автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка методики проектирования технологических процессов уплотнения спеченных заготовок из порошковых малопластичных материалов в оболочках

На правах рукописи УДК 621.77.04:621.762.4.045

Лобастов Лев Геннадьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УПЛОТНЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ОБОЛОЧКАХ

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2005

Работа выполнена в Московском государственном индустриальном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, проф.

Шестаков Николай Александрович

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, проф. Власов Андрей Викторович

кандидат технических наук, Гришин Дмитрий Викторович

ОАО АМНТК «Союз»

Защита состоится г. в (к Ч.Л> мин. на заседании

диссертационного совета? К.212/129.01 в Московском государственном индустриальном университете по адресу: 209280, г. Москва, ул. Автозаводская, д. 16 Телефон для справок (095) 675-52-37

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного индустриального университета

Автореферат разослан ИоЩЯ 20051

Ученый секретарь ^Г/7 .¿Ш

диссертационного совета / к .т.н., доц. Плотников А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В различных областях техники постоянно увеличивается потребность в деталях и узлах с повышенными эксплуатационными характеристиками по прочности, износостойкости, способности работать при высоких температурах и т.п. Это, как правило, малопластичные, труднодеформи-руемые стали и сплавы. Изготовление высококачественных поковок из таких материалов осложняется их пониженной пластичностью, высоким сопротивлением деформации, низкой теплопроводностью, узким температурным интервалом штамповки, чувствительностью пластичности к скорости деформации. Указанные проблемы накладывают при разработке технологических процессов значительные ограничения на величину допустимой степени деформации. Это, в свою очередь, в значительной мере сдерживает возможности обработки давлением по формированию гомогенной структуры и устранению характерных для таких материалов дефектов макро- и микроструктуры, различных неодно-родностей, ликваций, ухудшающих их эксплуатационные свойства. В этих условиях становится актуальной задача разработки методик проектирования технологий, обеспечивающих улучшение деформируемости материалов без разрушения.

Формирование гомогенной структуры в заготовках из сложнолегирован-ных сплавов усложняется с увеличением размеров слитков в связи с уменьшением скорости кристаллизации, что приводит к интенсивному развитию ликва-ционных процессов, вызывает значительную структурную неоднородность, неустранимую, в рамках допустимых степеней деформации. Поэтому слиток, как заготовка для изготовления изделий из малопластичных материалов, не всегда оказывается приемлемым.

Исключение структурных неоднородностей достигается путем применения порошковых материалов (ПМ). Однако заготовки из ПМ имеют низкие механические характеристики и технологическую пластичность. Кроме этого, заготовки из ПМ обладает значительной пористостью. Известные результаты исследований дают основание полагать, что решение проблем, связанных с устранением пористости, залечиваемостью дефектного строения заготовок из ПМ и предотвращению появления дефектов деформационного происхождения, достигается путем деформации при определенном сочетании основных влияющих факторов, определяющих термомеханические условия деформации: температуры, напряжений всестороннего сжатия, степени и скорости деформации. В связи с тем, что температура и скорость деформации имеют узкий диапазон допустимых значений, в качестве управляющих параметров процесса уплотнения заготовок из ПМ, следует рассматривать степень деформации и схему напряженного состояния. При этом, рациональная схема напряженного состояния определяется возможностью достижения необходимой технологической пластичности с одной стороны, и наименьшими энергетическими затратами, с другой.

Анализ современных способов обработки малопластичных материалов позволяет выделить класс эффективных технологических процессов их деформации в оболочках. В рамках этого класса процессов имеются широкие возможности управления термомехайическими условиями деформации, в том числе степенью деформации и схемой напряженного состояния. Однако расчет процессов деформации малопластичных материалов в оболочках связан с анализом течения многослойных составных заготовок. Этот вопрос до настоящего времени изучен недостаточно, что создает дополнительные сложности при выборе рациональных схем напряженного состояния.

В указанной постановке выбор рациональной схемы напряженного состояния возможен только на основе современных теорий пластического течения сжимаемых материалов и деформируемости металлов без разрушения. Кроме того, в теории пластичности сжимаемых материалов необходим более строгий учет влияния схемы напряженного состояния на функции пористости, которые определяют течение пористого материала.

Перечисленные направления исследований наряду с разработкой способов и методик определения базовых свойств пористых материалов позволят расширить научную базу для проектирования новых и совершенствования имеющихся технологических схем прессования и штамповки, что в значительной мере сократит количество различных технологических проб и позволит существенно повысить качество изделий из малопластичных пористых материалов.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что разработка научно-обоснованной методики проектирования процессов деформации малопластичных пористых материалов в оболочках является актуальной; ее решение имеет важное народно-хозяйственное значение и вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.

Цель работы: разработка процессов уплотнения спеченных порошковых заготовок из малопластичных материалов штамповкой в оболочках.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи работы:

1. теоретическое и экспериментальное исследование функций пористости при нагружении всесторонним неравномерным сжатием;

2. разработка методики учета влияния схемы напряженного состояния на уплотнение сжимаемых материалов;

3. разработка алгоритма расчета напряженно-деформированного состояния в процессах течения двух- и многослойных заготовок;

4. разработка методики выбора рациональных параметров нагружения и конструкции составных заготовок для уплотнения спеченных порошковых малопластичных материалов на основе учета предельно допустимых деформаций;

5. освоение результатов исследований в производстве и в учебном процессе.

Научная новизна:

- научно обоснована возможность распространения известного способа испытаний компактных материалов в условиях всестороннего неравномерного сжатия на пористые материалы;

- теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что функции пористости, входящие в условие пластичности сжимаемых материалов, имеют два независимых параметра влияния - плотность (пористость) и схема напряженного состояния; получены данные о количественном влиянии схемы напряженного состояния на функции пористости для железного и медного порошков;

- получены новые решения задач пластического течения многослойных заготовок, применяемых для деформации малопластичных материалов осадкой в цилиндрических, коротких и комбинированных оболочках;

- разработана методика расчета параметров процесса деформации пористых заготовок в оболочках.

Практическая ценность работы;

- на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований определены области применения различных схем нагружения пористых заготовок в оболочках;

- разработаны рекомендации по выбору технологических параметров деформации заготовок, полученных из жаропрочных никелевых порошковых сплавов жидкофазным спеканием, которые использованы в ММПП "Салют" при разработке нового технологического процесса получения опытного образца заготовки диска газотурбинного двигателя из порошкового сплава ЭП741НП;

- результаты исследований применены в преподавании учебного курса «Математическое моделирование и САПР процессов и машин ОМД».

Методы исследования. Теоретические исследования процессов течения, сопротивления деформации и уплотнения пористых материалов проведены с использованием методов математического моделирования процессов ОМД, основанных на фундаментальных положениях механики твердого деформируемого тела и общих законах пластического течения. Для решения поставленных задач использовался метод конечных элементов. В основу алгоритмов положены общие уравнения теории пластического течения для сжимаемого жестковязко-пластического упрочняющегося материала.

Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и заводских условиях с использованием современных испытательных машин и приборов. Для обработки результатов использованы методы математической статистики. Учтены также экспериментальные данные, полученные другими исследователями.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на ФГУП ММПП «Салют», разработан технологический процесс изготовления заготовок дисков газотурбинного двигателя (ГТД) из сплава

ЭП741НП для последующей изотермической раскатки. Результаты теоретических исследований используются в учебном процессе на кафедре «Машины и технология обработки металлов давлением» МГИУ.

Апробация работы. Материалы работы были представлены на следующих конференциях: Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства». МГТУ «МАМИ», 2-3 декабря 2003; VIII Международный Конгресс «Кузнец 2004» «Состояние, проблемы и перспективы развития кузнечно-штамповочного производства, кузнечно-прессового машиностроения и обработки материалов давлением», Москва, МГВМИ, 26 марта 2004 г.

В полном объеме работа обсуждалась на заседании кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением» МГИУ 30 июня 2005 г.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 5 публикациях, в том числе 1 учебное пособие.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и библиографического списка из 147 наименований, изложена на 184 страницах печатного текста, содержит 107 рисунков, 9 таблиц.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований деформированного и напряженного состояний при различных схемах нагружения многослойных заготовок;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния схемы напряженного состояния на функции пористости, входящие в условие пластичности сжимаемых материалов;

- методика выбора рациональных параметров нагружения и конструкции оболочек для уплотнения спеченных заготовок на основе учета предельно допустимых деформаций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована научно-техническая проблема, решению которой посвящена данная работа, определены научная новизна и практическая значимость, а также перечень положений, выносимых автором на защиту.

