автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Теория процессов штамповки анизотропных заготовок

Тульский государственный технический университет

Р Г 5 ОД

На правах рукописи

ЯКОВЛЕВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

теория процессов 1пашовки анизотропных заготовок

Специальность: 05.03.05 - Процессы и машины

обработки давлением

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Туда 1894

работа выполнена в Тульском государственном техническом университете.

Научный консультант - Заслуженный деятель наук« и техники Р доктор физико-математических наук, профессор Л.А.ТРЯОКОННИКОВ

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники доктор технических наук, профессор А.Г.ОВЧИННИКОВ

доктор технических наук, профессор В.Г.КАЛПИН

доктор технических наук, Профессор И.А.СМАРАГДОВ

Ведущая организация - НПО "ТЕХНОМАШ" г.Москва

Защита состоится "......8 " декабря 1994 г. в 14°° час. на

заседании диссертационного совета Д 063.47.03 Тульского государственного технического университета (300600, г.Тула, ГСП проспект им.Ленина, 02, 9-101). . '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного технического университета.

Автореферат разослан " 27" октября 1994 г.-

Ученый секретарь диссертационного // ,

говета, д.т.н., доцент . ,-р А-Б-"Орлов

у' &

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время перед машиностроительным производством стоит необходимость широкого внедрения принципиально новых технологий, позволяющих повысить производительность труда, снизить энергоматериалоемкость производства, обеспечить высокое качество получаемых изделий.

Создание новой техники, отдельные узлы которой работают в условиях агрессивных сред, высоких давлений и температур, связано с использованием труднодеформируемых. малопластичных материалов. Значительное количество деталей машиностроения изготавливается из листовых материалов, которые обрабатываются в режимах холодной й горячей штамповки.

В последнее время при изготовлении деталей азрокосмической техники ив листовых малопластичных, труднодеформируемых сплавов нашго применение медленное горячее деформирование,при котором проявляется не только пластичность, но и ползучесть материала, достигаются большие степени деформации.

Листовой материал,- подвергаемый штамповке, как правило, облазает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения.

Анизотропия механических свойств материала заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением.

Кроме того, при изготовлении ряда изделий требуется сформировать . такую заданную структуру анизотропии механических свойств материала изделий, которая благоприятно влияла бы на условия эксплуатации.

Создание новых и совершенствование известных технологически? процессов обработки давлением листовых заготовок должно основываться на глубоких теоретических и экспериментальных исследованиях механических свойств анизотропных листоеых заготовок (упругости, пластичности, вязкости, ползучести) и процессов их обработки. •

'Новое решение этой научно-технической проблемы составляет предмет настоящей диссертации.

Это позволило создать научно-обоснованные методики расчета технологических параметров^ повышающих эффективность производства, что составляет практическую значимость рекомендаций и выводов диссертации.

Работа выполнена в соответствии с Российской научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (Приказ Госкомитета- РОТСР по делам науки и высшей шкоды N224 от 19.03.91), заказ-нарядом ГК ВО РФ "Повышение эффективности изготовления товаров народного потребления", грантом "Теория пластического формоизменений ортотропных тел и формирования анизотропии механических свойств заготовки в процессах обработки металлов давлением", в соответствии с постановлением ГКНТ СССР N312 от 20.03.91 по разделу "Технологии, машины и производство будущего" проект 0.06.02.0405, грантами "Теория пластического формоизменения при повышенных температурах современных инструкционных материалов для получения многослойных листовых конструкций ЛА" (1993, 1994гг.), а также хозяйственными договорами с рядом предприятий России.

Дель работы. Решение актуальной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение и состоящей в построении теорий формоизменения и деформируемости начально-ортотр-. иных заготовок с учетом деформационного упрочнения, вязких свойств материала и на их основе назначение научно - обоснованных термомеханических режимов штамповки, обеспечивающих повышение эффективности производства и формирование заданных механических свойств материала изделия.

