесса с подпором, как по качеству поверхности разделения, так и по максимальному удлинению

• Предлагаемый процесс обеспечивает качество аналогичное традиционной технологии на малых зазорах и значительно лучшее на больших (начиная с 20%)

Сформулирована гипотеза, объясняющая причину возникновения анизотропии максимального удлинения кромки Указанная анизотропия предположительно связана со сдерживающим эффектом, оказываемым волокнами материала на процесс развития и объединения микротрещин, зародившихся из-за предварительно накопленной пластической деформации и/или плохого качества поверхности разделения В поддержку данной гипотезы были проведены дополнительные опыты и представлены их результаты

В заключение главы приводятся результаты экспериментальной проверки, подтвердившие адекватность разработанной математической модели Для всех исследованных технологических процессов правильно предсказывается место зарождения трещины На примере технологии с подпором и радиусной верхней кромкой показано, что модель хорошо предсказывает форму заготовки в момент зарождения скалывающих трещин, а величины геометрических показателей качества различаются в диапазоне 510%

В четвертой главе построена регрессионная модель, позволяющая оценить максимальное удлинение кромки в зависимости от применяемой технологии, и ее параметров Ее построение осуществлялось методом планирования эксперимента, используя который был поставлен и проведен полнофакторный эксперимент В результате, для традиционного процесса была получена следующая формула

у = 33 071 + 37 392х,+1 357*2 - 0 065х3 +1 184*,х3 -170 81Ц2 (7) где у — значение максимального удлинения, хх — относительный зазор, х2 -направление волокна (х2=1 для продольного и -1 для поперечного направления), хг - угол наклона заготовки в градусах Для предлагаемой технологии у = 24 96 + 69 845л:, + 2 541х, + 0 213дг3 + 8 4х,х2 - 0 166*2х3 -174 219л:,2 (8) По результатам экспериментов, а также на базе накопленного опыта даны практические рекомендации по обрезке крупногабаритных деталей из ДФМС Основные из них кратко перечислены ниже

• На стадии проектирования, после определения максимального удлинения вдоль линии реза, целесообразно развернуть исходную заготовку таким образом, чтобы зонам максимального удлинения кромки соответствовало продольное направление волокна материала

• Для традиционного технологического процесса можно порекомендовать увеличить значение зазора до 10-15% от толщины материала на сторону При таком увеличении зазора качество поверхности разделения и способность кромки к растяжению практически не изменяются, а износ режущих кромок ножей значительно снижается

• При применении предлагаемой технологии, необходимо ориентироваться на зазор 15-20%

• При обрезке, как по традиционной, так и по предлагаемой технологии важно поддерживать остроту режущих кромок ножей, при этом важнее острота нижнего ножа

• Из-за высокой прочности разрезаемого материала, а также из-за важности поддержания остроты режущих кромок ножей, рекомендуется применять высоколегированные инструментальные стали, нацеленные на условия тяжелого нагружения, закаленные до твердости 60-64 НЯС с дополнительной обработкой поверхности или твердосплавные вставки

В заключение главы приведена разработанная методика проектирования

процессов обрезки крупногабаритных деталей из ДФМС, обеспечивающая

оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для

достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ИТОГИ

1 На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования процессов обрезки крупногабаритных деталей из ДФМС, обеспечивающая оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку

2 Разработанная на основе численной модели упрочняющегося упругопластического материала, базирующейся на методе Уилкинса, конечноэлементной математическая модель, позволяет моделировать процессы разделения и прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова

3 Экспериментальная проверка подтвердила адекватность разработанной математической модели Для всех исследованных технологических процессов правильно предсказывается место зарождения трещины На примере технологии с подпором и радиусной верхней кромкой показано, что модель хорошо предсказывает форму заготовки в момент зарождения скалывающих трещин, а величины геометрических показателей качества различаются в диапазоне 5-10%

4 По результатам моделирования установлено, что изгиб - один из основных факторов, влияющих на место зарождения трещины Показано, что при прочих равных условиях, трещина зарождается у того инструмента, со стороны которого наблюдается больший изгиб материала

5 Моделирование операции отбортовки показало, что основной причиной, наблюдающейся разницы максимального удлинения в опытах по отбортовке и одноосному растяжению, является искусственная локализация деформации на кромке, обращенной к матрице При этом меры, направленные на увеличение этой локализации (увеличении градиента деформации по толщине заготовки), такие как увеличение отношения s/D0, способствуют увеличению максимального удлинения кромки

6 На базе проведенного анализа существующих методик экспериментального определения максимальной деформации растяжения кромки установлено, что методы, основанные на одноосном растяжении образца, дают наиболее консервативную и безопасную оценку максимального удлинения и больше подходят для операций, где градиент деформации по толщине заготовки отсутствует или мал

7 Предложенная методика комплексного экспериментального исследования операции обрезки позволяет исследовать различные технологии обрезки с возможностью варьирования их параметров в широком диапазоне, используя универсальную штамповую оснастку и ограниченный набор сменного инструмента

8 На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана новая технологическая схема обрезки, позволяющая получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, обеспечивающая отсутствие волосообразных дефектов (усов), а также улучшающая способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях Основная идея данной технологии заключается в применении подпора, острого верхнего и углового нижнего ножей

9 Показано, что образцы ДФМС демонстрируют три различные схемы разрушения при приложении растягивающих напряжений вдоль линии реза в зависимости от применяемой технологии обрезки и ее технологических параметров При этом наблюдается четкая взаимосвязь между максимальным удлинением и механизмом разрушения заготовки Было выявлено, что локальные деформации в момент разрушения для двух худших схем могут находиться в зоне «безопасного» формоизменения, под диаграммой предельных деформаций Использование в конечно-элементном моделировании на стадии проектирования этой диаграммы в качестве основы для определения

опасных зон и возможности успешно отштамповать заготовку в этом случае неприемлемо Поэтому необходимо избегать сочетаний технологических параметров обрезки ведущих к получению схем разрушения с наличием медленно раскрывающейся трещины, направленной перпендикулярно к поверхности разделения

10 Результаты экспериментов показали, что при работе с ДФМС наличие и размер заусенца не является единственным фактором, определяющим максимальную деформацию растяжения кромки, так как в этом случае существует анизотропия этого параметра, предположительно связанная со сдерживающим эффектом, оказываемым волокнами материала на процесс развития и объединения микротрещин, зародившихся из-за предварительно накопленной пластической деформации и/или плохого качества поверхности разделения В связи с этим эффектом образцы с направлением прокатки, совпадающим с линией реза (а, следовательно, и направлением растяжения), демонстрируют большее возможное максимальное удлинение в сравнении с образцами с поперечным направлением, даже несмотря на видимо лучшее качество поверхности разделения у последних

11 Построенная путем математической обработки результатов эксперимента регрессионная модель, позволяет оценить максимальное удлинение кромки в зависимости от применяемой технологии и ее параметров

12 Предложенные практические рекомендации по проектированию технологических процессов обрезки ДФМС позволяют снизить ограничения на пластические деформации в последующих технологических операциях, уменьшить затраты на изготовление штамповой оснастки и повысить ее стойкость