В первой главе проведен анализ современных технологических процессов обработки малопластичных материалов, который показывает, что рассмотренные процессы могут быть подразделены на два больших класса. Первый из них характеризуется тем, что требуемые условия деформации достигаются путем создания двух и многослойных пакетов, состоящих из заготовки и оболочек различных форм и размеров, которые в дальнейшем удаляются в отходы. Второй класс процессов требует применения специального дорогостоящего обору-

дования. Это различные процессы изостатического прессования, выдавливания с противодавлением и дополнительными приводами для движения инструментов. Процессы деформации малопластичных материалов в оболочках имеют значительные экономические преимущества за счет исключения затрат на создание специального оборудования, применения оболочек из дешевых конструкционных материалов и в некоторых случаях повышения производительности. Однако проектирование процессов деформации в оболочках связано с необходимостью решения трудноразрешимых задач течения многослойных пакетов, состоящих из пористых и беспористых заготовок и оболочек из материалов с другими, отличающимися от материала заготовок, механическими свойствами. Решение этих задач позволит значительно сократить затраты на технологические пробы, расширить область применения процессов этого класса и определить направления их совершенствования.

Рассмотрены критерии, определяющие предельное формоизменение. Вы- ■ полненный в данной работе анализ критериальных соотношений, позволяющих производить прогнозирование предельных состояний, предшествующих разрушению, показывает, что наиболее широкую апробацию получил критерий:

¿г

(1)

оЧрОО

а для анализа процессов немонотонного, сложного деформирования -

(2)

где - приращение степени деформации; §о - накопленная к концу процесса деформация; гпр(?7) - предельная степень деформации; т) = 3ст/сти (где ст и

сги - соответственно среднее напряжение и интенсивность напряжений); Уу -компонент тензора поврежденности:

¥„= /БМРусЦ,, (3)

о

где Р(е0,1]) - положительная функция, являющаяся характеристикой материала, = а/2/3 •с18у/с1е0 - компоненты направляющего тензора деформации; приращения компонент девиатора деформации.

Критерии (1) и (2) приняты в данной работе для решения задач, связанных с расчетом предельного формоизменения.

Проведен анализ общих соотношений теории пластичности пористых материалов, на основании которого выявлены неизученные проблемы. Показано, что определение функций пористости только на основании испытания на одноосное сжатие образцов из пористого материала и соответствующего материала

основы может привести к значительным погрешностям, поэтому необходимо расширение экспериментальных методов определения свойств пористых материалов с целью учета влияния схемы напряженного состояния на функции пористости.

На основании проведенного анализа сформулирована цель работы и поставлены необходимые для ее достижения задачи исследования.

Во второй главе проведено теоретическое исследование влияния схемы напряженного состояния на функции пористости <х и Р, входящие в условие пластичности:

сха£+ра2=ст>п=8а92, (4)

где а, Р и 5 - функции относительной плотности р и других характеристик материала и процесса деформирования (температуры и т.д.); ст8, ственно напряжения текучести материала основы и пористого тела.

Из ассоциированного закона течения:

еУ

= 3^«8й+|ра6у]; (5)

ёр = ёц = 2Ярст; (б)

1.

—( 3

ёу = ¿4-^4 = 3^; (7)

и^г (8)

2стн

получены новые следствия, необходимые для определения функций а(р), Р(г»), по результатам испытания на сжатие в условиях плоской деформации:

с!ех 9азг + 2р<т К)

дпд(9а-2р)-дх(9ач-4р) Р ЧпД(9а+4р)-дх(9а-2р) 1 '

<х(г>)=^

(1-рпдГ+1^БГ+ (9+0)2

(П)

р(и)=а(у)0 (12)

°-21(1+2ц'р)-дПД(2-й;)]' (13)

и для случая сжатия цилиндрических образцов нагруженных заданным боковым давлением:

,,__! д(9а-2р)-дб(9а + 4р) Р 2 д(9а + р)-дб(9а-2р)

ЗдЦи-Ир)

Р(®)=

Здос МкО

_ 9 1-2ц'р'

10 2Ц1+И';'

II >

II

■р

(16)

(17)

где Бу - девиатор напряжения; ёу и - компоненты тензора и девиатора скоростей деформации; ё0 - скорость объемной деформации; 5,^=1 при 1 =.}, 5^=0 при - символ Кронекера; <Уа — интенсивность приведенных напряжений; 5„- интенсивность приведенных скоростей деформаций; ц'р - коэффициент поперечной деформации пористого образца при испытании на осадку в условиях плоской деформации; Япд, я* - соответственно осевое и боковое давление в условиях плоской деформации; - осевое давление при одноосном сжатии пористого материала; ц'р' - коэффициент поперечной деформации пористого

образца при испытании на осадку с боковым давлением; я, - соответственно осевое и боковое давление; Оос = р/а- отношения функций пористости при осевом сжатии с боковым давлением.

Установленные соотношения выявляют зависимость функций пористости от схемы напряженного состояния. Величина отношения функций пористости О в зависимости от т) при одинаковых значениях- ц'р могут различаться в несколько раз. Это свидетельствует о том, что определение функций пористости по результатам испытания на одноосное сжатие является недостаточным.

Для подтверждения полученных результатов теоретического исследования были произведены натурные эксперименты с использование образцов из спеченных порошков железа (ПЖР 3.200. 28) и меди (ПМС-Н). Получены новые экспериментальные результаты о сопротивлении деформации заготовок из указанных материалов в условиях плоской деформации и всестороннем неравномерном сжатии.

Результаты экспериментальных исследований зависимости функций пористости от схемы напряженного состояния подтвердили теоретически полученные результаты. Данные, приведенные на рис. 1, показывают, что функции пористости имеют две независимые функции влияния. Так, например, для относительной плотности 0,72 значение функции а при изменении параметра Т] от -4 до -1 изменяется от 0,4 до 0,85, а (3 при изменении параметра Г) в том же диапазоне - от 1,15 до 1,3. С увеличением плотности указанный диапазон изменения величин функций пористости уменьшается, т.е. уменьшается влияние схемы напряженного состояния.

U.72 0,8 0,88 0^ р

Рис. 1. Зависимость функций пористости от относительной плотности и схемы напряженного состояния: 1 - r) = -l;2- tj = —1,9...—2,2; 3 - т|=-3,5...4,0

В третьей главе произведена адаптация программного комплекса, разработанного на кафедре «Машины и технология обработки металлов давлением» МГИУ, для решения задач пластического течения несжимаемых и пористых материалов на задачи течения многослойных заготовок, состоящих из материалов с различными реологическими свойствами. Программный комплекс дополнен блоком автоматической генерации сетки конечных элементов, что позволило ускорить время расчета примерно на порядок.

Получены на основе адаптированного программного комплекса новые решения задач пластического течения многослойных пакетов, применяемых для деформации малопластичных материалов осадкой в цилиндрических, коротких и комбинированных оболочках (рис. 2). Целью моделирования являлось сопоставление экспериментальных данных по деформации малопластичных материалов в оболочках с результатами, полученными расчетным путем с использованием программного комплекса. В задачу моделирования входило также определение геометрических параметров процесса для различных схем деформирования, обеспечивающих необходимую величину гидростатического давления для реализации процесса деформации рассматриваемых материалов

Рис. 2. Схемы осадки малопластичных материалов в оболочках: э) в оболочках цилиндрической формы; б) в коротких оболочках; в) в комбинированных оболочках. 1 - заготовка; 2 и 3 - элементы оболочки

Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных, полученные для процесса осадки заготовок в оболочках различных конструкций (см. рис. 2) показали, что программный комплекс позволяет с достаточной точностью описать кинематику течения многослойных заготовок. Отклонение расчетных контуров заготовки и наружной поверхности оболочек от эксперимента для рассматриваемых задач составляет 3...9,5%.

Выявление закономерностей влияния толщины оболочки на схему напряженного состояния заготовки производилось путем компьютерного моделирования.

Полученные экспериментальные и расчетные данные показывают, что в процессе осадки заготовок в цилиндрических оболочках (см. рис. 2, а) могут образовываться кольцевые полости между ними, что приводит к отсутствию бокового давления в этих зонах и перемещению опасной зоны очага деформации с экватора боковой поверхности осаживаемой заготовки в области кольцевых полостей. Образование кольцевых полостей происходит вследствие продольной потери устойчивости оболочки. Оболочки, для которых характерна потеря устойчивости, в дальнейшем будем называть тонкостенными. Сопоставление результатов расчета параметра Т) при осадке заготовок в тонкостенной оболочке и свободной осадке показывает, что влияние таких оболочек на схему напряженного состояния незначительно. Таким образом, применение тонкостенных оболочек с целью улучшения схемы напряженного состояния следует признать неэффективным.

