автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Ротационная вытяжка с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок

На правах, рукопис и

(

Арефьев Юрий Владимирович

РОТАЦИОННАЯ ВЫТЯЖКА С УТОНЕНИЕМ СТЕНКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05 03 05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

Тула 2007

003161135

Работа выполнена на кафедре «Механика пластического формоизменения» в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Трегубое Виктор Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Радченко Сергей Юрьевич доктор технических наук, профессор Вальтер Александр Игоревич

Ведущая организация - ОАО «Тульский научно-исследовательский

технологический институт»

Защита состоится « 12 » ноября 2007 г в на заседании диссертаци-

онного совета Д 212 271 01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г Тула, ГСП, проспект им Ленина, д 92,9-101)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан «

2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А Б Орлов

г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшими задачами, стоящими перед промышленностью, являются повышение качества выпускаемой продукции, экономия материала и повышение производительности труда В различных отраслях машиностроения нашли широкое применение осесимметричные изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству изготовления и эксплуатационным свойствам при снижении себестоимости их производства

Корпусные цилиндрические детали, например, баллоны высокого давления, широко используются в технике К таким изделиям предъявляются повышенные требования по надежности эксплуатации, так как они испытывают внутреннее давление до 30 МПа С другой стороны, они должны иметь небольшую массу и быть удобными при работе в экстремальных условиях Специфика применения газовых баллонов высокого давления (дыхательные аппараты для аквалангистов, индивидуальных средств защиты при пожаротушении и т п) обусловила высокие требования, предъявляемые к указанным баллонам не только в части обеспечения их высокой эксплуатационной надежности, но и в части обеспечения их оптимальных массовых характеристик В этой связи, наряду с действующим производством цельнометаллических баллонов методами глубокой вытяжки, ведутся работы по созданию прогрессивных вариантов технологий изготовления баллонов, позволяющие обеспечить резкое снижение их массовых характеристик Одним из таких направлений является создание конструкций и технологии производства меташюкомпозитных баллонов, обладающих высокой конструктивной прочностью при малых массовых характеристиках

Важными составляющими технологического цикла изготовления баллонов этой конструкции является изготовление металлической оболочки (лейне-ра) и последующая его упрочняющая обмотка стеклопластиком или углепластиком, что в совокупности обеспечивает прочностные свойства баллонов, его массовых характеристики и эксплуатационную надежность Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой и механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования В то время как ротационная вытяжка (РВ) позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке, что связано с созданием локального очага деформации

Трубные заготовки, используемые для процессов обработки металлов давлением, обладает анизотропией механических свойств, которая оказывает существенное влияние на силовые деформационные параметры процессов пластического деформирования и качество получаемых изделий

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справоч-

^материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не /полной мере учитываются локальный характер формоизменения и анизотропию механических свойств материала заготовки Мало изучен процесс ротационной вытяжки с разделением деформации, который обещает перспективы в отношении использования внутренних резервов деформирования, уменьшения силовых режимов и повышения качества изготавливаемых деталей Таким образом, развитие теории ротационной вытяжки с утонением трубных заготовок из анизотропных материалов приобретает особую актуальность

Работа выполнена в соответствии с грантами Президента РФ на поддержку ведущих научных школ по выполнению научных исследований (гранты № НШ-1456 2003 8 и № НШ-4190 2006 8), государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям № 02 513 11 3299 (2007 г), грантами РФФИ № 05-01-96705 (2005-2006 гг) и № 07-01-00041 (2007 г) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг)» (проект № РНП 2 1 2 8355)

Цель работы. Повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки трубных анизотропных заготовок и повышение качества осесимметричных изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления) путем теоретического и экспериментального обоснования технологических режимов деформирования

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи

1 разработать математические модели процесса ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, получить основные уравнения и соотношения для анализа операций ротационной выгяжки с утонением стенки анизотропных трубных заготовок,

2 выполнить теоретические и экспериментальные исследования ротационной вытяжки с утонением стенки коническими роликами с анизотропных трубных заготовок,

3 установить влияние технологических параметров, геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки, анизотропии механических свойств трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности пластического формоизменения и формирование показателей качества механических свойств материала цилиндрических деталей,

4 построить математические модели формирования геометрических показателей качества изготавливаемых цилиндрических деталей из стали 12ХЗГНМФБА ротационной вытяжкой с утонением стенки на специализированном оборудовании, установить рациональные режимы формоизменения,

5 разработать рекомендации и пакет прикладных программ по расчету и проектированию технологических Процессов ротационной вытяжки с утонением стенки тонкостенных осесимметричных деталей из анизотропных трубных

заготовок на специализированном оборудовании,

6 использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе

Методы исследования, Теоретические исследования процесса ротационной вытяжки осесимметричных деталей выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела, анализ напряженного и деформированного состояний заготовки в исследуемых процессах формоизменения осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации, степени использования ресурса пластичности и критерия локальной потери устойчивости анизотропной трубной заготовки Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики и теории планирования эксперимента, рациональные интервалы изменения технологических параметров, обеспечивающие необходимые геометрические показатели качества цилиндрических деталей при ротационной вытяжке с утонением стенки, определялись итеративными методами поиска оптимума

Автор защищает:

- математическую модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, коническими роликами с учетом локального очага деформации, величины фактической подачи ролика, объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации,

- результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей формоизменения процесса ротационной вытяжки с утонением анизотропных трубных заготовок,

- установленные закономерности влияния технологических параметров, геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки, анизотропии механических свойств трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности пластического формоизменения и формирование показателей качества механических свойств материала цилиндрических деталей (степени использования ресурса пластичности и однородности механических свойств),

- математические модели формирования геометрических показателей качества изготавливаемых цилиндрических деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номи-

нального значения) из многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА ротационной вытяжкой с утонением стенки на специализированном оборудовании, рациональные режимы формоизменения,

- рекомендации, алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров ротационной вытяжки с утонением стенки осесимметричных деталей,

- технологические процессы изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок (многокомпонентная сталь 12ХЗГНМФБА), обеспечивающие эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления

Научная новизна:

> выявлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей пластического формоизменения и формирования показателей качества механических свойств материала осесимметричных деталей от технологических параметров (степени деформации, фактической подачи), геометрии рабочего инструмента, анизотропии механических свойств материала трубной заготовки на основе разработанных математических моделей процесса ротационной вытяжки с утонением стенки с учетом локального очага деформации, объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации, упрочнения материала,

> установлены рациональные режимы формоизменения, обеспечивающие требуемые геометрические показатели качества изготавливаемых деталей и их механических характеристик из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании с разделением деформации

Практическая значимость На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процесса ротационной вытяжки осесимметричных деталей на специализированном оборудовании из анизотропных трубных заготовок

Реализация работы.

Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок с использованием процесса ротационной вытяжки с утонением стенки, которые приняты к внедрению в опытное производство на ФГУП «ГНПП «Сплав» с ожидаемым экономическим эффектом за счет снижения трудоемкости изготовления и обеспечения качества изделия

Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления ! 50400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 15020! «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов

«Новые технологические процессы и оборудование» и «Технология листовой штамповки»

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Л А Толо-конникова (г Тула, 2003 г), на первой Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г Тула,

2004 г), на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г Тула, 2004 г), на международной научно-технической конференции «Автоматизация, проблемы, идеи, решения» (г Тула, 2006 г), на международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (г Санкт-Петербург,

2005 г), на XXVIII - XXXIII международных молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» (г Москва, 2002-2007 г г), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г Тула, 2001 - 2007 г г )

Публикации. Основные научные материалы проведенных исследований отражены в 8 статьях в центральной печати и межвузовских сборниках научных трудов, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук», и в 3 докладах и 8 тезисах докладов Всероссийских и международных научно-технических конференций Общий обьем - 3,9 печ л, авторский вклад-2,1 печ л

Автор выражает глубокую благодарность д т н , профессору С С Яковлеву и д т н , профессору С П Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации

Структура и объем диссертации Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 166 наименований, 3 приложений и включает 120 страниц основного машинописного текста, содержит 117 рисунков и 8 таблиц Общий объем - 206 страниц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе темы, ее научная новизна, практическая ценность и кратко раскрыто содержание разделов диссертационной работы

В первом разделе работы изложено современное состояние теории и технологии изготовления цилиндрических деталей методами ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей, сформулированы требования к их показателям качества, связанные с последующей обработкой давлением и эксплуатацией Рассмотрено практическое использование ротационной вытяжки для производства тонкостенных осесимметричных деталей (лейнеров) На-

мечены перспективные направления интенсификации процессов ротационной вытяжки и повышения качества изготавливаемых осесимметричных деталей Показано влияние анизотропии механических свойств материала заготовок на >. технологические параметры процессов пластического деформирования Обоснована постановка задач исследований

На основе приведенного обзора работ установлено, что заготовки, используемые для процессов обработки металлов давлением, обладают анизотропией механических свойств Начальная анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает существенное влияние на силовые и деформационные параметры процессов пластического деформирования, и на качество получаемых изделий Она может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на процессы формообразования