Автор защипает математические модели поведения ортотропного материала при холодной пластической деформации с анизотропным упрочнением; феноменологические (энергетическая и деформационная) модели разрушения ортотропного материала с анизотропным упрочнением, связанные с накоплением повреждаемости материала заготовки в результате пластической деформации; результаты экспериментальных исследований по определению параметров анизотропии механических свойств и деформационного упрочнения, констант функциональных зависимостей критериев разрушения алюминиевого сплава АМг2М, латуни Л68, сталей 08КП и Ст.ЗСП; результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния заготовют,, силовых режимов, предельных степеней формоизменения и формирования анизотропии механических свойств получаемого изделия при вытякке с утонением стенки, при обратном выдавливании -трубной заготовки и осадке с кручением круглой листовой заготовки из ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала; подход к анализу процессов пдастичес-

кого деформирования ортотропного, анизотропно-упрочняющегося тела с учетом поворота, главных осей анизотропии; математическую модель медленного деформирования анизотропного материала при повышенной температуре обработки; феноменологический критерий разрушения анизотропного материала при кратковременной ползучести пр накоплению микроповреждений; критерий локальной потери устойчивости (иейкообразования) при обработке ортотропного материала в режиме кратковременной ползучести; результаты экспериментальных исследований характеристик анизотропии механических свойств, параметров уравнений состояний и констант фугасциональных зависимостей критериев разрушения в областях пластической деформаций и деформации ползучести специальных сплавов типа АМгб и В15С, применяемых ' в азрокосмической технике, при различных температурах испытаний; установленные зависимости влияния анизотропии механических свойств исходного материала, закона иагружелия, геометрических размеров заготовки и инструмента на напряженно-деформированное состояние заготовки и предельные • степени деформации, связанные с локализацией деформации и накоплением микроповреждений, при свободном и несвобоян-ч деформировании в клиновидную, матрицу узкой прямоугольной меыбрй';н, а такие ври штамповке трапециевидного элемента трехслойной листовой конс-тручсции в условиях кратковременной ползучести; раэрг'отанкые технологические процессы на'основе выполненных теоретических и- экспериментальных исследований. ' »■

Научная новизна состоит в обобщении теорий формоизменения «'деформируемости ортотропного материала на случай его анизотропного упрочнения при холодной штамповке, а при медленном горячем деформировании, на случай ползуче-пластического течения анизотропного материала и включает в себя решение следующих вопросов:.

. 1. Сформулированы законы анизотропного упрочнения ортотропного материала при холодной пластической деформации.

2. Предложены новые критерии деформируемости (энергетический и деформационный) ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала, учитывающие влияние относительной величины гидростатического напряжения, показателя вида напряженного состояния Лоде-Надаи и ориентацию направления первого главного иапрязсейия относительно главных осей аннзотрс .ии.

3. В результате теоретических исследовании установлены закономерности изменения силовых и деформационных параметров, предельных Еозшжиостей формоизменения и ожидаемых механических свойств получаемого изделия при вытяжке с утонением стенки и обратном выдавливании трубной заготовки от анизотропии механических свойств, характеристик упрочнения, геометрических параметров инструмента, условий трения на контактных поверхностях.

4. Получены основные соотношения и выполнен .анализ напряженно-деформированного состояния, силовых режимов и прогнозируемых механических свойств заготовки при осадке с кручением ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала с учетом, поворота главных осей анизотропии.

5. На базе математической статистики и теории планирования факторного' эксперимента, созданы математические модели изменения анизотропии механических свойств латуни Л68 в процессе вытяжки с утонением стенки от степени деформации и геометрии матрицы.

6- Предложено анализ процессов медленного горячего деформирования ортотропного листового материала осуществлять на базе основных соотношений ползуче-пластического течения (теории кратковременной ползучести).

7. Разработан критерий локальной потери устойчивости, позволяю-ций предсказать вейкообразование.в листовой ортотропной заготовке при кратковременной ползучести.

8. Предложен критерий.деформируемости (энергетический и деформационный) анизотропного листового материала при ползуче-пластическом течении; связанный с накоплением микроповреждений в области пластической деформации и деформации ползучести.

9. Установлены закономерности изменения силовых и деформационных параметров и предельных возможностей формоизменения в- процессах двухосного растяжения листовой заготовки, свободного 'вшучивания прямоугольной мембраны, формовки последней в клиновидную матрицу, а также при штамповке и калибровке.трапециевидного элемента трехслойной листовой конструкции в зависимости от. геометрических размеров заготовок и инструмента, анизотропии механических свойств материала и изменения закона нагружения во времени при медленном горячем формоизменении.