На рис. 3. приведены результаты расчета процесса осадки заготовок в цилиндрических оболочках различной толщины в виде зависимостей 60=50(1) (путей деформирования в опасной зоне) на плоскости диаграмм пластичности еПр=епр(т1) различных материалов. Путь деформирования 1 соответствует

свободной осадке. Среди семейства кривых е0 показанных на рис. 3,

можно выделить кривые 2...5 соответствующие толщинам оболочки равным б, 8, 10 и 12 мм. Путь деформирования в опасной зоне при деформации с применением указанных оболочек до значительных степеней деформации (в диапазоне от ноля до £0 =0,9...0,5) совпадает (или практически совпадает) с кривой 1, что указывает на отсутствие влияния оболочки на схему напряженного состояния в этом диапазоне деформаций. После достижения верхней границы указанного диапазона происходит некоторое улучшение схемы напряженного состояния (т.е. путь деформирования начинает смещаться в сторону мягких схем) за счет увеличения толщины стенки оболочки. Однако, для таких материалов как Д1 и ЭП741НП, это уже несущественно, так как их ресурс пластичности был исчерпан до начала этапа улучшения. Некоторый эффект от применения оболочек с толщиной стенки 10 и 12 мм наблюдается при деформации сплавов Амг5 и Д16.

товки с соотношением Н/Е)=2,5 при деформации в оболочках с различной толщиной стенки 8:1- Б=0 мм; 2 - Б=б мм; 3 - 8=8 мм; 4 - 8=10 мм; 5 - Б=12 мм; б - 8=14 мм; 7 - 8=16 мм; 8-8=18 мм; 9 - 8=20 мм.

Другие выводы могут быть сделаны при анализе характера кривых 6...9, соответствующих оболочкам с толщиной стенки 14, 16,18 и 20 мм. В этом случае деформация развивается на фоне непрерывного улучшения схемы напряженного состояния, причем скорость улучшения возрастает с увеличением толщины стенки оболочки.

Здесь уместно отметить, что при использовании оболочек любой толщины и'отсутствии сил трения путь деформирования представляет собой прямую т}= -1, показанную на рис. 3 пунктиром. Это подчеркивает тот факт, что боковое давление на заготовку определяется свойствами материала оболочки только в той степени, в которой силы трения зависят от указанных свойств.

Улучшение схемы напряженного состояния за счет увеличения несущей способности оболочки достигается применением процесса осадки заготовок в коротких оболочках (рис. 2, б). В этом случае исключаются непроизводительные затраты энергии на преодоление сил трения, а величина напряжений, определяющих боковое давление на заготовку, зависит только от способности оболочки выдерживать внутреннее давление. Давление оболочки зависит не только от механических свойств материала, но и от толщины стенки. С увеличением давления оболочки наблюдается уменьшение бочкообразования. Одновременно с этим повышается скорость течения металла в направлении боковой поверхности, свободной от оболочки (рис 4, а). Таким образом, в этой области также возникает опасная с позиции разрушения зона.

Моделирование позволяет определить оптимальные размеры оболочки, при которых ресурс пластичности опасных зон заготовки будет израсходован приблизительно одновременно, т.е. перераспределить степень деформации по сечению заготовки и тем самым увеличить максимально допустимую величину осадки. Это служит критерием выбора рациональной геометрии оболочки для рассматриваемой схемы деформирования.

При осадке тел цилиндрической формы в тонкостенных оболочках последние теряют устойчивость и изгибаются с образованием полости. В случае применения оболочек, охватывающих лишь часть тела, металл течет интенсивно к свободной поверхности, в условиях неблагоприятной схемы напряженного состояния, что может привести к преждевременному исчерпанию ресурса пластичности заготовки. Поэтому оказывается целесообразным применять оболочки того и другого ввда (короткие и обычные), в комбинации друг с другом (рис. 2; в). Из рис. 4, б видно, что к боковой поверхности свободной от пояска, течет материал промежуточной оболочки. Центральная же часть системы принимает менее выпуклую форму, чем при осадке без наружной оболочки. Это иллюстрирует действие наружного элемента системы. По сравнению с короткой оболочкой, охватывающей лишь часть поверхности, рассматриваемая система создает более равномерное и повышенное давление на заключенное в нее тело.

Толщина промежуточной оболочки в процессе осадки почти не изменяется, т. к. увеличение диаметра компенсируется ее сжатием в осевом направлении. Наружная часть оболочки, свободная от воздействия инструмента, подвержена почти исключительно растягивающим напряжениям. В силу этого при деформировании образца ее толщина и ширина уменьшаются.

а) б)

Рис. 4. Экспериментальные образцы в меридиональном сечении с лагранжевы-ми линиями сетки и результаты моделирования: а) - осадка в короткой оболочке; б) - осадка в комбинированной оболочке

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования процессов уплотнения и деформации малопластичных пористых материалов позволяют сформулировать методик проектирования технологических процессов обработки давлением указанных материалов. Данная методика представлена в виде блок-схемы на рис. 5.

Рис. 5. Методика проектирования технологических процессов деформации малопластичных пористых материалов в оболочках

Методика обеспечивает необходимые условия для достижения заданного уровня деформации заготовок без разрушения и достаточные условия деформации для достижения заданного уровня плотности при наличии начальной пористости. Положенное в основу методики компьютерное моделирование позволяет в значительной мере или полностью исключить технологические пробы и сократить затраты на проектирование технологических процессов деформации малопластичных материалов в оболочках различной формы и конструкции.

В четвертой главе описывается практическое применение разработанной методики для проектирования процесса изготовления заготовок дисков газотурбинного двигателя (ГТД) из сплава ЭП741НП согласно техническому заданию ММПП «Салют». Рассмотрены особенности термомеханических условий обработки указанного сплава. Проведены экспериментальные и расчетные работы по определению материальных функций: построение кривых упрочнения и диаграмм пластичности материалов заготовки (ЭП741НП) и оболочки

(ЭП742), определение функций пористости и диаграммы граничных деформаций.

Проведено компьютерное моделирование процесса деформации сплава ЭП741НП в цилиндрических оболочках (ЭП742) (рис. 2, а). На основании анализа полученных результатов моделирования и расчета предельно допустимых деформаций предложена новая схема деформирования с частичным обжатием оболочки (рис. 6), позволяющая существенно снизить технологическую силу осадки по сравнению схемой рис. 2, а. Диаметр осадочных плит (бойков) может лежать в пределах с1п йс1Б (здесь с1п - диаметр заготовки после осадки, йЕ - диаметр осадочной плиты (бойка), £>„ - диаметр пакета после осадки). Выбор диаметра осадочных плит в указанном интервале позволяет управлять параметром т] в процессе деформации и создавать схемы напряженного состояния, обеспечивающие необходимые и достаточные условия процесса при

1 - заготовка; 2 - оболочка; 3 - пуансон.

Для предложенной схемы путем математического моделирования определены оптимальные толщина оболочки и диаметр пуансонов (рис. 7), при которых условие деформируемости материала заготовки и оболочки без разрушения (1) выполняется (рис. 8), при этом ликвидируется остаточная пористость материала заготовки, а также достигается рациональное использование материала оболочки и энергосиловых затрат.

Произведен расчет теплового режима в процессе деформации, на основании которого были определены параметры теплоизоляционного слоя и времени нагрева деформируемого пакета.

Полученные результаты расчетов согласно разработанной методике позволили сформулировать рекомендации для проведения опытно-промышленной штамповки заготовки диска ГТД, согласно которым была произведена опытно-промышленная штамповка сплава ЭП741НП. Проведенный эксперимент дал положительный результат - поковка после деформации не имела, видимых трещин, что не удавалось достигнуть ранее.