Список работ по теме диссертации

1 Golovashchenko S F, Ilinich A M Trimming of Advanced High Strength Steels // ASME International Mechamcal Engineering Congress and RD&D Exhibition - Orlando, 2005 -P 286-294

2 Defensive Publication IPCOMOOÛ136742D Trimming Process with Enhanced Stretching Performance of Tnmmed Parts / S F Golovashchenko, A M Ilinich, Ford Motor Company (US) - 2006

3 Головащенко С Ф, Илинич A M Обрезка высокопрочных листовых двухфазных сталей // Известия ТулГУ Машиноведение, системы приводов и детали машин (Тула) - 2006 - Спец вып - С 445-453

4 Илинич A M , Головащенко С Ф Влияние технологических параметров обрезки на предельную деформацию удлинения высокопрочных листовых двухфазных сталей // Заготовительные производства в машиностроении -2007 -№6 - С 18-24

Подписано к печати 30 04 08 Заказ № 268 Объем 1,0 печ л Тираж 100 экз Типография МГТУ им Н Э Баумана 105005, Москва, 2-я Бауманская ул , д 5 263-62-01

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРЕЗКИ ДЕТАЛЕЙ

ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЛИСТОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СТАЛЕЙ.

1.1. Обзор проблемы.

1.2. Высокопрочные двухфазные стали и их особенности применительно к листовой штамповке.

1.2.1. Общие свойства и характеристики ДФМС.

1.2.2. Классы прочности ДФМС и области их применения.

1.2.3. Способы производства и их влияние на химический состав стали.

1.2.4. Распределение напряжений и деформаций между фазами при приложении внешних нагрузок.

1.2.5. Влияние структурных факторов на пластические свойства ДФМС и максимальную деформацию удлинения.

1.2.6. Характеристики разрушения ДФМС. Механизм зарождения трещин и разрушения.

1.2.7. Влияние свойств ДФМС на возможность воспринимать растягивающие напряжения, направленные вдоль линии реза.

1.3. Обзор существующих методов и практических рекомендаций по разделительным операциям листовой штамповки.

1.4. Влияние качества поверхности разделения на возможность материала воспринимать растягивающие напряжения, приложенные вдоль линии реза.*.

1.5. Методы расчета разделительных операций листовой штамповки.

1.6. Выводы и итоги по первой главе.

1.7. Задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРЕЗКИ ДЕТАЛЕЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЛИСТОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СТАЛЕЙ.

2.1. Основные положения.

2.2. Методика упругопластического расчета.

2.2.1. Основополагающие уравнения.

2.2.2. Геометрические соотношения в элементе.

Вычисление тензора напряжений.

2.2.3. Реализация пластичности.

Упруго-пластичная модель материала.

2.2.4. Контактный алгоритм.

2.2.5. Аппроксимация.

2.2.6. Процедура расчета.

2.3. Методика расчета накопленной поврежденности.'.

2.4. Физические характеристики материала.

2.5. Диаграмма пластичности и методика ее построения.

2.6. Сравнение 8оИсШ) и Ь8-БУКА.

2.7. Постановка задачи. Граничные и начальные условия.

2.8. Результаты расчетов традиционного процесса.

2.9. Результаты расчетов процесса с подпором.

2.10.Влияние изгиба на место зарождения трещины.

2.11.Моделирование отбортовки. Рекомендации по выбору методики экспериментального определения максимальной деформации растяжения кромки.

2.12.Выводы и итоги по второй главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРЕЗКИ ДЕТАЛЕЙ ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЛИСТОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СТАЛЕЙ.

3.1. Методика проведения эксперимента.

3.2. Схемы разрушения образцов в опытах на растяжение.

3.3. Традиционный технологический процесс.

3.4. Технологический процесс с подпором.

3.5. Предлагаемый технологический процесс.

3.6. Сравнение технологических процессов обрезки.

3.7. Сравнение результатов расчетов с экспериментом.

3.8. Выводы и итоги по третьей главе.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРЕЗКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ЛИСТОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СТАЛЕЙ.

4.1. Построение регрессионной модели зависимости максимального удлинения от технологических параметров процесса обрезки.

В- начале XXI века перед автомобильными компаниями как некогда, остро стоит проблема повышения, экономичности^ автомобилей с увеличением сроков их службы,и показателей безопасности. Причиной этому являются постоянно дорожающие топливно-энергетические ресурсы, металлы и другое сырье, а также экологическая ситуация, вынуждающая, ведущие страны непрерывно снижать нормы выброса вредных веществ, и парниковых газов в атмосферу. Все это подталкивает автомобильные компании к поиску и применению нетрадиционных материалов, обладающих улучшенными свойствами.

В настоящее время основными альтернативными материалами, находящими применение в автомобильной промышленности, являются алюминиевые сплавы, высокопрочные и. улучшенные высокопрочные стали. Также ограниченно используются- магниевые сплавы и пластмассы. Основной» причиной выбора этих материалов является возможность изготавливать детали, имеющие меньший вес по сравнению с деталями, выполненными из традиционной конструкционной стали с сохранением или улучшением при этом прочностных характеристик, что достигается двумя различными путями. Первый путь — использование более-легких материалов, где улучшение показателей прочности получают за счет увеличения поперечного сечения, использования более толстого листа и т.д. В этом случае для получения положительного эффекта необходимо; чтобы объем материала, идущего на производство той или иной детали; увеличился, не так значительно, как уменьшилась его плотность. Второй путь — это применение более прочных материалов с сохранением или незначительным увеличением плотности относительно обычной конструкционной стали, что позволяет снизить поперечное сечение, применяя лист меньшей толщины. В первом случае хорошо подходят алюминиевые и магниевые сплавы, во втором, высокопрочные и улучшенные высокопрочные стали.

Изначально из инновационных материалов в автомобильной промышленности приоритет отдавался алюминию, к безусловным плюсам которого можно отнести почти< в три раза более низкую, чем у стали плотность и высокую коррозионную стойкость. Совместными усилиями автомобильных и сталелитейных компаний, а также университетов, была проведена огромная работа по внедрению этого материала, накоплен большой практический опыт. В настоящее время все ведущие автомобильные концерны в той или иной степени применяют алюминий, из которого производят как несущие элементы кузова, так и наружные облицовочные панели.

Несмотря на1 это, применение алюминия имеет несколько существенных недостатков, которые не только ограничивают его внедрение, но и заставили компании искать альтернативу. К основным недостаткам алюминия можно отнести:

• Весьма высокую цену;

• Недостаточную штампуемость усугубляемую небольшим1 модулем упрочнения, вызывающим преждевременную локализацию деформации;

• Проблемы со сваркой, которая может быть осуществлена только в защитной среде;

• Явление электрохимической коррозии в случае контакта со сталью, вынуждающее использовать специальные прокладки в местах крепления деталей;

• Более высокое, чем у обычной конструкционной стали пружинение;

• Низкая царапино- и вмятиностойкость.