Значительный вклад в развитие теории и практики процесса ротационной вытяжки внесли советские ученые В Ф Баркая, К Н Богоявленский, А И Вальтер, В А Голенков, М А Гредитор, В В Смирнов, М Сулиман, И П Ренне, И И Казакевич, В Г Капорович, В И Корольков, Н И Могильный, К Д Елин, В В Лапин, А Г Овчинников, Б А Попов, С Ю Радченко, В В Рис, В И Трегубов, А С Чумадин, Л Г Юдин, С П Яковлев и др , а также зарубежные исследователи Б Авитцур, С Кобаяши, С О Колпакчиоглу, Э Томасетт, С Н Уэллс, Ч Янг и д р

Обзор научно-технической литературы показал, что теоретическое изучение процесса РВ с утонением осложняется наличием локальной деформации и объемным характером напряженного и деформированного состояний материала в пластической области Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов ротационной вытяжки с утонением, вопросы теории формоизменения анизотропных трубных заготовок, учитывающие локальный характер формоизменения и анизотропию механических свойств материала трубной заготовки, не решены Большинство работ, посвященных теоретическим исследованиям процессов РВ цилиндрических деталей, выполнены в предположении, что удельные силы, действующие на рабочий инструмент, равны удельным силам при вытяжке с утонением стенки, материал трубной заготовки обладает изотропией механических свойств

На основе проведенного обзора работ следует, что отсутствуют надежные методы анализа напряженного и деформированного состояний анизотропной заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения от технологических параметров процесса РВ и схем обработки, а также рекомендации по расчету и выбору рациональных технологических параметров для обеспечения заданных качественных характеристик изготавливаемых деталей

Во втором разделе приводится разработанная математическая модель формоизменения трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ротационной вытяжке тонкостенных осесимметричных деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации, позволяющая выполнить анализ напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей рота-

ционной вытяжки на специализированном оборудовании коническими роликами.

Рассмотрим процесс ротационной вытяжки тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала коническими роликами по прямому способу (рис. I). За один оборот заготовки ролик переместился на величину рабочей подачи 5. При подаче ролика на величину 5 фактическая ЩШча будет Зф - Щи /¿о. Это справсапиво я предположении, что вдоль осевой реализуется плоская деформация.

Из геометрических соображений нетруд* но определить максимальный угол контакта Э„ с заготовкой:

■,1/2

1 - !

Г

0« =

0е =

/?,{/;„ + щл

,если $ф(&х.р <А/; (I)

1/2

Заметим, что выражения (]} и (2) получены с учетом того, что величины и Зф малы по сравнению с величиной радиуса ролика

С

Рисунок 1. - Схема очага деформации при ротационной вытяжке

Угол 9Й зависит от фактической подачи Зф, изменения толщины стенкн детали ¡31, радиусов ролика Кр и заготовки Дв и формы ролика (угла конусности ролика а). Максимальная протяженность контакта ролика с заготовкой в осевом направлении / = дгс/^а^ + Бф. Ширина зоны контакта в каждом сечении может быть определены по формуле Ь = Яв 5т6н.

Пластическая деформация под роликом проходит в сравнительно короткий промежуток времени Ывр, необходимый для прохождения зоны контакта

материала заготовки с роликом. В течение этого промежутка времени материал течет под роликом в осевом направлении. Заметим, что угол контакта материала заготовки с роликом в основном постоянный и переменный в начальном и конечном участках очага деформации.

Рассмотрим вопрос о распределении скоростей течения материала в очаге деформации при установившемся деформировании. Скорость вдавливания ролика в заготовку определяется в сечении заготовки, проведенном под углом 6 к линии центров:

VR = ReQ (со p + coe),

где <йр - угловая скорость ролика, сор =a>eRe /Rp, <ав - угловая скорость заготовки, юв = 2пи. п - частота вращения шпинделя

В цилиндрической системе координат р, 6, г, связанной с заготовкой, в зоне контакта ролика с металлом в каждом сечении z=const в очаге деформации радиальная скорость

V^ =-Vr cos9

Запишем радиальную скорость в пластической области очага деформации в виде

Vr=-Re 9(со„ +coe)

г-г0

cos 6,

где >к - радиус контактной поверхности в цилиндрической системе координат в плоскости г = const

Примем, что в пластической области в цилиндрической системе координат реализуется квазиплоская деформация, те ^q = 0, ф 0, ^ 0

Уравнение линии контакта в цилиндрической системе координат в сечении z-const имеет вид

rk = +z/gap)/cos9 Приведем окончательные выражения для определения радиальной Vr, тангенциальной Vq и осевой Vz скоростей течения материала

г ~ г0

vr = ~(Rd + % fSa p+ztga.p )9(оз р+(йв)

Rd + ZtgCL,

' r0

, Rd+S0tga.p+zígap e2

VB = -<s>er + (ap + wg)-—-z--Hr-rQ)—

Rd + ztgap-r0 2

Vz = Q((op+a>e)

In

ztga.p+Rd-rQ

-{Rd -r Síptgv-p)ctgv-p

í0{tk +

Rd~r0

^r- 1

(3)

*k + S,ptga.p —-

Ve

Заметим, что последние выражения получены, учитывая малость угла 9 по сравнению с 1

Компоненты скоростей деформаций вычисляются по известным скоростям течения материала в цилиндрической системе координат

дгв vQ \dir _\д\ dv^ _di dvz

Материал трубной заготовки примем жесткопластическим, несжимаемым, цилиндрически ортотропным, подчиняющимся условию пластичности Мизеса-Хилла и ассоциированному закону пластического течения

Допускается, что в очаге пластической деформации реализуется квазиплоское течение материала, т е

= о, ter * * о, <те = ^г-ТГ5-' Ъ = Чг

Г + Г1

Введя характеристики анизотропии czr, crq и c,q в условиях плоского деформированного состояния

с м (я + f)

2 {FG + GH + HF)'

с -i ¿(Я + G) c ^(F + G)

2(FG + G# + #F)' 20 2(Я? + СЯ + №)' а также учитывая, что

a%(l + Re) F G F Rz

2M * = > = = 2L= 1 1

1/2

с2 Л ' т2 ,2 ' „2 2 '

выражение для определения интенсивности скорости деформации г; примет

вид__

= ¡2(Rz + Rв + RzRв)(l + Rв)^ р Re(Rв + Rz+l)(í-czl)

Здесь введены следующие обозначения в, Я, /., М, N - параметры анизотропии, Яд, - коэффициенты анизотропии, ог, ад , аг, , -

осевые, окружные, радиальные и сдвиговые напряжения соответственно, , , £„., , Е,д,., - скорости деформации в соответствующих направлениях Можно показать, что в принятых условиях деформирования уравнения пластического течения, устанавливающие связи между напряжениями и скоростями деформаций, для анизотропного тела запишутся в виде стг - ст = 2цг£г, с,.-а = - 2цДг, а9 -ст =

"Че = ^е^гв* = Нбл-^вг' т/-г = где а - среднее напряжение,

,2 2

„ - 1 ,, тл6г 1 _

М-гО - ^--' И-0/ - ---! Ьгг ~ -

2xszr у " 2ц/

ц2 = з

Ts9;-

Т Г.-Г1«

X =

1 (2+ Rq)(1 ~czr)xszr 1

i + ^e у

i(i-j?e)(i-cz

з 1 + Ле \RQ{Rz + \)(I-T^)

3 1 + Л9

X

V

w

v =

2t5

xszQ _

(l-

+ 4

2 . / \2

szr J

bze 4l T

izr /

1/2

(6)

Разрешив выражения (5) относительно компонент тензора напряжений, получим

сг=а + 2цг^г, а,.=сг + 2ц,£г, а0 = +

тг9 = ^ге^гв' х6 г = ШДв/-' = \*-гг^гг Подставив уравнения пластического течения, устанавливающие связи между напряжениями и скоростями деформаций (6), в уравнения равновесия в цилиндрической системе координат [2], получим систему уравнений для определения среднего напряжения

ГШ 02 Г

д(1М&-е) . 1 да дг

rz^rz)

дг дг г 58 &

г 56 г 56 Sz г

(7)

zr^zr

+ — + 2 dz

г

Or г ov oz dz

Записав систему уравнений в виде конечных разностей и разрешив каждое из них относительно среднего напряжения, получим выражения для определения величины среднего напряжения о(т,п)

Известно, что на границе входа материала в очаг пластической деформации при r = Re, 6 = 0 величина осевого напряжения cz =0 Это условие позволяет определить распределение величин среднего напряжения о(т,п) на входе материала в очаг пластической деформации и напряжений ar, ctq , ст, и xrQ, Tq, , t,.q, предварительно вычислив компоненты скоростей деформации по выражениям (6), среднюю величину накопленной интенсивности деформации в очаге пластической деформации

1 Nz ~ ,, Х^гг ^061 '

Nz 1

где At0Q, - время обработки материальной точки в очаге деформации на i -м обороте шпинделя, Nz - количество оборотов шпинделя, необходимое для про-

хождения материальной точки от входа в локальный очаг пластической деформации до его выхода

Уравнение траектории для материальной точки при стационарном течении в локальном очаге пластической деформации при ротационной вытяжке коническим роликом запишется следующем образом

dr г dd dz

Имея в своем распоряжении кривую упрочнения материала, можно найти среднюю величину сопротивления материала пластическому деформированию в очаге деформации по формуле