Рис. 7. Изолинии степени деформации £0 (б) и параметра т] (в) по сечению деформируемого пакета при осадке сплава ЭП741НП с частичным обжатием оболочки толщиной Б=55 мм пуансонами диаметрами 420 мм: а) начальное положение; б, в) конечное положение

М

/

/ ч

О / Ч

у

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 8о б)

Рис. 8. Пути деформирования опасных зон при осадке с частичным обжатием оболочки толщиной 55мм пуансонами диаметром 420 мм (а) и зависимость

изменения ресурса пластичности этих зон от степени деформации (б): 1 - Заготовка ЭП741НП; 2 - оболочка ЭП742; 3 - диаграмма пластичности сплава ЭП741НП; 4 - диаграмма пластичности сплава ЭП742; 5 - диаграмма граничных деформаций сплава ЭП741НП

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведены теоретическое обоснование и разработка на единой методологической основе универсального набора испытаний пористых материалов, необходимых для определения функций пористости, входящих в уравнения состояния. Теоретически установлено, что следствием применения условия пластичности пористых материалов в виде эллипсоида вращения в пространстве напряжений является существенная зависимость функций пористости от схемы напряженного состояния. Показано, что использование функций пористости без учета схемы напряженного состояния может привести к погрешности расчетов до 30 и более процентов. Применение разработанной системы испытаний и методик обработки экспериментальных данных позволит получать надежные сведения о реальных свойствах пористых материалов, что дает возможность значительно повысить достоверность результатов моделирования течения пористых материалов,

2. Методологически обосновано новое применение известного способа испытаний материалов в условиях всестороннего неравномерного сжатия, заключающееся в распространении способа на пористые материалы. Способ позволяет проводить испытания пористых материалов в условиях с заданным сочетанием степени деформации и среднего напряжения, при этом не требует применения специального оборудования. Получены новые экспериментальные результаты о сопротивлении деформации заготовок из спеченных порошков железа и меди в условиях плоской деформации и всестороннем неравномерном сжатии. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что схема напряженного состояния оказывает значительное влияние на функции пористости, сопоставимые с влиянием текущей плотности.

3. Проведена адаптация программного комплекса для моделирования течения при деформации двух и многослойных заготовок, а также разработан и встроен в программный комплекс новый блок автоматической генерации сетки конечных элементов, что позволило распространить применение программного комплекса на новый класс задач и сократить время моделирования приблизительно на порядок. Показано, что положенная в основу программного комплекса конечно-элементная модель с высокой адекватностью отражает реальный процесс пластического течения двух и многослойных заготовок. Адекватность моделирования подтверждена сопоставлением расчетной и экспериментальной конечной формы изделия и плотности.

4. Получены новые решения задач деформации пористых заготовок в оболочках: осадка в цилиндрических оболочках, осадка в коротких оболочках, осадка в комбинированных оболочках, осадка без обжатия оболочки, осадка с интенсивным сжатием. Проведенное сопоставление с экспериментальными результатами показало высокую достоверность расчетных результатов. Возможность получения достоверных данных о полях напряжений и деформаций, как в

заготовке, так и в оболочке, позволяет выявить особенности течения металла в зависимости от геометрических параметров и свойств материала оболочек и на этой основе определить область их наиболее эффективного применения.

5. Разработана методика проектирования процессов деформации малопластичных материалов в оболочках. На основе разработанной методики были определены размеры исходной заготовки для получения поковки диска ГТД из сплава ЭП741НП под последующую изотермическую раскатку. В результате моделирования по схеме осадки с частичным обжатием оболочки установлены оптимальные размеры оболочек, применение которых обеспечивает полное уплотнение и необходимую пластичность деформируемого материала. Полученные в результате расчета размеры оболочки были использованы для сборки опытных деформируемых пакетов натурных образцов заготовок дисков ГТД и проведено опытное прессование. В результате получены заготовки, которые обработаны на стане изотермической раскатке. Таким образом, разработана новая технология получения дисков ГТД без применения ГИП. Это позволило рекомендовать разработанную методику для расчета и проектирования процессов деформации малопластичных материалов в оболочках.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Шестаков H.A., Власов A.B., Лобастов Л.Г. Исследование залечиваемое™ дефектов некомпактного материала при плоском комбинированном прессовании // Межвузовский сборник научных трудов. Кафедра «Прикладная механика» МГАПИ. Вопросы исследования прочности деталей машин. Выпуск 7. Москва, 2002.

2. Шестаков H.A., Лобастов Л.Г. Методика исследования функций пористости в условии пластичности сжимаемых материалов // Прогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства: Сб. научн. тр. МНТК. -М.: МГТУ "МАМИ", 2003, С. 177 -184.

3. Лобастов Л.Г. Расчет предельного формоизменения в процессах объемной штамповки при совместном использовании пакетов программ QForm и MathCad. Вопросы исследования прочности деталей машин. Межвузовский сборник научных трудов. Кафедра «Прикладная механика» МГАПИ. Выпуск 8. Москва, МГАПИ, 2003.

4. Субич В.Н., Шестаков H.A., Демин В.А., Биба Н.В., Стебунов С.А., Лобастов Л.Г. Расчет и проектирование технологических процессов объемной штамповки на прессах. Учебное пособие. Москва, МГИУ, 2003.

5. Шестаков H.A., Лобастов Л.Г. Анизатропное упрочнение начально изотропного пористого материала // Сборник трудов МГВМИ и Союза Кузнецов., Выпуск №4. Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением. Москва, 2004.

Подписано в печать 26.10,05. Формат бум. 60x90/16. Бумага множ. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 686

РИЦ МГИУ, 115280, Москва, Автозаводская, 16 Тел. (095) 677-23-15

— Л/С /?/?

РНБ Русский фонд

2007-4 10842

f

■9 fío

\ Ut.-J

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Современные технологические процессы обработки малопластичных материалов.

1.2. Критерии, определяющие предельное формоизменение в процессах объемной штамповки.

1.3. Учет сжимаемости при деформации пористых материалов.

1.3.1. Анализ общих соотношений теории пластичности пористых материалов.

1.3.2. Методики определения функций пористости.

1.4. Методы экспериментальных исследований свойств пористых материалов.

1.5. Теоретические методы расчета пластического течения пористых материалов.

1.6. Цели и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УПЛОТНЕНИЯ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА.

2.1. Теоретическое исследование влияния схемы напряженного состояния на функции пористости.

2.1.1. Сжатие в условиях плоской однородной деформации.

2.1.2. Сжатие цилиндрических образцов, нагруженных заданным боковым давлением.

2.2. Экспериментальное исследование уплотняемости и функций пористости в условиях одноосного сжатия и плоской деформации. л 2.2.1. Методика экспериментального исследования.

2.2.2. Анализ результатов экспериментального исследования функций пористости.

2.3. Экспериментальное исследование уплотняемости и функций пористости в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

2.3.1. Методика экспериментального исследования функций пористости в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

2.3.2. Результаты экспериментального исследования влияния схемы напряженного состояния на функции пористости.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ДЕФОРМАЦИИ В ОБОЛОЧКАХ.

3.1. Методика теоретического исследования.

3.1.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. Основные соотношения.

3.1.2. Учет силовых и кинематических граничных условий.

3.1.3. Алгоритм автоматической генерации сетки четырехугольных конечных элементов.

3.1.4. Алгоритм расчета пластического течения одно- и многослойных заготовок.

3.2. Методика расчета степени деформации для достижения регламентированной пористости в зависимости от схемы напряженного состояния и начальной пористости.

3.3. Физическое и компьютерное моделирование пластического течения при деформации в оболочках.

3.3.1. Осадка в оболочках цилиндрической формы.

3.3.2. Осадка в коротких оболочках.

3.3.3. Осадка в комбинированных оболочках.

3.3.4. Осадка без обжатия оболочки.

3.3.5. Деформирование в условиях интенсивного сжатия.

3.4. Методика проектирования технологических процессов деформации малопластичных пористых материалов в оболочках.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Особенности термомеханических условий обработки сплава ЭП741НП.

4.2. Методика и экспериментальное определение материальных функций.

4.3. Расчет параметров процесса деформации пористой заготовки из сплава ЭП741НП.

4.4. Расчет теплового режима в процессе деформации заготовки диска газотурбинного двигателя.

4.5. Рекомендации для проведения и результаты опытно-промышленной штамповки заготовки диска ГТД после жидкофазного спекания.

ВЫВОДЫ.