Из-за указанных выше проблем популярность алюминия- в автомобилестроении несколько снизилась в последние годы. Альтернативой алюминию и его сплавам являются улучшенные высокопрочные стали, популярность которых, напротив, неуклонно растет. Использование этой группы материалов позволяет добиться практически такого же, как и при использовании алюминия снижения веса при существенно более низких затратах. По мнению некоторых исследователей [1], улучшенная высокопрочная сталь, которая еще несколько лет назад совершенно не использовалась в производстве кузовных и несущих деталей автомобиля, заменит 45% обыкновенной конструкционной стали к 2012г. Эти стали, как правило, являются многофазными, содержащими феррит, мартенсит, байонит, а также, в некоторых случаях, остаточный аустенит, что является их основным отличием от обычных однофазных ферритных высокопрочных сталей [2]. Благодаря своей микроструктуре они обладают уникальными физическими свойствами, выражающимися в сочетании высокой прочности и пластичности, что позволяет обрабатывать эти материалы методами листовой штамповки. Более того, многие из этих сталей обладают эффектом термоупрочнения, позволяющим еще больше повысить прочность деталей без дополнительных затрат, поскольку необходимая выдержка при. повышенной температуре происходит в процессе сушки лакокрасочного покрытия кузова.

Одними из наиболее востребованных и доступных в настоящее время улучшенных высокопрочных сталей является семейство низкоуглеродистых низколегированных двухфазных ферритно-мартенситных высокопрочных сталей (ДФМС), которые применяются как в облицовочных, так и в несущих элементах конструкции автомобиля. Также эти стали применяются для производства колесных дисков, где они серьезно потеснили алюминий благодаря почти двукратной ценовой* экономии. По данным, приведенным в [3], будущие поколения среднеразмерных легковых машин будут иметь кузов на 35% состоящий из двухфазных сталей. Резко различающиеся свойства фаз придают этому материалу следующие уникальные свойства:

• Сочетание высокой прочности и пластичности;

• Большой модуль упрочнения, препятствующий локализации деформации и позволяющий распределить ее более равномерно;

• Эффект термоупрочнения;

Хорошие свойства поглощения^ энергии удара, являющиеся важнейшей характеристикой при выборе материала для несущих элементов кузова, отвечающих за пассивную безопасность.

• Высокая царапино- и вмятиностойкость.

В России преимущества применения высокопрочных двухфазных сталей были понятны еще в советские времена. Работы по их исследованию и внедрению были начаты в 80-х годах [4], но в связи с экономическими причинами были заморожены. Интерес к этой области возродился лишь недавно, когда гигант отечественного автомобилестроения АвтоВАЗ стал присматриваться к возможности применения этих материалов. На данный момент на АвтоВАЗе существуют прототипы перспективных моделей, у которых- силовой каркас кузова изготовлен из двухфазных высокопрочных сталей [5, 6, 7]. При этом ввиду отсутствия российских производителей работа ведется со сталями компании Агсе1огМ1йа1. ЦНИИчермет также ведет работы по исследованию и внедрению высокопрочных* двухфазных сталей, причем это является одним из приоритетных направлений его деятельности [8].

Также необходимо отметить, что применение высокопрочных двухфазных сталей экономически выгодно и практически целесообразно не только в автомобильной промышленности, но и во многих других областях, особенно в судостроении, железнодорожной, авиационной, нефтегазовой отраслях, а также в строительстве.

Помимо преимуществ, большинство нетрадиционных материалов обладают рядом общих недостатков, а именно, повышенной ценой и технологическими проблемами. Последние продиктованы недостаточной формуемостью и полной либо частичной неприменимостью традиционных подходов, технологических процессов и рекомендаций, что создает необходимость проведения обширных исследований. Поэтому внедрение нового материала — это весьма трудоемкий и болезненный процесс, обычно растягивающийся на годы. За это время проводится перепроверка всех старых технологий, подходов и рекомендаций, а также выработка новых взамен тех, которые доказали свою несостоятельность применительно к исследуемому нетрадиционному материалу.

На пути внедрения ДФМС можно выделить следующие технологические проблемы:

• Высокое пружинение и, как следствие, необходимость его компенсации;

• Проблемы с разделительными операциями выполненными методами ОМД (обрезка, вырубка, пробивка). Здесь при использовании традиционных процессов и рекомендаций, при приложении растягивающих напряжений, направленных вдоль линии реза, зачастую наблюдается преждевременное образование трещин;

• Быстрый износ и недостаточная стойкость штамповой оснастки.

Исследованию и поиску путей решения одной из них, а именно проблемы листоштамповочных разделительных операций в наиболее сложной области - обрезке крупногабаритных деталей, и посвящена данная работа.

Цель работы: На основе теоретического и экспериментального исследования процессов разделения листовых высокопрочных двухфазных сталей разработать новую технологическую схему обрезки, позволяющую получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, а также улучшающую способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях. Разработать методику проектирования процессов обрезки листовых высокопрочных двухфазных сталей, обеспечивающую оптимальный выбор технологического процесса и его параметров, для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку.

Научную новизну данной работы имеют следующие результаты:

• Математическая модель технологического процесса резки высокопрочных двухфазных сталей, позволяющая прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова, основанная на конечно-элементной модели упрочняющегося упругопластического материала* на базе метода Уилкинса;

• Результаты теоретического анализа процесса разделения двухфазных сталей, позволившие выявить механизм зарождения трещин в рассматриваемых технологических процессах;

• Экспериментально выявленный эффект анизотропии предельной величины воспринимаемой деформации удлинения кромки, проявляющийся у двухфазных сталей после их обрезки;

• Технологическая схема обрезки высокопрочных двухфазных сталей позволяющая получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками-инструмента, а также улучшающая способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях;

• Методика проектирования процессов обрезки листовых высокопрочных двухфазных сталей, обеспечивающая! оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку;

• Расчетно-экпериментальная методика построения упрощенной диаграммы пластичности для анализа процесса резки в условиях плоско-деформированного состояния, состоящая в использовании соответствующей экспериментальной точки с диаграммы предельного формоизменения и подборе экспоненциальной кривой, проходящей через эту точку и обеспечивающей совпадение момента появления трещины в заготовке при моделировании эксперимента с аналогичной историей нагружения. предварительного

Практическую значимость составляют следующие результаты:

• Программное обеспечение, позволяющее предсказать появление трещины для различных технологических схем при, разделительных операциях в условиях плоского деформированного состояния; Технологическая схема обрезки высокопрочных двухфазных сталей, снижающая влияние технологического зазора между режущими кромками инструмента на качество поверхности среза и уменьшающая ограничения на пластические деформации в. последующих технологических операциях;

• Практические рекомендации по выбору параметров технологических процессов обрезки высокопрочных двухфазных сталей;

• Регрессионная модель влияния технологических факторов5 процесса обрезки ДФМС на максимальное удлинение вдоль линии реза;

• Диаграмма пластичности ДФМС с пределом прочности. 500 МПа при плоском деформированном состоянии.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• Конечно-элементная математическая модель технологического процесса обрезки, высокопрочных двухфазных сталей, позволяющая прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова;

• Результаты теоретического и экспериментального исследования процессов разделения листовых высокопрочных двухфазных сталей;

• Технологическая схема обрезки высокопрочных двухфазных сталей;

• Методика проектирования технологических процессов обрезки листовых высокопрочных двухфазных сталей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ и итоги

1. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования процессов обрезки крупногабаритных деталей из ДФМС, обеспечивающая оптимальный выбор технологического процесса и его параметров для достижения необходимого качества при минимальных затратах на оснастку.