GsQcp = с0,29 +Q{eicp)">

интенсивности напряжения

„ 13 *zd + *e)~

lcp sec?p (Rz+Rq + RzRQ)' а также величины сопротивления материала пластическому деформированию при сдвиге [7]

т = ^(i+Rq)J R' ии,

sz6cp 2 у Rq(RQ + Rz +Ч(1~С20)'

т I 0 + ЛеХЪ+~0~

srQcp 2 i(Re + Rz + i)(l~cre)' где oq 20 и g, и - условный предел текучести и константы кривой упрочнения исследуемого материала

Информация о среднем напряжении и скоростях деформации вместе с кривой упрочнения материала позволяет рассчитать напряженное состояние в каждой точке очага деформации Все перечисленные выше характеристики напряженного и деформированного состояний вычисляются численно с использованием метода конечных разностей

Составляющие сил ротационной вытяжки определяются по формулам радиальная Pr = ^r^cBimQdz, (8)

тангенциальная FT=fJaT, drcosQedz, (9)

rk ee

осевая PI = f ¡az(r,Q)rdrcB, (10)

Ru 0

где cT=arsm 0-raQCOs 6 + T/QSin20,

2 2 a я = a r cos 6 + ogsin 0-xr0Sin28, a. =u,

С учетом составляющей силы трения осевая сила

Рг=К_+\±0РК, (П)

1де - коэффициент трения между поверхностями заготовки и оправки

Величина повреждаемости материала со, при пластическом деформировании по деформационной модели разрушения вычисляется по формуле

со,=Е/^<Х (12)

О егяр

Здесь г,пр -г1Пр(а/о,) - предельная интенсивность деформации, а -среднее напряжение, г1Пр=0. ехр([/о/а;Ха0 + <ц сова + «2 совр + а^ сое у), П,

V - константы материала, определяемые в зависимости от рода материала, согласно работам В Л Колмогорова и А А Богатова, а, р, у - углы между первой главной осью напряжений и главными осями анизотропии х, у и г, а\ > и аз ■ константы материала, зависящие от анизотропии механических свойств материала заготовки, % ~ рекомендуемая величина степени использования ресурса пластичности

В работе предложено условие шейкообразования тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке коническими роликами по прямому способу на основе критерия положительности добавочных нагрузок йР = 0, йМ = О

Разработаны рекомендации для расчета силовых режимов ротационной вытяжки при однороликовой и 3-х роликовой схемам деформирования, а также распределения суммарной степени деформации между тремя роликами, установленными в одной плоскости, имеющими различные углы рабочего конуса Эти рекомендации учитывают неравномерное распределение давления на контактной поверхности ролика и заготовки, величины фактической подачи, геометрических параметров используемых роликов и трубной заготовки, технологических параметров процесса, анизотропию механических свойств и упрочнения материала детали на соответствующих участках деформирования

В третьем разделе диссертационной работы изложены результаты теоретических исследований кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей пластического формоизменения и формирования показателей качества механических свойств материала цилиндрических деталей (степени использования ресурса пластичности и однородности механических свойств) от анизотропии механических свойств материала трубной заготовки, технологических параметров и геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки с утонением стенки, условий трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки

На рис 2 представлены графические зависимости изменения относительных величин радиальной тангенциальной 1\ и осевой Р2 составляющих сил от степени деформации е , угла конусности ролика а„ и рабочей подачи 5

при ротационной вытяжке одним роликом цилиндрических деталей из стали 12ХЗГНМФБА соответственно Здесь введены обозначения

Рк = Рк /[(Яв - 0,5(0 )^0ева0,2е ]. Рт = Рг '[(Ре ~ )говвсто,20 ],

Точками показаны результаты экспериментальных исследований силовых режимов процесса ротационной вытяжки Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 12ХЗГНМФБА с наружным радиусом трубной заготовки /?е =64,15 мм, толщине стенки трубы ?о =6,05 мм, диаметре ролика Ор = 280

мм, частоте вращения шпинделя я—75 мин"1, цо=0,15 Механические характеристики исследуемого материала а02е ==532,2 МПа, 0=451,0 МПа, п = 0,435, #0 =0,85, #., = 1,05, с0г=-О,2, с,г =сг0 =-0,12, 0 = 2,41, О = —1,41, д0=1,0, Д] = «2 = а3 = 0 Величины радиальной Рц, тангенциальной Рх и осевой Р2 составляющих сил определялись по выражениям (8), (9) и (11) соответственно

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением степени деформации относительные величины радиальных Рр,, осевых Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил интенсивно растут Установлено, что с увеличением рабочей подачи 5' и уменьшением угла конусности ролика а ^ все

три относительных составляющие сил возрастают Заметим, что изменение условий трения на контактной поверхности оправки и заготовки существенно влияет на относительную величину осевой силы Р2 С ростом коэффициента трения на оправке (л. величина относительной силы Рг возрастает

0 40 40

0 30 1 го

1 О.!« I зл

р% Рц

О 10 1 0

л

0 00 по

1 20 ^ 0

0 80 1"

^0-10 ^¡10

ООП 0 0

ра<т

08 * 0 о

О -I

Л1и1св 1

Рисунок 2 - Графические зависимости изменения Рт, Рг от а р (а), 8 (б) и 5 (в)

а - е = 0,40, 5=1 мм/об, п= 75 мин"1, б - ар =20°, 5=1 мм/об, п= 75 мин"', в - а^ =10°, е = 0,40, я= 75 мин1

Ротационная вытяжка с использованием трехроликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных Рц составляющих сил деформирования на 25 30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации

Оценены величины накопленной повреждаемости, неоднородности интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки от технологических параметров и геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки Установлено, что с увеличением степени деформации и уменьшением рабочей подачи величина накопленных микроповреждений <ле возрастает Показано, с увеличением рабочей подачи степени деформации е и уменьшением угла конусности ролика а р величина неоднородности интенсивности деформации 6Е = (е/тах - г/тт )/€1тт и напряжений 8а =(<у;тах -о;тт)/сг1т,п в стенке детали уменьшается, что согласуется с экспериментальными данными, полученными Н И Могильным и М А Гредитором, а также качественно подтверждаются результатами исследований по влиянию степени деформации е и угла конусности матрицы а при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей

Предельные возможности процесса ротационной выггяжки с утонением стенки оценивались- по степени использования ресурса пластичности, максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации и критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки

Графические зависимости изменения предельной степени деформации епр, вычисленной по допустимой величиной степени использования ресурса

пластичности (при х -1 )> максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации, а также критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки при ротационной вытяжке трубных заготовок из стали 10 от угла конусности ролика ар и рабочей

подачи 5 приведены на рис 3 Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 10 с наружным радиусом трубной заготовки /£¿=64,15 мм, толщине стенки трубы /0=6,0 мм, диаметре ролика 0„ =280 мм, частоте вращения шпинделя и =75 мин ро=0,15 Механические характеристики исследуемого материала а02е=272 МПа, £=336,6 МПа, я = 0,478, Я, =1,306, «0=2,122, сг0 = -0,25, сгг = -0,12, сг0 = -0,2 , П = 6,148, С = -0,946, а0 = 0,471, в] =-0,169, а.1 — -0,143 Здесь введены следующие условные обозначения кривая 1 - соответствует результатам расчетов предельной степени деформации епр, вычисленной по максимальной величине растягивающего напряжения на

выходе из очага деформации, кривая 2 - по критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки, кривая 3 - по допустимой величиной степени использования ресурса пластичности (при х — ')

VI

г

11 .:<> грат< --

Рисунок 3 - Графические зависимости изменения епр от ар (а) и 5 (б) для стали 10 а - ¿Г = 1 мм/об, б - 0^=10°

Анализ графических зависимостей и результатов расчетов показывает, что предельные степени деформации ?,пр при ротационной вытяжке могут ограничиваться Максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации, критерием шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и допустимой величиной степени использования ресурса пластичности Этот факт зависит от механических свойств материала цилиндрической заготовки и технологических параметров процесса ротационной вытяжки с утонением Показано, что предельные возможности процесса ротационной вытяжки гпр трубных заготовок из стали 12ХЗГНМФБА

ограничиваются критерии шейкообразования, а из стали 10, как допустимой величиной степени использования ресурса пластичности (5 <0,8 мм/об), так и как максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации (5 > 0,8 мм/об) при а р =10° (рис 3)

Оценено влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на силовые режимы и предельные возможности формообразования процесса ротационной вытяжки с утонением стенки Изменение характеристики анизотропии с от - 0,5 до 0,5 приводит к росту относительных величин Рц, Рх, Рх более чем 35 % С рост коэффициента анизотропии Я от 0,5 до 2,5 относительная осевая Р- и тангенциальная Рх составляющие сил ротационной вытяжки с утонением стенки уменьшаются на 15 %, а относительная радиальная составляющая силы Рц возрастает на 10 % В результате теоретических исследований установлено, что с уменьшением характеристики анизотропии с и ростом коэффициента нормальной анизотропии К предельная степень деформации гпр,

вычисленная по критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, увеличивается (в 2 3 раза)

Четвертый раздел диссертационной работы посвящен экспериментальным исследованиям силовым режимам и формированию геометрических показателей качества осесимметричных деталей из стали 12ХЗГНМФБА при ротационной вытяжке с утонением стенки на специализированном оборудовании