В различных областях техники постоянно увеличивается потребность в деталях и узлах с повышенными эксплуатационными характеристиками по прочности, износостойкости, способности работать при высоких температурах и т.п. Это, как правило, малопластичные, труднодеформируемые стали и сплавы. Изготовление высококачественных поковок из таких материалов осложняется их пониженной пластичностью, высоким сопротивлением деформации, низкой теплопроводностью, узким температурным интервалом штамповки, чувствительностью пластичности к скорости деформации. Трудности, которые возникают при выборе термомеханических, деформационных, скоростных режимов штамповки, накладывают при разработке технологических процессов значительные ограничения на величину допустимой степени деформации, в пределах которой не происходит разрушение деформируемой заготовки. Это, в свою очередь, в значительной мере сдерживает возможности обработки давлением по устранению характерных для таких материалов дефектов макро- и микроструктуры, различных неоднородностей, ликваций, ухудшающих их эксплуатационные свойства, что приводит к сдерживанию технического прогресса во многих важных отраслях машиностроения. В этих условиях становится актуальной задача разработки методик проектирования технологий, обеспечивающих улучшение деформируемости материалов без разрушения. Режимы пластического деформирования, при которых достигается наиболее полное использование ресурса пластичности, должны сбалансировать процесс накопления и устранения повреждений. С одной стороны, для обеспечения требуемой макро- и микроструктуры слитка требуется осуществление деформации определенной величины, возрастающей с увеличением степени легирования обрабатываемого металла. С другой стороны, пластическая деформация при обработке давлением высоколегированных сталей и сплавов сопровождается образованием в заготовках дефектов деформационного происхождения, в результате чего уменьшается, а затем и полностью исчерпывается запас пластичности, что приводит к дефектам в виде трещин.

Проблема формирования гомогенной структуры в заготовках из слож-нолегированных сплавов обостряется с увеличением размеров слитков в связи с уменьшением скорости кристаллизации, что приводит к интенсивному развитию ликвационных процессов, вызывает значительную структурную неоднородность, неустранимую в рамках допустимых степеней деформации и которая является одной из причин низких эксплуатационных свойств изделий. Поэтому слиток, как заготовка для изготовления изделий из малопластичных материалов, не всегда оказывается приемлемым.

Решение проблемы исключения структурных неоднородностей достигается путем применения порошковых материалов (ПМ). Однако, заготовки из ПМ имеют низкие механические характеристики и технологическую пластичность. Кроме этого, заготовки из ПМ обладают значительной пористостью. Известные результаты исследований дают основание полагать, что решение проблем, связанных с устранением пористости, залечиваемостью дефектного строения заготовок из ПМ и предотвращению появления дефектов деформационного происхождения, достигается путем деформации при определенном сочетании основных влияющих факторов, определяющих термомеханические условия деформации: температуры, напряжений всестороннего сжатия, степени и скорости деформации [1]. В связи с тем, что температура и скорость деформации имеют узкий диапазон допустимых значений, в качестве управляющих параметров процесса уплотнения заготовок из ПМ, следует рассматривать степень деформации и схему напряженного состояния. Схема напряженного состояния численно характеризуется коэффициентом жесткости г\ = 3а/аи (где а и сти - соответственно среднее напряжение и интенсивность напряжений). На практике имеются широкие возможности регулирования схемы напряженного состояния. При этом наименьшие энергосиловые затраты на выполнение технологических операций достигаются при схемах напряженного состояния, характеризуемых значениями параметра г\ близкими к нулю. Однако, такие схемы для малопластичных материалов в большинстве случаев непригодны из-за низкой технологической пластичности, в результате чего не достигаются степени деформации, необходимые для уплотнения заготовок из ПМ. Увеличение технологической пластичности может быть достигнуто при мягких (г|«0) схемах напряженного состояния. Допустимые степени деформации возрастают с уменьшением параметра г|, но при этом возникают ограничения процесса деформации по необходимой технологической силе, энергетическим затратам, а также стойкости штампов. Таким образом, рациональная схема напряженного состояния определяется возможностью достижения необходимой технологической пластичности с одной стороны, и наименьшими энергосиловыми затратами, с другой стороны. В указанной постановке выбор рациональной схемы напряженного состояния возможен только на основе современных теорий пластического течения сжимаемых материалов и деформируемости металлов без разрушения.

Анализ современных способов обработки малопластичных материалов позволяет выделить класс эффективных технологических процессов их деформации в оболочках. В рамках этого класса процессов имеются широкие возможности управления термомеханическими условиями деформации, в том числе степенью деформации и схемой напряженного состояния. Однако, расчет процессов деформации малопластичных материалов в оболочках связан анализом течения многослойных составных заготовок. Это создает дополнительные сложности при выборе рациональных схем напряженного состояния.

Научная новизна:

- научно обоснована возможность распространения известного способа испытаний компактных материалов в условиях всестороннего неравномерного сжатия на пористые материалы;

- теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что функции пористости, входящие в условие пластичности сжимаемых материалов, имеют два независимых параметра влияния - плотность (пористость) и схема напряженного состояния; получены данные о количественном влиянии схемы напряженного состояния на функции пористости для железного и медного порошков;

- получены новые решения задач пластического течения многослойных заготовок, применяемых для деформации малопластичных материалов осадкой в цилиндрических, коротких и комбинированных оболочках;

- разработана методика расчета параметров процесса деформации пористых заготовок в оболочках.

На защиту выносятся:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований деформированного и напряженного состояний при различных схемах нагружения многослойных заготовок;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния схемы напряженного состояния на функции пористости, входящие в условие пластичности сжимаемых материалов;

- методика выбора рациональных параметров нагружения и конструкции оболочек для уплотнения спеченных заготовок на основе учета предельно допустимых деформаций.

Практическая ценность:

- на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований определены области применения различных схем нагружения пористых заготовок в оболочках;

- разработаны рекомендации по выбору технологических параметров деформации заготовок, полученных из жаропрочных никелевых порошковых сплавов жидкофазным спеканием, которые использованы в ММПП "Салют" при разработке нового технологического процесса получения опытного образца заготовки диска газотурбинного двигателя из порошкового сплава ЭП741НП;

- результаты исследований применены в преподавании учебного курса «Математическое моделирование и САПР процессов и машин ОМД».

ВЫВОДЫ

1. Проведены теоретическое обоснование и разработка на единой методологической основе универсального набора испытаний пористых материалов, необходимых для определения функций пористости, входящих в уравнения состояния. Теоретически установлено, что следствием применения условия пластичности пористых материалов в виде эллипсоида вращения в пространстве напряжений является существенная зависимость функций пористости от схемы напряженного состояния. Показано, что использование функций пористости без учета схемы напряженного состояния может привести к погрешности расчетов до 30 и более процентов. Применение разработанной системы испытаний и методик обработки экспериментальных данных позволит получать надежные сведения о реальных свойствах пористых материалов, что дает возможность значительно повысить достоверность результатов моделирования течения пористых материалов.

2. Методологически обосновано новое применение известного способа испытаний материалов в условиях всестороннего неравномерного сжатия, заключающееся в распространении способа на пористые материалы. Способ позволяет проводить испытания пористых материалов в условиях с заданным сочетанием степени деформации и среднего напряжения, при этом не требует применения специального оборудования. Получены новые экспериментальные результаты о сопротивлении деформации заготовок из спеченных порошков железа и меди в условиях плоской деформации и всестороннем неравномерном сжатии. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что схема напряженного состояния оказывает значительное влияние на функции пористости, сопоставимые с влиянием текущей плотности.

3. Проведена адаптация программного комплекса для моделирования течения при деформации двух и многослойных заготовок, а также разработан и встроен в программный комплекс новый блок автоматической генерации сетки конечных элементов, что позволило распространить применение программного комплекса на новый класс задач и сократить время моделирования приблизительно на порядок. Показано, что положенная в основу программного комплекса конечно-элементная модель с высокой адекватностью отражает реальный процесс пластического течения двух и многослойных заготовок. Адекватность моделирования подтверждена сопоставлением расчетной и экспериментальной конечной формы изделия и плотности.

4. Получены новые решения задач деформации пористых заготовок в оболочках: осадка в цилиндрических оболочках, осадка в коротких оболочках, осадка в комбинированных оболочках, осадка без обжатия оболочки, осадка с интенсивным сжатием. Проведенное сопоставление с экспериментальными результатами показало высокую достоверность расчетных результатов. Возможность получения достоверных данных о полях напряжений и деформаций, как в заготовке, так и в оболочке, позволяет выявить особенности течения металла в зависимости от геометрических параметров и свойств материала оболочек и на этой основе определить область их наиболее эффективного применения.