2. Разработанная на основе численной модели упрочняющегося упругопластического материала, базирующейся на методе Уилкинса, конечноэлементной математическая модель, позволяет моделировать процессы разделения и прогнозировать возникновение очагов разрушения с использованием критерия Колмогорова.

3. Экспериментальная проверка подтвердила адекватность разработанной математической модели. Для всех исследованных технологических процессов правильно предсказывается место зарождения трещины. На примере технологии с подпором и радиусной верхней кромкой показано, что модель хорошо предсказывает форму заготовки в момент зарождения скалывающих трещин, а величины геометрических показателей качества различаются в диапазоне 5-10%.

4. По результатам моделирования установлено, что изгиб — один из основных факторов, влияющих на место зарождения трещины. Показано, что при прочих равных условиях, трещина зарождается у того инструмента, со стороны которого наблюдается больший изгиб материала.

5. Моделирование операции отбортовки показало, что основной причиной наблюдающейся разницы максимального удлинения в опытах по отбортовке и одноосному растяжению является искусственная локализация деформации на кромке, обращенной к матрице. При этом меры, направленные на увеличение этой локализации (увеличении градиента деформации по толщине заготовки), такие как увеличение отношения ^/А)» способствуют увеличению максимального удлинения кромки.

6. На базе проведенного анализа существующих методик экспериментального определения максимальной деформации растяжения кромки установлено, что методы, основанные на одноосном растяжении образца, дают наиболее консервативную и безопасную оценку максимального удлинения и больше подходят для операций, где градиент деформации по толщине заготовки отсутствует или мал.

7. Предложенная методика комплексного экспериментального исследования операции обрезки позволяет исследовать различные технологии обрезки с возможностью варьирования их параметров в широком диапазоне, используя универсальную штамповую оснастку и ограниченный набор сменного инструмента.

8. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана новая технологическая схема обрезки, позволяющая получить качественную поверхность среза в широком диапазоне изменения технологического зазора между режущими кромками инструмента, обеспечивающая отсутствие волосообразных дефектов (усов), а также улучшающая способность материала к удлинению вдоль линии реза в последующих технологических операциях. Основная идея данной технологии заключается в применении подпора, острого верхнего и углового нижнего ножей.

9. Показано, что образцы ДФМС демонстрируют три различные схемы разрушения при приложении растягивающих напряжений вдоль линии реза в зависимости от применяемой технологии обрезки и ее технологических параметров. При этом наблюдается четкая взаимосвязь между максимальным удлинением и механизмом разрушения заготовки. Было выявлено, что локальные деформации в момент разрушения для двух худших схем могут находиться в зоне «безопасного» формоизменения, под диаграммой предельных деформаций. Использование в конечно-элементном моделировании на стадии проектирования этой диаграммы в качестве основы для определения опасных зон и возможности успешно отштамповать заготовку в этом случае неприемлемо. Поэтому необходимо избегать сочетаний технологических параметров обрезки ведущих к получению схем разрушения с наличием медленно раскрывающейся трещины, направленной перпендикулярно к поверхности разделения.

Ю.Результаты экспериментов показали, что при работе с ДФМС наличие и размер заусенца не является единственным фактором, определяющим максимальную деформацию растяжения кромки, так как в этом случае существует анизотропия этого параметра, предположительно связанная со сдерживающим эффектом, оказываемым волокнами материала на процесс развития и объединения микротрещин, зародившихся из-за предварительно накопленной пластической деформации и/или плохого качества поверхности разделения. В связи с этим эффектом образцы с направлением прокатки, совпадающим с линией реза (а, следовательно, и направлением растяжения), демонстрируют большее возможное максимальное удлинение в сравнении с образцами с поперечным направлением, даже, несмотря на видимо лучшее качество поверхности разделения у последних.

11 .Построенная путем математической обработки результатов эксперимента регрессионная модель, позволяет оценить максимальное удлинение кромки в зависимости от применяемой технологии и ее параметров.

12. Предложенные практические рекомендации по проектированию технологических процессов обрезки высокопрочных двухфазных сталей позволяют снизить ограничения на пластические деформации в последующих технологических операциях, уменьшить затраты на изготовление штамповой оснастки и повысить ее стойкость.

4.2. Практические рекомендации

При проектировании обрезных штампов для крупногабаритных деталей из ДФМС необходимо придерживаться основных рекомендаций, приведенных в нормативных документах и литературе для обычных сталей, учитывая при этом специфику работы с высокопрочными двухфазными сталями. Немного устаревшим, но все еще актуальным примером таких нормативных документов может служить [46]. Из иностранной литературы можно порекомендовать [56].

Проведенные эксперименты говорят о необходимости пересмотра рекомендаций применяемых для обыкновенных сталей по технологическому зазору между ножами в случае работы с ДФМС. Для традиционного технологического процесса можно порекомендовать интервал зазора в 1015% от толщины материала на сторону, что существенно больше общепринятых значений в 5-10%. При таком увеличении зазора качество поверхности разделения и способность кромки к растяжению практически не изменяются, а износ режущих кромок ножей значительно снижается. Также увеличение зазора положительно сказывается на стоимости и сроках изготовления штамповой оснастки и наладочно-пригоночных работ, уменьшая в частности риск перекрытия ножей (отрицательного зазора) из-за недостаточной жесткости инструмента.

При применении предлагаемой технологии, необходимо ориентироваться на зазор 15-20%, что является приблизительно серединой окна допускаемых для этого процесса зазоров. Это позволяет снизить требования по жесткости оснастки, поскольку выход реального зазора под нагрузкой (в момент резки) из указанного диапазона в большую или меньшую сторону не столь критичен. Выход в меньшую сторону опасен возможностью перекрытия ножей, однако поскольку зазоры из целевого диапазона (15-20%) достаточно велики риск получить под нагрузкой отрицательный зазор существенно уменьшается.

Для предотвращения раскрытия зазора вследствие упругого изгиба ножа вместо применения массивных конструкций ножей, там где это конструктивно целесообразно, можно применять противоотжимы.

При обрезке, как по традиционной, так и по предлагаемой технологии важно поддерживать остроту режущих кромок ножей. О степени влияния этого параметра можно судить по графику, представленному на рис. 4.2 где показаны результаты экспериментов по растяжению образцов отрезанных по традиционной технологии как с острыми, так и с притуплёнными кромками ножей. При этом, как показал опыт, для обеих технологий важнее острота нижнего ножа, притупленность которого является основной причиной непредвиденного появления заусенца на детали при малых «безопасных» зазорах.