Выполнены экспериментальные исследования силовых режимов процесса ротационной вытяжки по схеме с разделением очага пластической деформации трубных заготовок из стали 12ХЗГНМФБА Заготовки были подвергнуты ротационной вытяжке с различными степенями деформации в диапазоне от 30 до 60 % и величинами рабочей подачи в диапазоне от 0,5 до 1 мм/об Экспериментальные исследования ротационной вытяжки производились на 3-роликовом станке модели В-280М В процессе обработки деталей осуществлялась регистрация замеров трех составляющих сил ротационной вытяжки радиальной Pr , осевой Pz и тангенциальной Рх Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки указывает на их удовлетворительное согласование (до 10 15%)

В работе методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели изменения геометрических показателей качества цилиндрических деталей из многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА. получаемых ротационной вытяжкой с разделением деформации на специализированном оборудовании

При экспериментальном исследовании формирования показателей качества цилиндрических деталей, изготавливаемых ротационной вытяжкой, в качестве выходных переменных (функций отклика) были приняты относительная величина наплыва h^=\0hHltQ, относительная разностенность детали 8t =1005tl5tucx%, относительная величина отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения = 100(г/^ - )/d^H %, где

5/ ='max-'mm. 5Г* = tmax ~£ > W и ?min " максимальная и минимальная

исх исх

толщины изготавливаемои детали, i^ax и 'mm " максимальная и минимальная толщины исходной трубы, dd - внутренний диаметр получаемой детали, drf =d0, d0 - диаметр оправки, hyj - высота наплыва, h^ -ig, 1ц - максимальная толщина стенки детали в зоне образования наплыва, (q - толщина стенки исходной заготовки

В качестве входных переменных предлагается выбрать факторы, характеризующие технологические параметры процесса ротационной вытяжки, к которым относятся степень деформации s, величина рабочей подачи S, частота вращения заготовки и и радиус закругления ролика г Степень деформации изменялась в диапазоне s=30 60 %, величина рабочей подачи 5=0,5 1,0 мм/об, частота вращения заготовки и =70 150 мин"1 и радиус закругления ролика г-Ъ 9 мм Остальные факторы принимались как условия опыта и при проведении экспериментальных исследований не изменялись

Использовались трубные заготовки из легированной стали 12ХЗГНМФБА Заготовки подвергались предварительной механической обработке Основные размеры исходной заготовки были следующие deH-116,2 мм, /0=6,05 мм Для проведения экспериментальных исследований был выбран план Рехтшафнера Для каждой группы фиксированных параметров проводилось по шесть опытов При определении границ области эксперимента исполь-

зованы значения факторов, установленные в предварительно проведенных экспериментальных исследованиях

Согласно данному плану эксперимента была проведена серия опытов После проверки значимости коэффициентов уравнений регрессии по г-критерию Стьюдента из этих зависимостей были исключены незначимые коэффициенты и произведен перерасчет моделей с проверкой их адекватности по Р - критерию Фишера при принятом уровне значимости, равном 5 %

Выбор указанных диапазонов режимов обработки и параметров инструмента обусловлен широким их использованием в практике Для замеров диаметров деталей использовались приборы индикаторного типа Цена деления индикатора составляла 0,01 мм

Получены уравнения регрессии для определения величин 5,, и /г// при ротационной вытяжке цилиндрических деталей из стали 12ХЗГНМФБА Лн = 0,30297 + 0,055736*5 + 0,020608*2 + 0,022496*3 + + 0,032534^1^2 - 0,026091*1*3 -0,013824*1*4 +0,02267*2х3 +

+ 0,022167*2*4 +0,052577*2, 03)

6, = 62,665-18,925*, + 3,2988*2 - 4,0648*3 - 3,67*4 -

- 2,9994*3*4 - 6,8136*з > 04)

бд = 0,641 - 0,044*, - 0,260*2 + 0,021*з + 0,106*4 -

— 0,064*,*2 -0,076*1*з -0,056*2*3 +0,015*3*4 ~0,187*з (15) Выявлено, что геометрические образы поверхностей указанных выше показателей качества в трехмерном пространстве исследованных факторов носят сложный характер Полученные зависимости позволяют оценить влияние различных сочетаний исследуемых технологических факторов на показатели качества

Оптимизация регрессионных зависимостей (13) - (15) позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых относительные величины изменения относительной разностенности детали 8(, отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения 5д и наплыва кц будут минимальны

В пятом разделе изложены научно обоснованные рекомендации по расчету и проектированию технологических процессов изготовления осесиммет-ричных деталей ротационной вытяжкой на специализированном оборудовании

Рекомендации по выбору технологических параметров процесса ротационной вытяжки получены на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований с учетом технических требований и анизотропии механические свойства материала детали и включают в себя следующие этапы выбор и расчет заготовок, выбор инструмента для ротационной вытяжки на специальном оборудовании, выбор схемы ротационной вытяжки, выбор технологических параметров процесса ротационной вытяжки, расчет силовых параметров процесса, оценка показателей качества цилиндрических деталей, оценка ожидаемых механических свойств изготавливаемого изделия

Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления Технологический процесс ротационной вытяжки принят к внедрению в опытное производство на ФГУП «ГНПГТ Сплав»

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в ряде лекционных курсах при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением»

В приложениях содержатся тексты программ для ЭВМ, акты внедрения полученных результатов диссертационной работы в промышленности и учебном процессе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Работа посвящена решению актуальной народнохозяйственной задачи, имеющей важное значение для автомобиле-, судо-, самолето-, ракетостроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и состоящей в теоретическом и экспериментальном обосновании технологических режимов деформирования, обеспечивающих повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки анизотропных трубных заготовок и качества осе-симметричных изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления)

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы*

1 Разработана математическая модель формоизменения трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ротационной вытяжке осесимметричных деталей с утонением стенки коническими роликами при учете локального очага деформации, фактической подачи металла в очаг пластической деформации и упрочнения материала В отличие от известных решений при анализе кинематики течения материала в очаге пластической деформации принято, что процесс реализуется в условиях квазиплоской деформации, т е рассматривается течение материала в плоскости, перпендикулярной оси г, учитываются соответствующие величины касательных напряжений и начальная анизотропия механических свойств трубной заготовки При анализе силовых режимов ротационной вытяжки не используются данные о распределении давления на контактной поверхности ролика и заготовки, рассчитанные при вытяжке с утонением стенки в процессе изготовления аналогичной детали Предложено условие шейкообразование тонкостенной трубной за-ютовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке коническими роликами по прямому способу на основе критерия положительности добавочных нагрузок

2 Выполнены теоретические и экспериментальные исследования ротационной вытяжки цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами Установлено влияние анизотропии механических свойств материала трубной заготовки, степени деформации е, угла конусности ролика ар, рабочей подачи 5, геометрических размеров исходной трубной заготовки и ролика на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, степень использования ресурса пластичности, неоднородность интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки, предельные возможности формоизменения Разработан алгоритм расчета процесса ротационной вытяжки и программное обеспечение для ЭВМ

3 Установлено, что с увеличением степени деформации £, рабочей подачи 5 и уменьшением угла конусности ролика ар, величины радиальных Рц,

осевых Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил растут Интенсивность возрастания исследуемых составляющих сил существенно зависят от угла конусности ролика а р Изменение условий трения на контактной поверхности оправки и заготовки существенно влияет на относительную величину осевой силы Р2 При обработке деталей по схеме с разделением деформации радиальная Рк и осевая Р2 составляющие силы имеют меньшие значения по сравнению с обработкой указанных деталей по однороликовой схеме обработки Ротационная вытяжка с использованием 3-роликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных составляющих сил деформирования на 25 30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам ротационной вытяжки указывает на их удовлетворительное согласование (до 15 %)

Оценена величина накопленной повреждаемости, неоднородности интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки от технологических параметров и геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки Показано, с увеличением рабочей подачи 5, степени деформации е и уменьшением угла конусности ролика ар величина неоднородности интенсивности деформации 5Е и напряжений 5а в стенке детали уменьшается

Определены предельные возможности формоизменения ротационной вытяжки коническими роликами цилиндрических деталей по степени использования ресурса пластичности, максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации и критерию шей-кообразования тонкостенной трубной заготовки Установлено, что предельные степени деформации при ротационной вытяжке могут ограничиваться максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации, критерием шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и допустимой величиной степени использования ресурса пластичности Этот факт зависит от механических свойств материала цилинд-

рической заготовки и технологических параметров процесса ротационной вытяжки с утонением

4 Оценено влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на силовые режимы и предельные возможности формообразования процесса вытяжки с утонением стенки Показано существенное влияние анизотропии механических свойств исходной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования

5 Методами математической статистики и теории планирования эксперимента построены математические модели формирования геометрических показателей качества цилиндрических деталей (относительных величин наплыва, разностенности и отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения) из многокомпонентной легированной стали 12ХЗГНМФБА, изготавливаемых ротационной вытяжкой с разделением деформации на специализированном оборудовании, от степени деформации, величины рабочей подачи, числа оборотов вращения заготовки и относительного радиуса закругления ролика Оптимизация полученных регрессионных зависимостей позволила выявить значения факторов в натуральном масштабе, при которых величины относительного наплыва, разностенности детали, отклонения внутреннего диаметра детали от номинального значения будут минимальны

6 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процессов ротационной вытяжки с утонением стенки тонкостенных осесимметричных деталей на специализированном оборудовании Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА Технологический процесс ротационной вытяжки принят к внедрению в опытное производство на ФГУП «ГНПП Сплав» Технологический процесс позволяет уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных деталей из стали 12ХЗГНМФБА, повысить точность геометрической формы и обеспечить качество изделия При этом удается исключить из технологического цикла изготовления лейнеров ряд трудоемких химических и прессово-термических операций

Материалы диссертационной работы также использованы в учебном процессе

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Экспериментальные исследования силовых параметров ротационной вытяжки / Ю.В. Арефьев, В.И. Трегубое, А.Е Белов, М.В Ларина // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. - 2004. - Вып. 3. - С 81 - 87.