5. Разработана методика проектирования процессов деформации малопластичных материалов в оболочках. На основе разработанной методики были определены размеры исходной заготовки для получения поковки диска ГТД из сплава ЭП741НП под последующую изотермическую раскатку. В результате моделирования по схеме осадки с частичным обжатием оболочки установлены оптимальные размеры оболочек, применение которых обеспечивает полное уплотнение и необходимую пластичность деформируемого материала. Полученные в результате расчета размеры оболочки были использованы для сборки опытных деформируемых пакетов натурных образцов заготовок дисков ГТД и проведено опытное прессование. В результате получены заготовки, которые обработаны на стане изотермической раскатке. Таким образом, разработана новая технология получения дисков ГТД без применения ГИП. Это позволило рекомендовать разработанную методику для расчета и проектирования процессов деформации мало пластичных материалов в оболочках.

171

1. Шестаков Н.А., Субич В.Н., Жуков Д.О. обобщенная модель внутренних взаимодействий в металлах при пластической деформации/Известия ТулГУ.Серия: Механика деформируемого тела и обработка давлением. Выпуск 1. Тула: ТулГУ, 2004.

2. Могучий JI.H. Обработка давлением труднодеформируемых материалов. М.: Машиностроение, 1976. - 272 с.

3. Ерманок М.З., Соболев Ю.П., Буславский JI.C. Разработка технологии штамповки крупногабаритных заготовок из гранул жаропрочных никелевых сплавов//Кузнечно-штамповочное производство. М.: Машиностроение, 1977. - №12. -С. 21 - 23.

4. Процессы изостатического прессования / Под ред. П.Д. Джеймса; Пер. с англ. под ред. И.И. Папирова, Я.Д. Пахомова. М.: Металлургия, 1990.- 192 с.

5. Кривонос Г.А., Зверев А.Д., Максимов Л.Ю. Процессы и оборудование для изостатической обработки. М.: Металлургия, 1994. - 301 с.

6. Клячко Л.И., Уманский A.M., Бобров В.Н. Оборудование и оснастка для формования порошковых материалов.-М: Металлургия, 1986 336 с

7. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В. Процессы порошковой металлургии; в 2-х т. -Производство металлических порошков: Учебник для вузов. М.: МИСИС, 2001. -Т.I. - 368 с.

8. Самаров В.Н., Кратт Е.П., Селиверстов Д.Г., Селецкий С.Г. Новая технология формования деталей сложной конфигурации из порошковых ма-териалов//Кузнечно-штамповочное производство. М., 1998. —№ 4. С. 3 - 7.

9. Дорофеев Ю.Г., Волжин Д.Б., Сергеенко С.Н. Разработка и исследование технологии квазиизобарического прессования порошковых материалов / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1997. - 106 с. (Деп. в ВИНИТИ 29.08.97, № 2768).

10. Овчинников А.Г., Дмитриев A.M., Широков М.В. Холодное выдавливание полых цилиндрических изделий из железного порош-ка//Кузнечно-штамповочное производство- М.: Машиностроение, 1984. -№ 10.-С.5-8.

11. Дмитриев A.M. Производство деталей из железных порошков на специализированных гидравлических прессах//Кузнечно-штамповочное производство- М.: Машиностроение, 1998. -№ 2. -С. 23 26.

12. Волкогон Г.М., Дмитриев A.M., Добряков Е.П. Прогрессивные технологические процессы штамповки деталей из порошков и оборудование. Под ред. A.M. Дмитриева, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1991. -320 с.

13. Колмогоров В.Д., Мигачев Б.А., Бурдуковский В.Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения. Екатеринбург: УрО РАН, 1994. - 104 с.

14. Колмогоров B.JI. Напряжения. Деформации. Разрушение. М.: Металлургия, 1970. - 229 с.

15. Дель Г.Д., Огородников В.А., Нахайчук В.Г. Критерий деформируемости металлов при обработке давлением//Известия вузов. Машиностроение. 1975. -№ 4. - С. 135 - 140.

16. Огородников В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Вища школа, 1983. - 176 с.

17. Калпин Ю.Г., Филиппов Ю.К. Влияние упрочнения на пластичность металла при холодной деформации. М.: МАМИ, 1989. - С. 37-42.

18. Калпин Ю.Г., Филиппов Ю.К., Калпина Н.Ю. Критерий разрушения металлов при холодной пластической деформации. М.: ВНИИТЭМР, 1993.- 11 с. Деп.,№2/3.

19. Дель Г.Д. Пластичность деформированного металла//Физика и техника высоких давлений. 1983. - №11. - С. 28 - 32.

20. Колмогоров В.Л., Богатов А.А., Мигачёв Б.А. Пластичность и разрушение. М.: Металлургия, 1977. - 336 с.

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

22. Басовский JI.E. Влияние вида напряженного состояния и немонотонности деформирования на использование запаса пластичности при обработке давлением//Известия вузов. М.: Машиностроение, 1989. - №5. - 101104.

23. Ильюшин А.А. Об одной теории длительной прочно-сти//Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1967. - №4. - С. 21 - 35.

24. Кийко И.А. Теория разрушения в процессах пластического тече-ния//Обработка металлов давлением: Межвуз. сб. Свердловск, 1982. - С. 2740.

25. Дель Г.Д. Пластичность при немонотонном деформировании. -Воронеж, 1982. 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 13.04.82, № 1813-82.

26. Мишулин А.А., Михалевич В.М. Совершенствование технологии ковки на основе описания деформационной анизотропии пластичности//Тр. ЦНИИТМАШ. 1982. -№173. - С. 144-161.

27. Бальшин М.Ю., Кипарисов С.С. Основы порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1978. - 184 с.

28. Попильский М.Я., Кондрашов Ф.В. Прессование керамических порошков. -М.: Металлургия, 1968.-171 с.

29. Mechanisms of hot isostatic pressing / F. B. Swinkels, D. S. Wilkinson, E. Arzt, et all//Acta Metall. -1983. -V. 31. -P. 1829 1840.

30. Nisse J. Ch. HIP diffusion bonding//Powder Metall. Int. -1984. -V. 16.-P. 113-116.

31. Li W.B., Ashby M. F., Easterling К. E. On densification and shape change during hot isostatic pressing//Acta Metall. -1987. -V. 35. -P. 2831 2842.

32. Скороход B.B. Реологические основы теории спекания. Киев: Наукова думка, 1972. -152 с.

33. Сендецки Дж. Упругие свойства композитев//Механика композиционных материалов. М., 1978. -Т. 1. -С. 61 - 102.

34. Хорошун JI. П. К теории насыщенных пористых телШрикладная механика, 1976.-№ 12.-С. 35-41.

35. Шевченко Ю. Н. Термопластичность при переменных нагрузках. Киев: Наукова думка, 1970. - 287 с.

36. Штерн М.Б., Сердюк Г.Г., Максименко Л.А. Феноменологические теории прессования порошков. Киев: Наукова думка, 1982. -140 с.

37. Пинес Б .Я. О спекании в твердой фазе//ЖТФ. -1946. -Т. 16. -С137.

38. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. -204 с.

39. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести, изд. 2-е, перераб и доп. М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

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

41. Лаптев A.M. Критерии пластичности пористых материа-лов//Порошковая металлургия. -1982. -№ 7. -С. 12-17.

42. Григорян С.С. Об основных представлениях динамики грун-тов//Прикладная математика и механика. -1960. -№ 4. -С. 1057 1072.

43. Николаевский В.Н. Механические свойства фунтов и теория пластичности//Итоги науки и техники. -ВИНИТИ. Механика твердых деформируемых тел. -1972. -Т. 6. 86 с.

44. Drucicer D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design//Quarterly of Applied Mathematics. -1952. -№ 2. -P. 157 165.

45. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высшая школа, 1978. -445 с.

46. Штерн М.Б. К теории пластичности пористых тел и уплотняемых порошков//Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1985. -С. 12-23.

47. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. -М.: Наука, 1966.231 с.

48. Власов А.В. Учет сжимаемости при деформировании порошковых материалов//Кузнечно-штамповочное производство. 1999. - № 2. -С. 12-15.

49. Власов А.В. Теория формоизменения и уплотнения порошковых материалов и создание на ее основе методик проектирования технологии горячего изостатического прессования: Дисс. д-ра техн. наук. Спец-сть 05.03.05 / МГТУ им. Н.Э. Баумана. -М, 2000. -335 с.

50. Сегал В.М. Вариант теории пластичности пористого те-ла//Прикладная механика. -Т. XVII. -1981. -№ 3. -С. 44-49.

51. A new yield function for compressible p/m materials / Doraivelu S.M. at al.//Kobeico Technology Review. -1991. -№ 12. -P. 10 14.

52. Shima S., Oyane M. Plasticity theory for porous metal//International Jornal of Mech. Sciences. -1976. -V. 18, № 6. -P. 285 291.