Относительный зазор между режущими кромками, % от толщины материала

Острые кромки Притуплённые кромки

Рис. 4.2. Влияние остроты ножей на максимальное удлинение. Традиционный процесс. ДФМС с <тв = 500МПа толщиной 0.65 мм производства ThyssenKrupp

Из-за высокой прочности разрезаемого материала, а также из-за важности поддержания остроты режущих кромок, весьма актуальна задача правильного выбора материала ножей, и их термической обработки. Ошибка в выборе может обернуться быстрым притуплением и/или износом с необходимостью переточки ножей через недопустимо короткие интервалы по времени (например, раз в смену). Исходя из вышесказанного, при резке ДФМС рекомендуется применять высоколегированные инструментальные стали, нацеленные на условия тяжелого нагружения закаленные до твердости 60-64 НЯС или порошковые твердые сплавы. Для предотвращения износа первых также рекомендуется применять дополнительную поверхностную обработку и специальные защитные покрытия, такие как азотирование и физическое осаждение из газовой фазы (РУО). При этом нет необходимости изготавливать из дорогостоящего материала весь нож целиком, намного более практично использовать общеизвестную технологию применения вставок, когда основную часть ножа делают из обычной стали, и лишь наиболее ответственный участок, включающий режущую кромку из твердого сплава или высоколегированной инструментальной стали. Пример такого подхода приведен на рис. 3.34.

Из широко известных практических рекомендаций, применяемых для обычных сталей и не утративших актуальности для ДФМС, необходимо упомянуть желательность ориентировать материал блестящим пояском к матрице там, где это конструктивно возможно, и в том случае, если после разделительной операции идет операция, где присутствует растяжение кромки и есть градиент деформации по толщине заготовки (отбортовка, некоторые участки фланцовки и т.д.).

Здесь также необходимо сказать, что при работе с ДФМС у технолога существует возможность подобрать марку, наиболее отвечающую поставленным задачам. Как было отмечено в 1.2.7 при заданном уровне прочности существуют как сбалансированные сорта ДФМС, так и ориентированные на наибольшее равномерное или локальное удлинение. Задачей технолога является выбрать такую марку, которая обеспечивала бы максимальные деформационные возможности при заданном технологическом процессе и будущих условиях эксплуатации. Сбалансированные сорта рекомендуется применять по умолчанию для деталей, в которых ожидаемые значения равномерной и локальной деформации далеки от критических, а также для таких деталей, в процессе производства которых ожидаются высокие значения обоих деформаций. Примером последних служит вытяжка наружных облицовочных деталей автомобиля, подвергаемых операции зафланцовки. Если же баланс ожидаемых деформаций значительно сдвинут в одну из сторон, следует рассматривать возможность применения соответствующей марки ДФМС, согласуя свой выбор с пригодностью этой марки к условиям дальнейшей эксплуатации детали.

К прочим рекомендациям необходимо отнести наличие хорошего прижима. Наши опыты показали, что этот фактор значимо влияет на качество поверхности разделения. Также при расчете необходимой силы пресса при применении предлагаемой технологии требуется учитывать наличие подпора.

4.3. Методика проектирования процессов обрезки крупногабаритных деталей из ДФМС

При проектировании процесса обрезки конкретной детали необходимо знать всю технологическую цепочку листоштамповочной части ее производства. Если после обрезки в технологической цепочке имеются операции, в которых кромка подвергается растяжению вдоль линии реза, необходимо определить ее максимальное удлинение. Последнее обычно определяется из результатов конечно-элементного моделирования. Также необходимо учитывать деформацию, накопленную материалом заготовки около линии реза до операции обрезки. Проведенные нами эксперименты показали, что накопленная к моменту обрезки деформация уменьшает максимальную деформацию кромки на величину несколько меньшую собственного значения (см. рис. 4.3), однако при проектировании можно принять, что эта величина равна предварительной накопленной деформации, тем самым увеличивая коэффициент запаса.

35 30 2 х 25 0> X X 20 §

5 15 с

П1

ЗЕ

10 А Е

10%

15%

20%

30%

Относительный зазор между режущими кромками, % от толщины материала

•—Предварительная деформация 4% ♦ Без предварительной деформации

Рис. 4.3. Влияние предварительной накопленной деформации на максимальное удлинение. Традиционная технология. ДФМС с ав = 500 МПа толщиной 0.65 мм производства ТИуззепКгирр

После определения максимального удлинения вдоль линии реза, целесообразно развернуть исходную заготовку таким образом, чтобы зонам максимального удлинения кромки соответствовало продольное направление волокна материала. Здесь, правда, возможны некоторые сложности в случае с операцией фланцовки/зафланцовки. Ориентируя заготовку таким образом, мы предотвращаем появление поперечных трещин, идущих от поверхности разделения при фланцовке (см. рис. 1.2), однако тем самым ухудшаем условия на гибочном радиусе, увеличивая вероятность появления продольных трещин по линии гибки (фланцовки) (рис. 4.4), поскольку в этом случае материал лучше работает при направлении волокна перпендикулярно линии гиба. Правда на практике на криволинейных участках, где наиболее велик риск образования обоих видов трещин, применяется уменьшенная высота фланца и увеличенный радиус гиба [122], что снижает остроту проблемы.

Рис. 4.4, Примеры продольных трещин при фланцовке. Слева - прямой участок, справа - радиусный

Далее, используя регрессионные зависимости (4.12) и (4.14), определяем подходящий технологический процесс и максимальный зазор, отдельно для участков с максимальным удлинением в продольной и поперечной области. При этом к деформации удлинения кромки следует прибавить деформацию, накопленную до процесса обрезки1 и результат домножить на коэффициент запаса определяемый технологом.

В случае, если максимальное удлинение поперечных участков не выходит за границы достигаемые предлагаемой технологией и требования к качеству поверхности не очень высоки (под качеством здесь понимается размер утяжины и перпендикулярность поверхности разделения к плоскости листа), рекомендуется применять предлагаемый процесс с зазором ¡5-20%. При этом затраты на оснастку будут невысоки, поскольку нет необходимости прилагать большие усилия по удержанию зазора в указанном диапазоне, что позволяет снизить требования по жесткости инструмента и сократить количество наладочных работ. Если же предлагаемая технология не обеспечивает необходимого удлинения, или же требуется высокое качество

Во многих программах конечно-элементного моделирования эти деформации неотделимы, поэтому операцию сложения проводить не требуется. поверхности разделения (что в случае крупногабаритных деталей бывает достаточно редко), необходимо применять традиционную технологию с зазором 10-15%. При этом повышаются затраты на изготовление и доводку оснастки, которую в этом случае надо делать очень жесткой, а зазор равномерным и обязательно в указанных границах.

Если после обрезки кромка не подвергается растяжению и требования к качеству поверхности не очень высоки, рекомендуется применять предлагаемую технологию с зазором 15-20%. Причины здесь те же, что и выше, а именно экономия при производстве и наладке оснастки. В тех же редких случаях, когда требуется повышенное качество поверхности разделения рекомендуется применять традиционную технологию с зазором 10-15%, что сопряжено с более высокими затратами на оснастку. Отметим, что в данном случае можно применять и предлагаемую технологию, но она сложнее, так как требует наличия подпора и углового нижнего ножа, поэтому экономически более целесообразно применять именно традиционную технологию.