Методы исследования. Теоретические исследования процессов холодной штамповки листовых материалов выполнены на базе теории пластичности ортотропных сред с анизотропным упрочнением. Предельнее возможности формоизменения оценивались согласно феноменологическим критериям разрушения анизотропного тела. Вопросы 'окавьной

к

потери устойчивости при медленном горячем деформировании анизотропных листовых заготовок рассмотрены на основе постулата устойчивости Друкера для реономныхсред. Анализ процессов реализован численно методом конечных разностей с использованием персональных ЭВМ: При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные машины, регистрирующая аппаратура, а экспериментальные зависимости получены с использованием теории планирования многофакторного эксперимента й математической статистики.

Практическая ценность и реализация работы. Обосновано проектирование и реализация технологических процессов изготовления точных заготовок типа полых цилиндров имеющих внутренние^, пол ости, цилиндрических изделий с толстым дном и тонкой стенкой, корпусов аэрозольных баллонов двух типоразмеров, двухслойных и трехслойных листовых конструкций. Достигнуто значительное снижение металлоемкости, трудоемкости и повышения качества изделий.

Некоторые вопросы научных исследований включены в отдельные разделы лекционных курсов "Теория обработки металлов давлением", "Технология холодной штамповки", "Новые методы обработки металлов давлением", а также использованы при выполнении курсовых и дипломных проектов. 1

Апробация работы. Ревультаты исследований доложены иа Всесогаз- . ной научно-технической конференции "Конструктивно-технологические методы повышения надежности и их стандартизации"- (г.Тула,. 1988г.), на Республиканской научно-технической конференции "Вопросы развития технологии, оборудования и автоматизации кузнечно-штамповочного производства" (г.Тула, 1989г.), на научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы изготовления деталей типа труб с применением методов обработки металлов давлением" (г.Ижевск, 1989г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Математическое моделирование технологических процессов ОД" (г.Пермь. 1990г.), на научно-техническом семинаре "Прецизионные технологические процессы объемной штамповки" (г.Ижевск, 1990г.), на научно-технической Конференции "Новое в кузнечно-штамповочном производстве" (г.Челябинск, 1992г.), на научном'симпозиуме "Устойчивость и пластичность в механике деформированного твердого тела" (г.Тверь, 1992г.), на Международном коллоквиуме "Макро- й микромеханические аспекты разрушения" (г.Санкт-Петербург, 1992г.), на Международном .конгрессе "Конверсия, наука и образование"'(г.Тула, 1993г. ), на научно-технической конференции "Прогрессивные технологии и оборудование для обработки металлов давлением" (г.Киев,. 1993г.), на Респуб-

¿шкамскш научно-техлической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г.Москва, 1903г.), на Российской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии машиностроения" (г.Мзсквз,1093-94гг.), на научно-технической конференции "Эффективные технологии и техническое перевооружение линейного и кузнеч-ко-штамповочного производства с учетом конверсии и в условиях перехода на рыночные отношения" (г.Суздаль. 1993г.). на Международной научно-технической конференции -"Ресурсосберегающая технология машиностроения" (г.Москва, 1993-94гг.), а также на ежегодных научно- технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного технического университета (1982 -1934гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены б .44 печатных работах, в учебном пособии и в описаниях к 4 авторским свидетельствам на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа,состоит из введения и двух разделов, включавших 12 глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена'на 317 страницах машинописного" текста, содержи 117 рисунков, 24 -таблицы и 424 наименований библиографического списка. Общий объем работы - 472 страниц.

УДЕРЖАНИЕ РЛБОТЦ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе проблемы, ее научная новизна, практическая ценность работы и кратко раскрыто содержание разделов диссертации.

Первый раздел, состоящий из шести глав, посвящен развитию теории процессов холодной штамповки листовых ортотрошшх анизотрдя-нэ-упрочняющихся 1,материалов.