53. Грин Р.Дж. Теория пластичности пористых тел//Механика. -1973. -№4. -С. 109- 120.

54. Рудь В.Д., Мидуков В.З. Экспериментальная проверка гипотез пластичности пористых тел//Порошковая металлургия. -1982. -№ 1. -С. 14— 20.

55. Gurson A.L., McCabe T.J. Experimental determination of yield functions for compaction of blended metal powders//Compaction and other Consolidation Processes: Proc. of the Powder Metallurgy World Congress. San Francisco, 1992.-V. 2.-P. 133- 145.

56. Мидуков B.3., Рудь В.Д. О состоянии экспериментальных исследовании пластических деформаций пористых металлов//Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. -Киев: Наукова думка, 1985. -С. 61 67.

57. Oyane M., Shima S., Tabata T. Consideration of basic equations and their application in the forming of metal powders and porous metals//J. of Mechanical Working Technology. -1978. -V. 1, № 4. -P. 325 341.

58. Kobayashi S., Oh S.I., Altan T. Metal forming and the finite element method. -New York: Oxford University Press, 1989. -378 p.

59. С. Шима, Т. Инуе, M. Ояне, К. Окимото. Изучение процесса прессования металлических порошков. Сообщение 2: Исследование уплотнения в трех направлениях. Journal of Japan Sosiety of Powder and Powder Metallurge. -1975. -V. 22, № 8. -P. 257 263.

60. Лыков A.B. Теория теплопроводности. -M.: Высшая школа, 1967.-599 с.

61. Гетманский А.П., Бейгельзимер Я.Е., Вакс Л.Р. Гидромеханическая осадка пористой заготовки//Порошковая металлургия. -1986. -№ 2. -С.11.13.

62. Штерн М.Б. К теории пластичности пористых тел и уплотняемых порошков//Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов. Киев: Наукова думка, 1985. -С.12.23.

63. Oyane М., Shima S., Kono Y. Theory of plasticity for porous metal//Bulletin of the JSME. -1973. -№ 99. P. 1254- 1262.

64. Hirschvogel M. Beitrag zur Plastiztatstheorie poroser, kompressible Materiallen mit Anwendung in der Pulvermetallurgie: Dr. Ingenieur Dissertation /Stutgart, 1975.- 115 s.

65. Honess H. Uber des plastische Verhalten von Sintermetallen bei Raumtemperatur. Berichte aus dem Institut fur Umformtechnik Universitat Stutgart, -Essen: -1976. -№ 40. -152 s.

66. Мартынова И.Ф., Штерн. М.Б. Уравнение пластичности пористого тела, учитывающее истинные деформации материала основы. // Порошковая металлургия. -1978. -№ 1. -С. 23 29.

67. Смыслов А.Ю. К теории пластичности пористых сред//Известия вузов. Машиностроение. -1980. -№ 4. -С. 107 110.

68. Скороход В.В., Мартынова И.Ф. Особенности необратимой деформации спеченного пористого тела из упрочняющегося пластичного металла. Сообщение 1//Порошковая металлургия. -1977. —№ 4. -С. 70 74.

69. Скороход В.В., Мартынова И.Ф., Шкляренко В.П. Особенности необратимой деформации спеченного пористого тела из упрочняющегося пластичного металла. Сообщение 2. Экспериментальная часть//Порошковая металлургия. —1977. —№ 5. -С. 62 69.

70. Баглюк Г.А. Уплотнение пористого материала при горячей штамповке в закрытом штампе с компенсатором//Порошковая металлургия. -1998.-№ 5-6.-С. 14-18.

71. Ковальченко М.С. Теоретические основы горячей обработки пористых материалов давлением. -Киев: Наукова думка, 1980. 240 с.

72. Степаненко А.В., Исаевич Л.А., Харлан В.Е. Обработка давлением порошковых сред. Минск: Наука и техника, 1993. - 167 с.

73. Лаптев A.M. Уплотнение пористых изотропных материалов в условиях плоской деформации//Известия вузов. Машиностроение. -1978. -№ 2. -С. 158- 163.

74. Лаптев A.M. Двусторонняя оценка мощности пластического деформирования пористого материала//Известия вузов. Машиностроение. -1981.-№ 8.-С. 12-16.

75. Тютенко B.C., Борзенко А.Я., Бейгельзимер Я.Е. Анализ процесса гидромеханической осадки пористой заготовки/УПорошковая металлургия. -1990.-№4.-С. 8-11.

76. Гетманский А.П., Бейгельзимер Я.Е., Вакс Л.Р. Гидромеханическая осадка пористой заготовки//Порошковая металлургия. -1986. -№ 2. -С. 11-13.

77. Сегал В.М., Резников В.И., Малышев В.Ф. Вариационный функционал для пористого пластического тела/ЛПорошковая металлургия. -1981. -№9.-С. 15-18.

78. Соколов Л.Н., Лаптев Д.Н., Малюский В.Л. Теория пластичности пористых тел и ее применение для расчетов гидростатической обработки порошков и спеченных материалов//Физика и техника высоких давлений. -Киев:-1983. -Вып. 11. -С. 38-41.

79. Лаптев A.M., Подлесный С.В., Малюский В.Л. Расчет давления при изостатическом прессовании порошковых материалов//Известия вузов. Черная металлургия. -1987. -№ 1. -С. 88 90.

80. Sava М. Constitutive equations for cold pressed iron powder formulation and experimental identification//Proc. of the Int. Workshop on Modelling of Metal Powder Forming Processes.-Grenoble, 1997. -P. 159- 167.

81. Штерн М.Б. Процессы двухосной деформации пористых тел и их оптимизация//Порошковая металлургия. -1982. -№ 2. -С. 16-21.

82. Панфилов Ю.А., Рудь В.Д., Штерн М.Б. Влияние жесткости схемы нагружения на характер течения пористого материала при двухосных де-формациях//Порошковая металлургия. -1992. -№ 7. -С. 14 17.

83. Шестаков Н.А. Линеаризация условия пластичности пористых материал ов//Известия вузов. Машиностроение. -1985, 1. -С. 10- 14.

84. Петросян Г.Л. Пластическое деформирование порошковых материалов. -М.: Металлургия, 1988, -152 с.

85. Сердюк Г.Г. Инженерный метод определения технологических параметров при уплотнении порошковых изделий ступенчатой фор-мы//Порошковая металлургия. -1988. -№ 12. -С. 9- 14.

86. Дектярев И.С., Анциферов В.Н. Приближенное решение задач обработки металлов давлением пористых материалов//Порошковая металлургия. -1977. -№ 9. -С. 11 14.

87. Радомысельский И.Д., Печентковскии E.JL, Сердюк Г.Г. Распределение плотности и перемещений порошка при прессовании в закрытых пресс-формах//Порошковая металлургия. -1982. -№ 1. -С. 9 14.

88. Лаптев A.M. Деформирование пористого металла в закрытой матрице//Известия вузов. Машиностроение. -1979. -№ 7. -С. 89 94.

89. Лаптев A.M. Анализ формования и допрессовки пористых втулок методом тонких сечений. I. Аналитическое решение//Порошковая металлургия. -1988. -№ 7. -С. 44 48.

90. Лаптев A.M. Анализ формования и допрессовки пористых втулок методом тонких сечений. II. Численное решение//Порошковая металлургия. -1988. -№ 8. -С. 30 35.

91. Григорьев А.К., Рудской А.И. Энергетические методы решения технологических задач пластичности пористых материалов. I. Деформирование пористого материала в жесткой цилиндрической матрице//Порошковая металлургия. -1988. № 5. -С. 6-11.

92. Григорьев А.К., Рудской А.И. Энергетические методы решения технологических задач пластичности пористых материалов. И. Осадка пористой цилиндрической заготовки с контактным трением//Порошковая металлургия. -1988. -№ 10. -С. 21 24.

93. Штерн М.Б. Особенности плоской деформации уплотняемых материалов//Порошковая металлургия. -1982. -№ 3. -С. 13 20.

94. Ивлев Д.Д., Чайников Н.А. Определение напряженно-деформированного состояния в деформируемом объеме методом характери-стик.//Порошковая металлургия. -1988. -№ 1. -С. 6 10.

95. Друянов Б.А., Радомысельский И.Д., Штерн М.Б. Математическое моделирование процессов обработки давлением металлических порошков и пористых тел//Порошковая металлургия. -1981. -№ 3. -С. 6 12.