В процессе наладки оснастки, где используется традиционная технология, на некоторых проблемных участках может появляться заусенец, что свидетельствует о выходе зазора на этих участках за границы технологического интервала. Одним из возможных способов решения этой проблемы является локальное применение предлагаемой технологии.

Блок-схема алгоритма проектирования представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Методика проектирования процессов обрезки крупногабаритных деталей из ДФМС

1. Great Designs in Steel Seminars / American 1.on and Steel Institute. — Detroit, 2005-2006. www.autosteel.org.

2. Advanced High Strength Steel. Application Guidelines, 2006. www.worldautosteel.org.

3. The evolution of technology for materials processing over the last 50 years: The automotive example / A.I. Taub, P.E. Krajewski, A.A. Luo, J.N Owens // JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. 2007. - Vol. 59.-P. 48-57.

4. Голованенко C.A., Фонштейн H.M. Двухфазные низколегированные стали. — М.: Металлургия, 1986. — 207 с.

5. Сергей Мишин. ВАЗ 2116. .ОТ ШЕСТНАДЦАТОЙ ПЛАТФОРМЫ // За рулем. 2006. - № 11. - С. 242-244.

6. Пути снижения массы автомобилей // Семь Верст: автомобильная интернет-газета, www.7verst.volga.ru.

7. Андрей Стрельцов. Автомобиль как движитель прогресса // Городские ведомости газета города Тольятти №11 (277) от 10 февраля 2004 г.

8. Основные направлениями деятельности ФГУП ЦНИИчермет им. И.П.Бардина, www.chermet.net.

9. Sadagopan S. Formability characterization of advanced high-strength steels // Great Designs in Steel Seminars / American Iron and Steel Institute. — Detroit, 2004. www.autosteel.org.

10. Golovashchenko S.F., Ilinich A.M. Trimming of Advanced High Strength Steels // ASME International Mechanical Engineering Congress and RD&D

11. Exhibition. Orlando, 2005. - P. 286-294.

12. Defensive Publication IPCOM000136742D. Trimming Process with Enhanced Stretching Performance of Trimmed Parts / S.F. Golovashchenko, A.M. Ilinich; Ford Motor Company (US). 2006.

13. Головащенко С.Ф., Илинич A.M. Обрезка высокопрочных листовых двухфазных сталей // Известия ТулГУ. Машиноведение, системы приводов и детали машин (Тула). — 2006. — Спец. вып. С. 445-453.

14. Илинич A.M., Головащенко С.Ф. Влияние технологических параметров обрезки на предельную деформацию удлинения высокопрочных листовых двухфазных сталей // Заготовительные производства в машиностроении. 2007. — №6. — С. 18-24

15. Nishimoto A., Hosoya Y., Nakaoka К. Relation Between Hole Expansion Formability and Metallurgical Factors in Dual-Phase Steel Sheet // Fundamentals of Dual-Phase Steels. Chicago, 1981. - P. 447-463.

16. Dual Phase Steels, www.mittalsteel.com.

17. Xiaodong Z., Zhaohui M., Li W. Current Status of Advanced High Strength Steel for Auto-making and its Development in Baosteel. Shanghai: Baosteel research institute, 2002. www.baosteel.com.

18. Balliger N.K., Gladman T. Work hardening of dual-phase steels // Metal Science. 1981. - Vol. 15. - P. 95-108.

19. A consideration of Models Describing the Strength and Ductility of DualPhase Steels / D.A. Korzekwa, R.D. Lawson, D.K. Matlock, G. Krauss // Scripta Metallurgica. 1980. - Vol. 14. - P. 1023-1028.

20. Szewczyk A.F., Gurland J. A Study of the Deformation and Fracture of a Dual-Phase Steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 1982. — Vol. 13A, No. 10.-P. 1821-1826.

21. On the Strength and Ductility of Two-phase Iron Alloys / I. Tamura, Y. Tomota, A. Akao et all. // Transactions of Iron and Steel Institute, Japan. — 1973.-Vol. 13.-P. 283-292.

22. Fisher J.R., Gurland NJ.J. The effect of alloy deformation on the averagespacing parameters of nondeforming particles // Metallurgical and Materials Transactions A. 1981. - Vol. 12A, No. 2. - P. 167-171.

23. Speich G.R., Miller R.I. Structure and Properties of Dual-Phase Steels // Proc. TMS-AIME. New Orleans, 1979. - P. 145-182.

24. Nam W.J., Bae C.M. Microstructural evolution and its relation to mechanical properties in a drawn dual-phase steel // Journal of Materials Science. 1999. - Vol. 34, No. 22. - P. 5661-5668.

25. Erdogan M. The effect of new ferrite content on the tensile fracture behaviour of dual phase steels // Journal of Materials Science. 2002. - Vol. 37, No. 17.-P. 3623-3630.

26. Kim N.J., Thomas G. Effects of morphology on the mechanical behavior of a dual phase Fe/2Si/0.1C steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 1981. - Vol. 12, No. 3. - P. 483-489.

27. Shi M. F., Gelisse S. Issues on the AHSS forming limit determination // Proceeding of IDDRG'06 Conference. Porto (Portugal), 2006. - P. 356361.

28. Orientation dependence of microfracture behavior in a dual-phase high-strength low-alloy steel / D. Suh, D. Kwon, S. Lee, N.J. Kim // Metallurgical and Materials Transactions A. 1997. - Vol. 28A, No. 2. - P. 504-509.

29. Balliger N.K. Advances in the Physical Metallurgy and Application of Steel // The Metal Society. London, 1982. - P. 73.

30. Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях / Б.И. Береснев, Е.Д. Мартынов, К.П. Родионов и др. — М.: Наука, 1970. -162 с.

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

32. Development of Ultra-High-Strength Cold-Rolled Steel Sheets for Automotive Use / T. Nonaka, H. Taniguchi, K. Goto, K. Yamazaki // Nippon Stell Technical Report. 2003. - No. 88. www.nsc.co.jp.

33. Сторожев M.B., Попов E.A. Теория обработки металлов давлением. —

34. М.: Машиностроение, 1977. —423 с.

35. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки: Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1977. — 278 с.

36. Ковка и штамповка: Справочник; В 4 т. / Под ред. Семенова Е. И. — М.: Машиностроение, 1987. — Т.4. Листовая штамповка. — 544 с.

37. Михаленко Ф.П. Стойкость разделительных штампов. М.: Машиностроение, 1986. — 224 с.

38. Михаленко Ф.П., Дурандин М.М. Об оценке качества деталей при разделительных операциях // Вестник машиностроения. — 1971. — №8. — С. 62-65.

39. Johnson W., Slater R.A.C. A Survey of the Slow and Fast Blanking of Metals at Ambient and High Temperatures // Proceeding CIRP-ASTME. -1967.-Vol. 40.-P. 825-851.

40. Kondo K. Mechanism of Shearing Process of Ductile Sheet Metals // Bull, the Japan Soc. Of Preceding Eng. 1967. - Vol. 2. - P. 89-94.

41. Das M. K., Sadollah Z.T. Cropping Billets with Low Aspects Ratios // Proceeding of the 20 International Machine Tool Design and Research Conference.-Birmingham, 1979.-P. 195-202.