2. Математическая модель ротационной вытяжки трубных заготовок из анизотропного материала / Ю В. Арефьев, С.С. Яковлев, О В. Пи-липенко, В.И Трегубов // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула. Изд-во ТулГУ, 2005 - Вып 1.-С. 41-50

3. Арефьев Ю.В , Пилипенко О.В., Ларина М.В. О неравномерности деформации и повреждаемости по толщине детали при ротационной вытяжке с утонением стенки II Известия ТулГУ. Технология сельскохозяйственного машиностроения. - 2005. - С. 95-102

4. Арефьев Ю.В., Яковлев С.С., Пилипенко О.В. К анализу процесса ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 2 - С. 27 - 34.

5. Технология изготовления бесшовных лейнеров для облегченных газовых баллонов высокого давления / Ю.В. Арефьев, В.И. Трегубое, Е.А. Белов, О.В. Пилипенко // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула. Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 235 - 239

6. Арефьев Ю.В. Влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы процесса ротационной вы тяжки с утонением стенки анизотропных грубных заготовок // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула-Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 4. - С. 95-99.

7 Арефьев Ю.В., Яковлев С.С., Пилипенко О.В. Оценка силовых параметров ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула. Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 4. - С. 15-25.

8 Пилипенко О В , Ларина М В , Арефьев Ю В Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке с утонением стенки // Наука и технологии Серия Технологии и машины обработки давлением — М РАН, 2005 - С 30-33

9 Яковлев С С , Пилипенко О В , Арефьев Ю В Математическое моделирование процесса ротационной вытяжки с ут онением стенки цилиндрических деталей // Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов Труды международной научно-технической конференции -СПб Изд-во политехнического ун-та, 2005 -С 143-147

10 Трегубов В И, Пилипенко ОВ, Арефьев ЮВ Технологические процессы ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Материалы международной научно-технической конференции «Автоматизация, проблемы, идеи, решения» (АПИР-11), 16-17 октября 2006 г, Тула ТулГУ - С 190-191

11 Трегубов В И , Пилипенко О В , Арефьев Ю В Ротационная вытяжка тонкостенных осесимметричных деталей // Материалы международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» - Старый Оскол СТИ -2006 -С 58-64

12 Нечепуренко Ю Г , Яковлев С С , Арефьев Ю В Математическая модель анизотропного упрочения ортотропного материала // Тезисы докладов Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Л А Толоконникова -Тула Изд-во ТулГУ, 2003 - С 207-208

13 Арефьев Ю В Ротационная вытяжка с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета -Тула Изд-во ТулГУ, 2007 - С 71-75

14 Ремнев К С , Арефьев Ю В Технологии изготовления сосудов высокого давления // XXVIII Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов - М МАТИ, 2002 - Том 1 - С 53-54

15 Митин А А , Арефьев Ю В Влияние схемы ротационной вытяжки на геометрические показатели качества цилиндрических деталей // XXIX Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов - М МАТИ, 2003 - Том 1 - С 94-95

16 Арефьев Ю В , Ларина М В Новый технологический процесс изготовления цилиндрических деталей с внутренним винтовым профилем // Идеи молодых - Новой России Сб тез док 1-й Всероссийской научно-технической конференции студ и асп 24 - 26 марта 2004 г - Тула Изд-во ТулГУ, 2004 - С 9-10

17 Ларина М В , Арефьев Ю В Качество цилиндрических деталей при ротационной вытяжке // Идеи молодых - Новой России Сб тез док 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов, 24 - 26 марта 2004 г - Тула Изд-во ТулГУ 2004 - С 11-12

18 Арефьев Ю В Исследование процесса ротационной вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей // XXXII Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов - М МАТИ, 2006 - Том 1 -С 178-179

19 Арефьев ЮВ Математическая модель процесса ротационной вытяжки с утонением стенки анизотропных трубных заготовок на специализированном оборудовании // XXXIII Гагаринские чтения Международная молодежная научная конференция Тезисы докладов - М МАТИ, 2007 - Том 1 - С 200-202

Подписано в печать Формат бумаги 60x84 Бумага офсетная

Усл. печ. л 0,9 Уч-изд л 1,25 Тираж 100 экз Заказ

Тульский государственный университет 300600, г. Тула, просп Ленина, 92

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г Тула, у л Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСЕСИММТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКОЙ.

1.1. Анализ технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей ответственного назначения из трубных заготовок с высокими эксплуатационными характеристиками.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей из трубных заготовок.

1.2.1. Силовые режимы.

1.2.2. Предельные степени деформации.

1.2.3. Экспериментальные исследования.

1.2.4. Качество изготавливаемых деталей.

1.3. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы 29 обработки металлов давлением.

Важнейшими задачами, стоящими перед промышленностью, являются повышение качества выпускаемой продукции, экономия материала и повышение производительности труда. В различных отраслях машиностроения нашли широкое применение осесимметричные изделия, к которым предъявляются высокие требования по качеству изготовления и эксплуатационным свойствам при снижении себестоимости их производства.

Корпусные цилиндрические детали, например, баллоны высокого давления, широко используются в технике. К таким изделиям предъявляются повышенные требования по надежности эксплуатации, так как они испытывают внутреннее давление до 30 МПа. С другой стороны, они должны иметь небольшую массу и быть удобными при работе в экстремальных условиях.

Специфика применения газовых баллонов высокого давления (дыхательные аппараты для аквалангистов, индивидуальных средств защиты при пожаротушении и т.п.) обусловила высокие требования, предъявляемые к указанным баллонам не только в части обеспечения их высокой эксплуатационной надежности, но и в части обеспечения их оптимальных массовых характеристик.

В этой связи, наряду с действующим производством цельнометаллических баллонов методами глубокой вытяжки, ведутся работы по созданию прогрессивных вариантов технологий изготовления баллонов, позволяющие обеспечить резкое снижение их массовых характеристик. Одним из таких направлений является создание конструкций и технологии производства метал-локомпозитных баллонов, обладающих высокой конструктивной прочностью при малых массовых характеристиках.

Важными составляющими технологического цикла изготовления баллонов этой конструкции является изготовление металлической оболочки (лейнера) и последующая его упрочняющая обмотка стеклопластиком или углепластиком, что в совокупности обеспечивает прочностные свойства баллонов, его массовых характеристики и эксплуатационную надежность.

Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой и механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования. В то время как ротационная вытяжка (РВ) позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность: величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке, что связано с созданием локального очага деформации.

Трубные заготовки, используемые для процессов обработки металлов давлением, обладает анизотропией механических свойств, которая оказывает существенное влияние на силовые, деформационные параметры процессов пластического деформирования и качество получаемых изделий.

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются локальный характер формоизменения и анизотропию механических свойств материала заготовки. Мало изучен процесс ротационной вытяжки с разделением деформации, который обещает перспективы в отношении использования внутренних резервов деформирования, уменьшения силовых режимов и повышения качества изготавливаемых деталей. Таким образом, развитие теории ротационной вытяжки с утонением трубных заготовок из анизотропных материалов приобретает особую актуальность.

Работа выполнена в соответствии с грантами Президента РФ на поддержку ведущих научных школ по выполнению научных исследований (гранты № НШ-1456.2003.8 и № НШ-4190.2006.8), государственным контрактом Федерального агентства по науке и инновациям № 02.513.11.3299 (2007 г.), грантами РФФИ № 05-01-96705 (2005-2006 гг.) и № 07-01-00041 (2007 г.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 гг.)» (проект № РНП 2.1.2.8355).

Цель работы. Повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки трубных анизотропных заготовок и повышение качества осесимметричных изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления) путем теоретического и экспериментального обоснования технологических режимов деформирования.