В первой глазе выполнен анализ' современного состояния теории пластического деформирования анизотропного материала, существующих методик определения характеристик анизотропии, влияния анизотропии механических свойств материала на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы к предельные степени деформирования в процесса« обработки металлов давлением. Рассмотрены существующие модели анизотропного упрочнения материала, феноменологические модели разрувеиия. . .

Значительный вклад в развитие теории пластического деформирования при листовой штамповке внесли советские и зарубежные ученые Ю.М. АрьшенскиА, А.А.Еогатов, В.Д.Головлев, С.В.Гречников, С.И.Губ-

к

кин, Г.Я.Гун, Г.Д.Делъ, А.М.Дмитриев, Г.Закс, А.А.Ильшин, Л.М.Ка-чанов, В.Л.Колмогоров, В.Д.Кухарь, А.Д.Матвеев, Норицын И.А., А.Г.Овчинников, В.А.Огородников, Е.А.Пошв, И.П.Ренне, Ф.М.Руза-вов.Л.Г.Степанский, А.Д.Томленов, Е.Н.Унксов, Р.Хилл, Л.А.Шофман, С.П.Яковлев и другие.

На основе проведенного обзора работ установлено, что 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 деформирования.

В процессах пластического формоизменения начальная анизотропия механических свойств изменяемся и зависит от режимов обработки.

Наибольшее распространение среди теории пластичности .ортотроп- ' ■ ного материала при анализе процессов обработки металлов давлением • нашла теория течения анизотропного материала Мизеса-Хилла, которая, однако, не учитывает анизотропное деформационное упрочнение материала и не позволяет оценить игменение анизотропии механических свойств в процессах пластического деформирования.

Большинство существующих теорий анизотропного упрочнения начально изотропного и анизотропного тела основаны на изотропном расширении и перемещении поверхности нагружения в пространстве напряжений и отличаются друг от друга в подходе к описанию перемещения центра поверхности нагружения. которое может задаваться в виде конечных и дифференциальных соотношений. Они разработаны для малых упруго-пластичеасих деформаций.

Предельные возможности формоизменения при штамповке изотропных материалов, как правило, оцениваются по максимальной величине растягивающего или сжимающего напряжения, а также по степени использования ресурса пластичности. • В настоящее время практически отсутствуют феноменологические модели разрушения анизотропного материала, которые могут быть положены в основу интенсификации технологических процессов пластического формоизменения.

Остается совершенно неясны« влияние поворота главных осёй анизотропии на напряженное й деформированное состояние заготовки и выбор технологических параметров процессов пластического формоизменения. Наличие последней информации позволит научно-обоснованно рассчитать параметры технологических процессов.

На основании вышеизложенного поставлены следующие .задачи иссд'е дования:

'— формулировка законов анизотропного упрочнения начально ортот родного материала, которая связана'с неоднородным расширением пс верхности нагрукения в пространстве напряжений; разработка методик н проведение экспериментальных исследований для нахождения парамет ров начальной анизотропии механических свойств и-деформадионног упрочнения ряда материалов,, широко используемых в промышленности . создание экспериментального комплекса для регистрации изменения кс ■зффицяентов анизотропии и сопротивления материала пластическому де формированию при растяжении плоских образцов;

- теоретические и экспериментальные исследования силовых и де формацкошых параметров, ' предельных возможностей формоизменения •

. формирования механических свойств изделия в процессах вытяжки утоненном стенки и-обратного выдавливания трубной заготовки из ог тотропного материала с анизотропным упрочнением;

- разработка феноменологических (энергетической и .деформациоя вой) моделей разрушэния анизотропного материала, связанный с наког зениеа повреждаемости материала заготовки в результате' пластическс деформации и методик экспериментального определения констант фуни вдональных зависимостей критериев разрушения;

- учет влияния. поворота главных осей ортотропии на параметр . процессов деформирования анизотропных упрочняющихся материалов;

- разработка рекомендаций по ведению технологических' процессе штамповки начально ортотропного анизотропного упрочняющегося мате риала. Использование результатов исследовадйи при создании нового совершенствовании существующих в . промышленности технологическ* процессов.