42. Dellavio A., Pagnolla R., Dellavia L. Shearing and Punching // Sheet Metal Industries. 1982. - Vol. 59, № 6. - P. 691-694.

43. Зубцов M. E. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980. -431с.

44. Конструирование штампов листовой штамповки / НПО «НИИТАВТОПРОМ»; Под общ. Ред. Г.Д. Скворцова. М., 1987. -246с.

45. Мещерин В.Т. Влияние зазора между пуансоном и матрицей вырезного штампа на поверхности среза и на размеры самой вырезки и отверстия // Вестник машиностроения. 1937. - № 7 - 8. - С. 86-98.

46. Шенкар B.C., Шустицкий Ф.М. Исследование очага деформации разделительных операций листовой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. 1973. -№12. — С. 19-23.

47. Михаленко Ф.П., Гулиев А.И. Определение интенсивности напряжений и деформаций в пластической области при вырубке-пробивке тонколистового металла // Кузнечно-штамповочное производство. -1988.-№6.-С. 13-16.

48. Губарев В.В. Экспериментальное исследование механизма деформации при резке листового металла в штампах: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1954.- 15 с.

49. Князев Ю.Г. Разработка уточненной методики проектирования процессов обрезки крупногабаритных тонколистовых деталей: Дисс. . канд. техн. наук. -М., 2000. 153 с.

50. Pat. Application US2003/0029288A1. Apparatus for Trimming Metal / S. Golovashchenko, L. Chappuis, G. Baumann, R. Regelin, G. Masak, R. Weir and W. Stewart; Ford Motor Company (US). 2001.

51. Головащенко С.Ф:, Князев Ю.Г. Повышение качества процессов обрезки тонкостенных деталей в штампах // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1999. -№1. - С. 20-26.

52. Князев Ю.Г. Повышение качества поверхности разделения при штамповке крупногабаритных тонколистовых деталей // Технология металлов. 1999. - №2. - С. 2-5.

53. Мещерин В.Т. Справочник по листовой штамповке и штампам. — М.: Машиностроение, 1950. —315 с.

54. Smith D.A. Die design handbook. 3-rd ed. Dearborn: SME, 1990. - 928 p.

55. Малов H.M. Технология холодной штамповки. -M.: Оборонгиз, 1958. — 376 с.

56. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. — М.: Машиностроение, 1989. — 304 с.

57. Основы теории обработки металлов давлением / Под ред. М.В. Сторожева. М.: Машгиз, 1959. - 539 с.

58. Круглова Е.Д. О геометрической точности заготовок, отрезаемых от сортового проката в штампах с втулочными ножами // Кузнечно-штамповочное производство. 1973. — №3. - С. 13-15.

59. Carlsson В., Bustard P., Eriksson D. Formability of High Strength Dual Phase Steels // Paper F2004F454, SSAB Tunnplat AB. Borlange (Sweden), 2004. - P. 56-68.

60. JFS-The Japan Iron and Steel Federation Standard "Method of Hole Expansion Test," JFS T 1001. Tokyo, 1996. - 18 p.

61. Рудь В.И. Исследование процесса резки — вырубки заданием поля скоростей // Обработка металлов давлением в машиностроении: Тр. ХГУ (Харьков). 1968. - №3. - С. 45-47.

62. Ghosh A., Raghu Ram V., Popat Р.В. A new approach to the mechanics of blanking operation: theoretical model and experimental verification // Journal of mechanical working technology. — 1985. Vol. 11. - P. 215228.

63. Jimma T. The theoretical research on the blanking of a sheet material // Bulletin of JSME. 1963. - Vol. 6. - P. 568-576.

64. Johnson W., Sowerby R., Haddow J.B. Plain-strain Slip-Line Fields: Theory and Bibliography. New York: American Elsevier Publishing Company, 1970.- 145p.

65. Тимощенко B.A. Теоретические обобщения с использованием метода линий скольжения и разработка разделительных процессов обработки металлов давлением: Дис. . доктора техн. наук. — Кишинев, 1987. — 510с.

66. Кучер П.Н. Исследование методом характеристик процесса резки заготовок в штампах // Обработка металлов давлением: Тр. ХГУ

67. Харьков). 1968. - Вып.З. - С. 23-29.

68. Кучер П.Н. Механизм пластической деформации при резке на ножницах и вырезке — пробивки в штампах // Известия вузов. Авиационная техника. 1958. — № 3. — С. 146-157.

69. Кучер П.Н. Построение поля напряжений при резке и вырезке — пробивке в штампах // Самолетостроение и техника воздушного флота: Тр. Харьк. гос. ун-та. -Харьков, 1966. С. 104-111.

70. Бокман М.А., Познянский И.М. Кинематика течения металла при резке полосы на ножницах // Известия вузов. Черная металургия. 1972. - № 9.-С. 101-104

71. Гаркави Я.Н. О распределении напряжений в материале при процессах вырезки, пробивки и резки на ножницах с параллельными ножами // Инженерный сборник. — 1946. — Т. 3, вып. 1. С. 51-62.

72. Крылов Н.И., Третьяков Е.М., Непершин Р.И. Анализ разрезания заготовок на ножницах // Пластическое течение металлов. М.: Наука, 1968.-С. 53-74.

73. Крылов Н.И., Третьяков Е.М., Непершин Р.И. Определение средних величин интенсивностей деформаций и скоростей деформаций при разрезании заготовки // Пластическое течение металлов. М.: Наука,1968.-С. 75-79.

74. Лисин Г.А. Опеределение напряжений на режущей кромке штампа методом линий скольжения // Кузнечно-штамповочное производство. — 1964. -№3.- С. 20-22.

75. Лисин Г.А. Напряжения и деформации по пояску смятия и влияние их на стойкость штампов разделительных операций // Оборудование и технология штамповки. 1969. — № 51. — С. 39-53.

76. Лисин Г.А. О направлении течения металла по пояску смятия при разделительных операциях // Кузнечно-штамповочное производство. —1969.-№6.-С. 20-21.

77. Митропольская Л.А. Исследование методом линий скольжения очагадеформаций, возникающего при резке с прижимом полосы // Формоизменение при обработке металлов давлением. — Ростов-на-Дону, 1970.-С. 36-43.

78. Kasuga Y., Tsutsumi S., Mori Т. On the Shearing Process od Ductile Sheet Metals // Bulletin of the JSME. 1977. - Vol. 20. - P. 1336-1343.

79. Masuda M., Jimma Т., Yamauchi S. Research on the Shaving Mechanism of Sheet Metals with Punch and Die // Bulletin of JSME. 1966. - Vol. 9. - P. 224-232.

80. Dasgupta D.K. Deformation and Interface Contact Frictioning Metal Shaving Using Inclined Knife Profiles // J. Mater. Shaping Technology. -1987.-Vol. 5.-P. 133-142.

81. Бер В.И., Макушок E.M., Суяров Д.И. Приминение метода конечных элементов к изучению процесса резки // Известия АН БССР. Серия физико-технических наук. 1981. — № 1. - С. 5-10.