Методы исследования. Теоретические исследования процесса ротационной вытяжки осесимметричных деталей выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела; анализ напряженного и деформированного состояний заготовки в исследуемых процессах формоизменения осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации, степени использования ресурса пластичности и критерия локальной потери устойчивости анизотропной трубной заготовки. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры. Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает:

- математическую модель формоизменения заготовки при ротационной вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, коническими роликами с учетом локального очага деформации, величины фактической подачи ролика, объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей формоизменения процесса ротационной вытяжки с утонением анизотропных трубных заготовок;

- установленные закономерности влияния технологических параметров, геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки, анизотропии механических свойств трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, предельные возможности пластического формоизменения и формирование показателей качества механических свойств материала цилиндрических деталей (степени использования ресурса пластичности и однородности механических свойств);

- рекомендации, алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров ротационной вытяжки с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок;

- технологические процессы изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок (многокомпонентная сталь 12ХЗГНМФБА), обеспечивающие эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояний, силовых режимов, предельных возможностей пластического формоизменения и формирования показателей качества механических свойств материала осесимметричных деталей от технологических параметров (степени деформации, фактической подачи), геометрии рабочего инструмента, анизотропии механических свойств материала трубной заготовки на основе разработанной математической модели процесса ротационной вытяжки с утонением стенки с учетом локального очага деформации, объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации, упрочнения материала.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процесса ротационной вытяжки осесимметричных деталей на специализированном оборудовании из анизотропных трубных заготовок.

Реализация работы. Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок с использованием процесса ротационной вытяжки с утонением стенки, которые приняты к внедрению в опытное производство на ФГУП «ГНПП «Сплав» с ожидаемым экономическим эффектом за счет снижения трудоемкости изготовления и обеспечения качества изделия. Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование» и «Технология листовой штамповки».

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Л.А. Толоконникова (г. Тула, 2003 г.); на первой Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Идеи молодых - Новой России» (г. Тула, 2004 г.); на международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» (г. Тула, 2004 г.); на международной научно-технической конференции «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (г. Тула, 2006 г.); на международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (г. Санкт-Петербург, 2005 г.); на XXVIII - XXXIII международных молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» (г. Москва, 20022007 г.г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2001 - 2007 г.г.).

Публикации. Основные научные материалы проведенных исследований отражены в 8 статьях в центральной печати и межвузовских сборниках научных трудов, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук», и в 3 докладах и 8 тезисах докладов Всероссийских и международных научно-технических конференций. Общий объем - 3,9 печ. л., авторский вклад - 2,1 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору С.С. Яковлеву и д.т.н., профессору С.П. Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 166 наименований, 3 приложений и включает 106 страниц основного машинописного текста, содержит 110 рисунков и 5 таблиц. Общий объем - 190 страниц.

5.4. Основные результаты и выводы

1. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических процессов, параметров рабочего инструмента и выбора схем ротационной вытяжки с утонением стенки осесимметричных деталей на специализированном оборудовании.

2. Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА: многооперационная вытяжка листовой заготовки с последующей ротационной вытяжкой с утонением полого цилиндрического полуфабриката и «закатки» горловины лейнера; ротационная вытяжка с утонением, обжим трубной заготовки и «закатки» горловины лейнера.

Второй вариант изготовления баллонов высокого давления является менее трудоемким по сравнению с первым вариантом. Он не требует использования дорогостоящего прессового и химико-термического оборудования.

Новые технологические процессы ротационной вытяжки приняты к внедрению в производство на ФГУП «ГНПП Сплав» с ожидаемым экономическим эффектом за счет снижения трудоемкости изготовления и обеспечения качества изделия. Использование схемы ротационной вытяжки с разделением деформации способствовало снижению потребных сил деформирования на 25.35 %. При этом удается исключить из технологического цикла изготовления ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.

3. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в ряде лекционных курсах при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа посвящена решению актуальной народнохозяйственной задачи, имеющей важное значение для автомобиле-, судо-, самолето-, ракетостроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и состоящей в теоретическом и экспериментальном обосновании технологических режимов деформирования, обеспечивающих повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки анизотропных трубных заготовок и качества осе-симметричных изделий ответственного назначения (баллонов высокого давления).

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Разработана математическая модель формоизменения трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ротационной вытяжке осесимметричных деталей с утонением стенки коническими роликами при учете локального очага деформации, фактической подачи металла в очаг пластической деформации и упрочнения материала. В отличие от известных решений при анализе кинематики течения материала в очаге пластической деформации принято, что процесс реализуется в условиях квазиплоской деформации, учитываются соответствующие величины касательных напряжений и начальная анизотропия механических свойств трубной заготовки. При анализе силовых режимов ротационной вытяжки не используются данные о распределении давления на контактной поверхности ролика и заготовки, рассчитанные при вытяжке с утонением стенки в процессе изготовления аналогичной детали. Предложено условие шейкообразования тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке коническими роликами по прямому способу на основе критерия положительности добавочных нагрузок.

2. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования ротационной вытяжки цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами. Установлено влияние анизотропии механических свойств материала трубной заготовки, степени деформации е, угла конусности ролика ар, рабочей подачи 5, геометрических размеров исходной трубной заготовки и ролика на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, степень использования ресурса пластичности, неоднородность интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки, предельные возможности формоизменения.

3. Установлено, что с увеличением степени деформации 8, рабочей подачи £ и уменьшением угла конусности ролика ар, величины радиальных осевых Р2 и тангенциальных Рх составляющих сил растут. Интенсивность возрастания исследуемых составляющих сил существенно зависят от угла конусности ролика ар. Изменение условий трения на контактной поверхности оправки и заготовки существенно влияет на относительную величину осевой силы Р2. При обработке деталей по схеме с разделением деформации радиальная и осевая Р2 составляющие силы имеют меньшие значения по сравнению с обработкой указанных деталей по однороликовой схеме обработки. Ротационная вытяжка с использованием 3-роликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных Рц составляющих сил деформирования на 25.30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации. Результаты экспериментальных работ показали, удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, не превышающую 10.15%.

Оценена величина накопленной повреждаемости, неоднородности интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки от технологических параметров и геометрии рабочего инструмента ротационной вытяжки.

Определены предельные возможности формоизменения ротационной вытяжки коническими роликами цилиндрических деталей по степени использования ресурса пластичности, максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации и критерию шей-кообразования тонкостенной трубной заготовки. Установлено, что предельные степени деформации ъпр при ротационной вытяжке могут ограничиваться максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации, критерием шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и допустимой величиной степени использования ресурса пластичности. Этот факт зависит от механических свойств материала цилиндрической заготовки и технологических параметров процесса ротационной вытяжки с утонением.

4. Оценено влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на силовые режимы и предельные возможности формообразования процесса вытяжки с утонением стенки. Показано, что изменение характеристики анизотропии с от - 0,5 до 0,5 приводит к росту относительных величин радиальной, тангенциальной и осевой составляющих сил более чем 35 %. С рост коэффициента анизотропии К от 0,5 до 2,5 относительная осевая и тангенциальная составляющие сил ротационной вытяжки с утонением стенки уменьшаются на 15 %, а относительная радиальная составляющая силы возрастает на 10 %. В результате теоретических исследований установлено, что с уменьшением характеристики анизотропии с и ростом коэффициента нормальной анизотропии Я предельная степень деформации впр, вычисленная по критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, увеличивается (в 2.3 раза).

5. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процессов ротационной вытяжки с утонением стенки тонкостенных осесимметричных деталей на специализированном оборудовании. Разработаны два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА. Технологический процесс ротационной вытяжки принят к внедрению в опытное производство на ФГУП «ГНПП Сплав». Технологический процесс позволяет уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных деталей из стали 12ХЗГНМФБА; повысить точность геометрической формы и обеспечить качество изделия. При этом удается исключить из технологического цикла изготовления лейнеров ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.

Материалы диссертационной работы также использованы в учебном процессе.

1. Адамеску P.A., Гельд П.В., Митюшков Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. - 136 с.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976. 279 с.

3. Арефьев Ю.В. Исследование процесса ротационной вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей // XXXII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2006. - Том 1. - С. 178-179.

4. Арышенский Ю.М., Гречников Ф.В. Теория и расчеты пластического формоизменения анизотропных материалов. М.: Металлургия, 1990. -304 с.

5. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов. -Л.: Машиностроение, 1969. 112 с.

6. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1976. - № 6. -С. 120- 129.

7. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

8. Баркая В.Ф. Исследования процесса ротационного формообразования осесимметричных оболочек // Труды Грузинского политехнического института. 1971.-№3(143).-С. 178-188.

9. Баркая В.Ф. К теории расчета силовых параметров процесса ротационного выдавливания тонких оболочек // Труды Грузинского политехнического института. -1971. № 3 (143). - С. 168-171.

10. Баркая В.Ф. Критерии моделирования скоростных и статических процессов ротационного выдавливания осесимметричных оболочек // Труды Грузинского политехнического института. 1971. - № 8 (148). - С. 124-135.

11. Баркая В.Ф. Теоретические исследования силовых параметров процесса ротационного выдавливания // Труды Грузинского политехнического института. 1971. - №8 (148). - С. 132-143.

12. Баркая В.Ф. Усилия при ротационном выдавливании тонких оболочек // Известия вузов. Машиностроение. -1971. № 10. - С. 166-170.

13. Баркая В.Ф., Ионов И.Н. Экспериментальные усилия при ротационном формоизменении // Обработка металлов давлением в машиностроении. Вып. 9. - М., 1973. - С. 125-130.

14. Баркая В.Ф., Рокотян С.Е. К теории ротационного выдавливания оболочек вращения // Известия вузов. Черная металлургия. 1972. - № 1. - С. 96-99.

15. Баркая В.Ф., Рокотян С.Е., Рузанов Ф.И. Формоизменение листового материала. М.: Металлургия, 1976. - 294 с.