96. Шестаков Н.А. Анализ плоской деформации сжимаемого мате-риала//Технология легких сплавов. -1984. -№ 11-12. -С. 9 14.

97. Лаптев A.M. Двухсторонняя оценка мощности пластического деформирования пористого материала//Известия вузов. Машиностроение. -1981.-№ 8.-С. 12-16.

98. Залазинский А.Г., Колмыков В.Л., Соколов М.В. О физических уравнения пористого материала//Известия вузов. Цветная металлургия. -1997. 4. -С. 39-43.

99. Залазинский А.Г., Поляков А.П. Построение разрывного решения для процесса выдавливания пластически сжимаемого тела//Известия вузов. Машиностроение. -2001. -№ 4. -С. 43 53.

100. Соколов М.В., Залазинский А.Г., Лисина А.И. Оценка пористости прутков, выдавленных из некомпактной металлической заготов-ки//Порошковая металлургия. -2001. -№ 1-2. -С. 15-23.

101. Друянов Б.А., Пирумов А.Р. Исследование процесса экструзии пористого материала//Вестник машиностроения. -1980. -№ 9. -С. 61-62.

102. Кийко И.А., Кийко Л.К. Постановка задачи о пластическом течении сжимаемого материала//Вестник МГУ. Математика, механика. -1980. -№4.-С. 67-70.

103. Кийко Л.К. Обобщение задачи Прандтля о сжатии полосы для сжимаемого материала//Вестник МГУ. Математика, механика. -1981. -№ 5. -С. 66-70.

104. Сегал В.М., Резников В.И., Малышев В.Ф. Изменение плотности пористых материалов при пластическом формоизменении/Шорошковая металлургия. -1979. -№7. -С. 6 11.

105. Субич В.Н., Кийко И.А. Вариант постановки задачи пластического течения пористого материала//Известия вузов. Машиностроение. -1989. -№6.-С. 29-32.

106. Дегтярев И.С., Колмогоров B.JT. О вариационном принципе для медленных течений сжимаемой вязкопластической среды//Сб. тр. Пермского политехнического института. -1972. -№ 112. -С. 3-12.

107. Колмогоров B.JI. Некоторые актуальные задачи теории обработки металлов давлением М.: ВИЛС, 1979. -124 с.

108. Сегал В.М., Резников В.И., Малышев В.Ф. Вариационый функционал для пористого пластического тела // Порошковая металлургия. -1981. -№ 9. -С. 15-18.

109. Зенкевич О., Чанг И. Методы конечных элементов в теории сооружений и механике сплошных сред. М.: Недра, 1974. - 254 с.

110. Методы конечных элементов в механике сплошных сред / Под ред.А. С. Сахарова, И. Альтенбаха. Киев: Вища школа, 1982. - 402 с.

111. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. -М.: Мир, 1976. 464 с.

112. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир. 1977.-349 с.

113. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. М.: Мир, 1987. - 328 с.

114. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. М.: Мир, 1984. - 494 с.

115. Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел JI. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987. - 524 с.

116. Lee С.Н., Kobayashi S. New solution to rigid plastic deformation problems using matrix method//Trans. ASME. J. Engr. for Ind. -1973. -V. 95. -P. 865-873.

117. Бочаров Ю.А., Власов Ал.В. Моделирование процессов осесим-метричной объемной штамповки//Вестник машиностроения. -1996. -№4. -С.35.37.

118. Власов Ал.В. Особенности моделирования процессов пластического формоизменения с использованием метода конечных элемен-тов//Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: Изд-во ТулГУ, 1996. -С. 30-36.

119. Биба Н.В., Лишний А.И., Власов А.В. и др. Программа для ЭВМ QForm. Свидетельство о регистрации программы № 980579 РФ. Информационный бюллетень официальной регистрации РосПАТЕНТ. -1998. -Вып. 3.

120. Власов А.В. Теория формоизменения и уплотнения порошковых материалов и создание на ее основе методик проектирования технологии горячего изостатического прессования: Автореф. дисс. докт. техн. наук / Моск. гос. техн. ун-т. -М., 2000. 32 с.

121. Jm Y.T., Kobayashi S. Analysis of axisimmetric forging of porous Ф' materials by the finite element method//Advanced Manufacturing Processes.1986.-V. l.-P. 473-482.

122. Oh S.J., Wu W.T., Park J.J. Application of the finite element method to P/M forming processes//Proc. of the 2nd ICTP. Stuttgart, 1987. -P. 961 - 969.

123. Ломакин E.B. Зависимость предельного состояния композитных и полимерных материалов от вида напряженного состояния//Механика композитных материалов. -1988. -№ 1. -С. 3-9.

124. Шестаков Н.А., Лобастов Л.Г. Методика исследования функций пористости в условии пластичности сжимаемых материалов/ЯТрогрессивные технологии и оборудование кузнечно-штамповочного производства: Сб. на-учн. тр. МНТК. -М.: МГТУ "МАМИ", 2003, С. 177 184.

125. Шестаков Н.А., Тимофеев В.Н., Жуков О.В. А.с. № 1760434 СССР, МКИ G 01 N 3/18. Устройство для испытания металлов// БИ. -1992. -№33.

126. Анциферов В.Н., Перельман В.Е. Механика процессов прессования порошковых и композиционных материалов. -М.: Изд. дом "Грааль," 2001.-628 с.

127. Шестаков Н.А., Лобастов Л.Г. Анизатропное упрочнение начально изотропного пористого материала// Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением. Сборник трудов МГВМИ и Союза Кузнецов. Выпуск №4. Москва, 2004.

128. Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. -М.: Изд. АН СССР. 1963. -271 с.

129. Шестаков Н.А. Исследование влияния напряжений всестороннего сжатия и степени горячей пластической деформации на сварку фрагментов стружковых заготовок//Вестник МГТУ. Машиностроение. -2002, -№ 3. -С. 74-79.

130. Чумаченко Е.Н. Моделирование контактного взаимодействия в процессах обработки давлением/ЛСузнечно-штамповочное производство. -1996.-№ 6.-С. 2-6.

131. Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР. М.: Мир, 1989. - 192 с.

132. Чайнов Н.Д, Станкевич И.В., Руссинковский С.Ю. Повышение эффективности расчётов деталей ЦПГ с помощью МКЭ//Двигателестроение. 1983.- №9.-С. 16-18.

133. Шенен П., Коснар М., Гардан И. и др. Математика и САПР: В 2 кн. М.: Мир, 1988. - Кн. 1. - 204 с.

134. Жермен-Лакур П., Жорж П.Л., Пистр Ф., Безье П. Математика и САПР: В 2 кн. М.: Мир, 1989. - Кн. 2. - 264 с.

135. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1976.

136. Огородников В.А., Шестаков Н.А. Исследование деформаций и разрушения металла в процессе радиального обжатия/Юбработка металлов давлением в автомобилестроении: Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2. М.: Завод-ВТУЗ, 1980. С. 87-96.

137. Ерманок М.З., Соболев Ю.П., Бондарев А.А., Крыкина Г.С., Ску-дов В.А. Деформируемость компактов из жаропрочных никелевых спла-вов//Цветные металлы, 1982 №2, с. 87-89.

138. Бондарев А.А., Ерманок М.З., Соболев Ю.П. Объемная штамповка порошковых материалов в условиях высокого гидростатического давле-ния//Кузнечно-штамповочное производство, 1982 №8, с. 22-23.

139. Аношкин М.Ф., Бондарев А.А., Ерманок М.З., Клещев А.С., Соболев Ю.П. Получение фасонных заготовок из порошкового никелевого сплава/ЛДветные металлы, 1982 №8, с. 85-87.

140. Гессингер Г.Х. Порошковая металлургия жаропрочных сплавов. Челябинск «Металлургия», 1988.

141. Самойлов О.И. Теоретическое обоснование процессов и технологий контролируемого спекания порошковых карбидосодержащих смесей и распыленных многокомпонентных жаропрочных сплавов: Дисс. докт. техн. наук. -М., 1991.-378 с.

142. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. Д.: «Машиностроение», 1968. 272 с.

143. Лобастов Л.Г. Расчет предельного формоизменения в процессах объемной штамповки при совместном использовании пакетов программ QForm и MathCad//Bопросы исследования прочности деталей машин. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 8. М.: МГАПИ, 2003.

144. Субич В.Н., Шестаков Н.А., Демин В.А., Биба Н.В., Стебунов С.А., Лобастов Л.Г. Расчет и проектирование технологических процессов объемной штамповки на прессах. Учебное пособие. Москва, МГИУ, 2003.