82. Акастелова Н.А., Вдовин С.И. Исследование очага пластической деформации при вырубке листового материала // Изв. вузов. Машиностроение. 1989. - № 8. - С. 90-92.

83. Гнучий Ю.Б., Смирнягин В.М. Методика численного моделирования процесса вырубки-пробивки листового материала // Вестн. Киев, политехи, ин-та. Машиностроение. 1985. - Вып. 22. — С. 11-15.

84. Jeong S.H., Kang J.J., Oh S.I. A study on Shearing Mechanism by FEM Simulations // Proceedings of the 5th International Conferece on Technology of Placticity. Columbus, 1996. - Vol. 2. - P. 631-634.

85. Material Fracture and Burr Formation in Blanking Results of FEM Simulations and Comparison with Experiments / E. Taupin, J. Breitling, W.T. Wu, T. Altan // Journal of Materials Processing Technology. 1996. -Vol. 59.-P. 68-78.

86. Brokken D. Numerical modelling of ductile fracture in blanking: Ph.D. thesis. — Netherlands: Eindhoven University of Technology, 1999. 101 p.

87. Goijaerts A.M. Prediction of Ductile Fracture in Metal Blanking: Ph.D.thesis. Netherlands: Eindhoven University of Technology, 1999. - 111 p.

88. Теория пластических деформаций металлов / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. -М.: Машиностроение, 1983. — 598 с.

89. Hallquist J.O. LS-DYNA Theoretical Manual. Livermore: LSTC, 2006. -680 p.

90. Hughes T.J.R., Liu W.K., Zimmermann Т.К. Lagrangian-Eulerian finite element formulation for incompressible viscous flow // Сотр. Meth. Appl. Mech. Eng. 1981. - Vol. 29. - P. 329-349.

91. Donea J., Giuliani S., Halleux J.P. An arbitrary Lagrangian Eulerian method for transient dynamic fluid-structure interactions // Сотр. Meth. Appl. Mech. Eng. 1982. - Vol. 33. - P. 689-723.

92. Schreurs P.J.G., Veldpaus F.E., Brekelmans W.A.M. Simulation of forming processes, using the arbitrary Eulerian-Lagrangian formulation // Сотр. Meth. Appl. Mech. Eng. 1986. - Vol. 58. P. 19-36.

93. Bessonov N.M., Song D.J. Application of vector calculus to numerical simulation of continuum mechanics problems // Journal of Computational Physics. -2001. Vol. 167/1. - P. 22-38.

94. Bessonov N.M., Golovashchenko S.F., Volpert V.A. On the Wilkins' method of Calculation of elastic-plastic flow. www.ipme.ru/ipme/labs/microm/bess/bess.htm.

95. Wilkins M.L. Calculation of elastic-plastic flow // Methods in Computational Physics. 1964. - Vol. 3. - P. 211 -263.

96. Уилкинс M.JI. Расчет упругопластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. М., 1967. - С. 212-263.

97. Wilkins M.L. Computer simulation of dynamic phenomena. New York: Springer, 1999.-262 p.

98. Golovashchenko S.F., Bessonov N.M. Numerical simulation of high-rate deformation of sheets and tubes // Proceedings of 29th International Seminar: Advanced Problems in Solid Mechanics. St.Petersburg, 2001. -P. 277-284.

99. Bessonov N.M., Golovashchenko S.F., Kassirova D.M. Numerical simulation of elasto-plastic flow // Proceedings of 29th International Seminar: Advanced Problems in Solid Mechanics. St.Petersburg, 2001. -P. 139-142.

100. Bessonov N.M., Golovashchenko S.F. Numerical simulation of pulsed electromagnetic stamping processes // Proceedings of 1st International Conference on High Speed Forming. Dortmund, 2004. - P. 83-91.

101. Golovashchenko S.F., Bessonov N.M. Develoment of sharp flangingthtechnology for aluminum panels // Proceedings of the 6 NUMISHEET International Conference. Detroit, 2005. - P. 687-690.

102. Golovashchenko S.F., Bessonov N.M., Davies R.W. Design and testing of coils for pulsed electromagnetic forming // Proceedings of 2nd ICHSF International Conference. Dortmund, 2006. - P. 141-151.

103. Davies R., Golovashchenko S., Carpenter J. Progress report: Electromagnetic forming of aluminum sheet // Automotive Lightweighting Materials. Detroit, 2006. - P. i31-Í37.

104. Golovashchenko S.F. Pulsed electromagnetic forming and joining. Materials Processing under the Influence of External Fields // TMS Annual meeting and Exhibition. Orlando, 2007. - P. 195-200.

105. Marion L., Saccomandi G., Valente C. A note about three-dimensional exact dynamical solutions for neo-Hookean materials // Non-Linear Mechanics. 1999. - Vol. 34. - P. 1-4.

106. Ciarlet P.G. Mathematical Elasticity. Three Dimensional Elasticity. — Amsterdam: Elsevier Science, 1994. Vol. 1. - 494 p.

107. Khan A.S., Huang S. Continuum theory of plasticity. New York:

108. John Wiley & Sons Inc, 1995. 434 p.

109. Lubarda V.A. Elastoplatcity theory. New York: CRP Press, 2000. -638 p.

110. Papadopoulos P., Lu J. On the formulation and numerical solution of problems in anisotropic finite plasticity // Computer methods in applied mechanics and engineering. 2001. - Vol. 190 - P. 4889-4910.

111. Кроха B.A. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. М.: Машиностроение, 1968. - 130с.

112. Степанский Л.Г. Энергитический критерий разрушения металла при обработке давлением // Кузнечно-штамповочное производство. — 1988.-№9.-С. 1-4.

113. Дель Г.Д., Огородников В.А., Нахайчук В.Г. Критерий деформируемости металлов при обработке, давлением // Известия вузов. Машиностроение. 1975. — №9. - С. 135-137.

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

115. Колмогоров B.JI. Напряжения, деформация, разрушение. — М.: Металлургия, 1970.-229с.

116. Колмогоров B.JL, Богатов А.А., Мигачев Б.А. Пластичность и разрушение. М.: Металлургия, 1977. - 336с.

117. Колмогоров B.JI. Механика обработки металлов давлением: Учеб. для вузов. Екатеринбург: Изд-во Уральского Государственного Технического Университета - УПИ, 2001. - 831 с.

118. Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. -М.: ИЛ, 1955. 444с.

119. Смирнов-Аляев Г.А., Чикидовский В.П. Экспериментальныеисследования в обработке металлов давлением. — JL: Машиностроение, 1972.-360 с.

120. Горьков М.А. Разработка способа гибки на малый радиус фланцев облицовочных деталей автомобилей из алюминиевых сплавов и методики расчета его технологических параметров: Дисс. . канд. техн. наук. М., 2007. - 172 с.

121. Бороздин В. А., Дмитриев A.M. Статистическая теория в обработке давлением: Учеб. пособие. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. - 122 с.

122. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. — М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.

123. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. — 278 с.

124. Сигел Э. Практическая бизнес-статистика. : Пер. с англ. М.: Вильяме, 2004. - 1056 с.