16. Бастуй В.Н. К условию пластичности анизотропных тел // Прикладная механика / АН УССР. Ин-т механика. Киев: Наукова думка. - 1977 -№1. - С. 104- 109.

17. Бебрис A.A. Устойчивость заготовки в формоизменяющих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатне, 1978. - 127 с.

18. Белов Е.А. К оценке усилий ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. - 1986. - С. 105-113.

19. Белов Е.А., Полин В.В., Хитрый A.A. Обеспечение точности деталей при ротационной вытяжке с двухрядным расположением деформирующих роликов // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. - 1987. - С. 99-101.

20. Богатов A.A. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. - 329 с.

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

22. Богоявленский К.Н., Рис В.В., Нгуен Ким Тханг. Силовые параметры процесса обратного ротационного выдавливания коническим роликом // Известия вузов. Машиностроение. 1975. - №10. - С. 130-134.

23. Быковцев Г.И. О плоской деформации анизотропных идеально-пластических тел // Известия АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение. 1963.-№2.-С. 66-74.

24. Вальтер А.И. Автоматизированная методика расчета процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТулГУ.- 1993.- С.103-111.

25. Вальтер А.И. Теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния металла при ротационной вытяжке проецированием // Кузнечно-штамповочное производство. 1998. - № 1. - С. 3-4.

26. Вальтер А.И., Юдин Л.Г., Хитрый A.A. Оценка энергетических параметров РВ цилиндрических оболочек с помощью МКЭ // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. - № 8. - С. 2.

27. Ву Э.М. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред // Механика композиционных материалов / Пер. с англ. М.: Мир, 1978.-С. 401 -491.

28. Геогджаев В.О. Волочение тонкостенных анизотропных труб сквозь коническую матрицу // Прикладная механика. 1968. - Т.4. - Вып. 2. -С. 79 - 83.

29. Головлев В.Д. Расчет процессов листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1974. - 136 с.

30. Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение. 1971. - 239 с.

31. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: Машиностроение, 1998. - 446 с.

32. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургия, i960.- Т. 1.- 376 е., Т. 2.-416 е., Т. 3.- 306 с.

33. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

34. Данилов В.Л. К формулировке закона деформационного упрочнения // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1971. - №6. - С. 146 -150.

35. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978.- 174 с.

36. Дель Г.Д., Корольков В.И. Моделирование операций ротационной вытяжки с утонением // Кузнечно-штамповочное производство. 1996. -№3. - С. 23.

37. Джонсон В., Кудо X. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия. - 1965.- 197 с.

38. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров. -М.: Машиностроение, 1979. 567 с.

39. Егоров М.И. Определение коэффициента поперечных деформаций листового проката с начальной анизотропией на цилиндрических образцах // Заводская лаборатория. 1988. - №11. - С. 79 - 82.

40. Елин К.Д. Экспериментальное определение усилия при давильных работах // Технология машиностроения. Тула: ТулПИ. - 1967. - Вып. 1. -С. 19-24.

41. Желтков В.И., Вальтер А.И., Юдин Л.Г. Упругопластический анализ процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТПИ, 1992.- С. 27-33.

42. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980.432 с.

43. Ивлев Д.Д., Быковцев Г.И. Теория упрочняющегося пластического тела. М.: Наука, 1971. - 232 с.

44. Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР. - 1963.207 с.

45. Казакевич И.И. Анализ процесса холодной поперечной прокатки (ротационного выдавливания) // Кузнечно-штамповочное производство. -1973. №7.- С.14-17.

46. Казакевич И.И. К расчёту внеконтактной деформации при поперечно-винтовой прокатке // Известия вузов. Машиностроение. 1976. - № 12. -С. 131-136.

47. Калпакчиоглу С.О. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Т. 86. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. - 1964. - №1. - С. 56-62.

48. Калпакчиоглу С.О. О механизме силовой выдавки // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Т. 83. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. -1961.-№2.-С. 35-42.

49. Капорович В.Г. Обкатка металлоизделий в производстве. М.: Машиностроение, 1973. - 166 с.

50. Качанов Л.М. Основы механики разрушения. М.: Наука, 1974.312 с.

51. Кирьянов А.Н., Мишунин В.А. Оценка режимов деформирования при ротационной вытяжке цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - № 11. - С. 27-29.

52. Кобаяши Ш., Холл С., Томсен Э. Теория силовой выдавки конуса // Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. В: Конструирование и технология машиностроения. -1961. № 3. - С. 10-20.

53. Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т. // Ред. совет: ЕМ. Семенов и др. т. 4. Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева. - М.: Машиностроение, 1987. - 544 с.

54. Козлов О.Ф., Шевакин Ю.Ф., Сейдалиев Ф.С. Контактная поверхность при поперечной раскатке труб на цилиндрической оправке с учётом внеконтактной зоны деформации // Известия вузов. Чёрная металлургия. 1974.-№9.-С. 81-87.

55. Колесников Н.П. Расчет напряженно-деформированного состояния при вытяжке с учетом анизотропии // Кузнечно-штамповочное производство. 1963. - № 9. - С. 15 - 19.

56. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. -Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001.-836 с.

57. Колмогоров В.Л. Напряжение деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970. - 229 с.

58. Колмогоров В.Л., Мигачев Б.А., Бурдуковский В.Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения. Екатеринбург: УрОРАМ, 1994. - 104 с.

59. Колпакчиоглу С.О. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. - 1964.-№1.-С. 56-62.

60. Кононенко В.Г. О пластической деформации и наклёпе стенок выдавливаемых оболочек // Известия вузов. Машиностроение. 1970. - № 12. -С. 35 -37.

61. Кориев М.В., Батурин А.И. Ротационная вытяжка обечайки двух-компонентного алюминиевого автомобильного колеса // Технология легких сплавов, 2000. №4. - С. 29-31.

62. Корольков В.И. Моделирование деформированного состояния заготовки при ротационной вытяжке без предметного утонения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. - №7. - С. 40-44.

63. Кудрявцев И.П. Текстуры в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1965.-292 с.

64. Кузин В.Ф. Влияние анизотропии на разностенность при вытяжке с утонением стенки // Обработка металлов давлением. Тула: ТПИ, 1971. -С. 171 - 176.

65. Кузин В.Ф., Юдин Л.Г., Ренне И.П. Изменение показателя анизотропии в процессе многооперационной вытяжки с утонением стенки // Прогрессивная технология глубокой вытяжки листовых материалов. Тула: ТПИ, 1968.-С. 229-234.

66. Маленичев A.C., Вальтер А.И. Оценка стойкости инструмента при ротационной вытяжке // Кузнечно-штамповочное производство. 2001. -№1. - С. 32-34.

67. Маленичев A.C., Ренне И.П., Смирнов В.В. Выбор оптимальных технологических параметров и режимов ротационной вытяжки роликовымираскатными устройствами // Кузнечно-штамповочное производство. 1985. -№4.-С. 36 - 38.

68. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. -М.: Машиностроение. 1975. - 400 с.

69. Малинин Н.Н. Технологические задачи пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1979. - 119 с.

70. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / Под ред. В. А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева. Кишинев: Uní ver-sitas. - 1993.-240с.

71. Маркин А.А., Яковлев С.С. Влияние вращения главных осей ор-тотропии на процессы деформирования анизотропных, идеально-пластических материалов // Механика твердого тела. 1996. - №1. - С. 66 -69.

72. Маркин А.А., Яковлев С.С., Здор Т.Н. Пластическое деформирование ортотропного анизотропно-упрочняющегося слоя // Вести АН Бела-руссии. Технические науки. Минск. - 1994. - №4. - С. 3 - 8.

73. Математическая модель ротационной вытяжки трубных заготовок из анизотропного материала / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, В.И. Трегу-бов, Ю.В. Арефьев // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 41-50.

74. Методика экспериментального исследования силовых параметров ротационной вытяжки раскатными устройствами / В.В. Смирнов, И.А.

75. Бурлаков, В.А. Рудницкий и др. // Технология легких сплавов. Научно-технический бюллетень ВИЛСа М.: ВИЛС. - 1982. - №9. - С. 13-18.

76. Митин A.A., Арефьев Ю.В. Влияние схемы ротационной вытяжки на геометрические показатели качества цилиндрических деталей // XXIX Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2003. - Том 1. - С. 94-95.

77. Могильный Н.И. Определение сил, крутящих моментов и мощности при ротационной вытяжке // Кузнечно-штамповочное производство. -1992.-№3.-С. 25-29.

78. Могильный Н.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение. - 1983. - 190 с.

79. Могильный Н.И., Карташова Л.И., Могильная Е.П. Обрабатываемость листовых металлов при РВ // Машиностроитель. 1994. - №9. - С. 3-6.

80. Могильный Н.И., Моисеев В.М. Исследование энергосиловых параметров ротационной вытяжки оболочек // Кузнечно-штамповочное производство. 1979. - №2. - С. 21-23.

81. Могильный Н.И., Моисеев В.М., Могильная Е.П. Рациональные условия ротационной вытяжки оболочковых деталей // Машиностроитель. -1995.-№ 1.-С. 26-28.

82. Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента / 2-е изд., перераб. и доп. М,: Металлургия, 1980. - 152 с.

83. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000.- 195 с.

84. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980.-304 с.

85. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. - 200 с.

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

87. Опыт внедрения технологических процессов ротационной вытяжки цилиндрических деталей / H.A. Макаровец, В.И. Трегубов, Е.А. Белов, С.П. Яковлев // Кузнечно-штамповочное производство, 2002. №8. - С. 2429.

88. Опыт изготовления тонкостенных цилиндрических изделий методом ротационного выдавливания с применением раскатных головок / Л.Г. Юдин, И.П. Ренне, В.В. Смирнов, A.C. Маленичев, В.И. Дербичев // Кузнечно-штамповочное производство. 1977. - № 8. - С. 18-20.

89. Пилипенко О.В., Ларина М.В., Арефьев Ю.В. О неравномерности деформации и повреждаемости по толщине детали при ротационной вытяжке с утонением стенки // Известия ТулГУ. Технология сельскохозяйственного машиностроения. 2005. - С. 95-102.

90. Пилипенко O.B., Ларина М.В., Арефьев Ю.В. Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке с утонением стенки // Наука и технологии. Серия. Технологии и машины обработки давлением. -М.: РАН, 2005. С. 30-33.

91. Попов Е.А. К анализу операций с локальным очагом пластических деформаций // Машины и технология обработки металлов давлением. -М.: Труды МВТУ. 1969. - Вып. 9. - С. 163-180.

92. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение. - 1977.-283 с.

93. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 480 с.

94. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки / Ф.В. Гречников, A.M. Дмитриев, В.Д. Кухарь и др. / Под ред. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1985. - 184 с.

95. Проскуряков Н.Е., Пустовгар A.C. Автоматизированная система экспериментатора // Тул. гос. ун-т, Тула, 1997.- Деп. в ВИНИТИ 13.04.98, № 1084-В98.- Юс.

96. Раков Л.А. Анализ пластического истечения материала из очага деформации при ротационной вытяжке // Технология легких сплавов. Научно-технический бюллетень ВИЛС. -1981. № 1. - С. 38-42.

97. Ремнев К.С., Арефьев Ю.В. Технологии изготовления сосудов высокого давления // XXVIII Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2002. - Том 1. - С. 53-54.

98. Ренне И.П., Смирнов В.В., Юдин Л.Г. Об определении оптимальных размеров инструмента при ротационном выдавливании // Кузнечно-штамповочное производство. 1970. - № 1. -С. 21-22.

99. Ренне И.П., Смирнов В.В., Юдин Л.Г. Получение заготовок для ротационного выдавливания цилиндрических деталей // Прогрессивные заготовки в обработке металлов давлением / Тула: Приок. кн. изд-во. 1969. -С. 25-31.

100. Рогова A.A. Математическая модель процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Труды Всесоюзного симпозиума по остаточным напряжениям и методам регулирования. М.: Институт проблем механики АН СССР. - 1982. - С. 353 - 360.

101. Розанов В.В., Львов Д.С. Давильные работы. М.: Машгиз, 1951. - 176 с.

102. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. - 540 с.

103. Ротационное выдавливание роликовыми раскатными головками / И.П. Ренне, A.C. Маленичев, В.В. Смирнов, Л.Г. Юдин // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. - № 8. -С. 34 -36.

104. Смирнов B.C. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1973. - 496 с.

105. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, 1978. - 368 с.

106. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969.- 608 с.

107. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979. - 215 с.

108. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.

109. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, B.JI. Колмогоров и др. / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

110. Томасетт Э. Силы и предельные деформации при раскатке цилиндрических осесимметричных тел из алюминия. Т. 1 М.: ВИНИТИ, 1969.- 125 с.

111. Томленов А.Д. Пластическое деформирование металлов. М.: Металлургия, 1972. - 408 с.

112. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М.: Машиностроение. - 1969.- 362 с.

113. Трегубов В.И. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий ротационной вытяжкой // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2004. - №2. -С. 25-27.

114. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании. Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. - 148 с.

115. Трегубов В.И., Белов Е.А., Яковлев С.С. Влияние схемы ротационной вытяжки на качественные характеристики цилиндрических деталей // Кузнечно-штамповочное производство, 2002. № 9 . - С. 28-34.

116. Трегубов В.И., Ларина М.В., Яковлев С.С. Влияние технологических параметров ротационной вытяжки на геометрические показатели качества цилиндрических деталей // Вестник машиностроения. 2005. - № 3. - С. 68-71.

117. Трегубов В.И., Пилипенко О.В., Арефьев Ю.В. Ротационная вытяжка тонкостенных осесимметричных деталей // Материалы международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление». Старый Оскол: СТИ. - 2006. - С. 58-64.

118. Трегубов В.И., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Силовые режимы ротационной вытяжки цилиндрических деталей на специализированном оборудовании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2005. - № 1. - С. 17 - 23.

119. Трегубов В.И., Яковлев С.С. Анализ ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Заготовительные производства (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2004. - №10. - С. 25-30.

120. Уик Ч. Обработка металлов без снятия стружки. М.: Мир. -1966.-326 с.

121. Хван Д.В. Технологические испытания металлов. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1992. - 152 с.

122. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956.-408 с.

123. Цой Д.Н. Предельная степень вытяжки анизотропной листовой заготовки // Известия вузов. Машиностроение. 1986. - № 4. - С. 121 -124.

124. Чумадин A.C. Ротационная вытяжка // Справочник М.: МАИ, 1999.-290 с.

125. Шевелев В.В., Яковлев С.П. Анизотропия листовых материалов и ее влияние на вытяжку. М.: Машиностроение, 1972. - 136 с.

126. Шофман Л.А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1964. - 365 с.

127. Экспериментальное исследование механики формоизменения листового материала при РВ оболочек / В.В. Смирнов, Ф.И. Клейнерман, С.П. Попов, Ф.Х. Томи лов, В.М. Чернов // Кузнечно-штамповочное производство. 1994.-№ 12.-С. 2.

128. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Борисов В.В. Определение площади контактной поверхности при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Серия Машиностроение. Выпуск 7. - Тула: ТулГУ, 2002. - С. 180-186.

129. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Горюнова H.A. Исследование процесса многооперационной ротационной вытяжки без утонения стенки // Кузнечно-штамповочное производство.-1999. №12. - С.6-9.

130. Юдин Л.Г., Короткое В.А., Горюнова H.A. Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке без утонения стенки //

131. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. -Тула: ТулГУ, «Гриф», 2000. С. 68-72.

132. Юдин Л.Г., Хитрый A.A., Белов Е.А. К вопросу интенсификации процесса ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных оболочек // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТПИ, 1991. - С. 15-20.

133. Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка цилиндрических оболочек. М.: Машиностроение, 1984. - 128 с.

134. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. -М.: Машиностроение, 1986. 136 с.

135. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. - 331 с.

136. Avitzur В., Jang С. Analisis of Power spinning of cones // Trans ASME. Series B. 1960. - vol. 82. - P. 231 - 245.

137. Hayama M., Kudo H. Experimental study of tube spinning // Bull. JSME. 1979. - № 167. - P. 769 - 775.

138. Jacob H. Besondere vorteile des Flieb drückverfahrens in verglich zu erderen verfahren der Umformtechnik // Fertigungstechnik und Betrieb. - 1964. -№10. - S.573. - 578.

139. Jacov H., Gorries E. Rollentconstruckzion fur Fliebdrücken Kreisyz-lindyischer Höhlkörper // Fertigungstechnik und Betrieb. 1965. - Bd.15. - S.279 -283.

140. Jndge J.E. Rotary extrude of rocket engine housing // Messiles and Rocketes. 1965. - №25. - P. 24 - 25.

141. Kobayashi S., Hall. J.K., Thomsen E.A. Theory of sheor spinning of cones // Trans. ASME. Series B. -1961. №83. - P. 484 - 495.

142. Kobayashi S., Thomsen E. Theory of spin forming // CJRP. 1962. -№2.-P. 114-123.

143. Kolpakcioglu S. An application of theory to fan engineering problem power spinning // Deformation Process. Syracuse: 1961. - №1.

144. Kolpakcioglu S. On the Mechanics of Shear spinning // Trans. ASME. Series B. 1961. - vol. 83. - P. 125 - 130.

145. Mellor P.B., Parmar A. Plasticity Analysis of Sheet Metal Forming // Mech. Sheet Metal Forming Mater. Behav. and Deformation Anal. Proc. Symp. Warren, Mich. New York - London. - 1977. - P. 53 - 74.

146. Oiszak W., Urbanovski W. The Generalised Distortion Energy in the Theory of Anisotropic Bodies // Bull. Acad. Polon. Sei. cl. IV. - vol. 5. - №1. -1957.-P. 29-45.

147. Winkel H.K. Spanloses umformen durch Drucken auf numerisch gesteuertyen Moschinen // Blech Rohze Profile. 1979. - №5. - S. 217 - 219.

148. Wu M.C., Yeh W.C. Some Considerations in the Endochronic Description of Anisotropie Hardening // Acta. Mech. 1987. - 69. - №1. - P. 59 - 76.

149. Wu M.C., Hong H.K., Shiao Y.P. Anisotropie plasticity with application to sheet metals // Int. J. Mech. Sei. 1999. - 41, №6. - P. 703 - 724.