Во второй главе изложена разработанная математическая .моде: анизотропного упрочнения начально ортотропного тела, приводится ые тодика и. -.результаты экспериментальных исследований для нахскдеш параметров анизотропии механических свойств и 'деформационного, уг рочнеяия ряда .материалов,, широко используемых- в промышленное« Предлагается подход к выбору математической, подели анизотропно! упрочнения ортотропного тела' для анализа процессоз иластичесш формоизменения. -'••-."

. Материал принимаем несжимаемым, жесткапласгическиы, ' ортотро! ныа. для которого справедливы условие текучести Мизеса-Хидяа:

- сф 0(С,- е>, Д, 21, 'С

и ассоциированный закон течения

где Р , £ , цее состояние

Й

щ

I , п

готроти;

г/

(2)

параметры, характеризуйте теку- компоненты тензора иглрлзлэлий в

гдатяи осях анизотропии; г/- кояоненти прирзцеикя тенвора дс-форшдай; Л - K03i.-fiin.40HT пропорциональности. Здесь X , У , Л -главные оси анизотропии.

Параметры анизотрошш г , £? , Й , й , М величинами сопротивления материала пластическому следующими соотношениями

N свйзанн с дейорм::рогэлгу

¿1

551 > 1

Ч/в.А -Щ, ;

гм*1/тпя,

(3)

где , (Уы и <3*5 г' - величины сопротивления материала пласти-

ческому деформирования при растякснии в главных осях гаиаотрегоя:

Т '■г*!/

величины сопротивления материала плдогаческо-

му деформированию ври сдвиге по отногени» к главкш осям анизотропии.

Величины коэффициентов анизотропии t вычислены через параметры анизогропиа Р образом

> и ^в'з -огут бкта б . /7 , /V сле.у/п:сг"!

с-и

Изотропное упрочнение - лростейзая модель удрочнпЕцогося тела. Сна реализуется в предположении," что погорхаоси» кагруженкя расширяется подобно начальной поверхности те!сучести. П это!! случаэ пределы" текучести растут пропорционально одному параметру упрочпдаяя в состояние' анизотропии не изменяется-.

Рассмотрены некоторые возможные математические модели анизотропного упрочнения.

Пусть поверхность нагружения не перемещается в пространств! напряжений, а анизотропно расширяется во всех направлениях.

Если сопротивление материала пластическому деформированию ] направлениях главных осей анизотропии X, У, Ъ и при сдвиге в главных осях анизотропии зависит только от одного параметра упрочненш | , то

где (5^- - пределы текучести в соответствующих направлениях; Рц - функция параметра упрочнения § . В качестве такого параметра может быть принята относительная величина удельной работь пластической деформации, определяемая по выражению:

с/й^е^.

Здесь Аф - 0,00/ в^д ; - приращения компонент тензора

деформации в главных осях анизотропии.

Следует отметить, что та!сая модель анизотропного упрочнения не всегда отражает реальное изменение характеристик анизотропии механических свойств в процессах пластического формоизменения.

Введение элемента направленного деформирования в главных осях анизотропии позволяет объяснить особенности изменения механических свойств материала в процессе пластического формоизменения.

Примем, что сопротивление материала пластического деформирований в направлении главных осей анизотропия вавнснт от параметров двух видов упрочнения § и , а сопротивление материала

пластическому деформированию при .чистом сдвиге в главных осях анизотропии - от одного параметра упрочнения §

В атом случае величину сопротивления пластическому деформированию будут подчиняться сл.едущим соотношениям: •

Í(6)

-г, « 1

где Р1и(£) , . г2ц(1и}- Функции, зависящие от па-

раметров упрочнения | и соответственно; [(§ *

у

Часто удобно указанные Фушецш агтрокхг.мирОЕать, например, для сопротивления материала пластическому деформированию а направлении главной оси анизотропии X зависимостью вида:

где коэффициенты Вх и Ся , показатели степени /1* и Юл определяются с использованием метола патеяьят кздвратов.

Следует отм-зглтк чго модель анизотропного упрочнения при отсутствии членов Р?г , , в соатнгаечгах (6) переходит з тяеяь анизотропного упрочнения от одного яарп.'ЛЛ'ра & , а в случае равенства "^/гу " в модель кнотролного упрочнения.

Выбор указанных выкз цеделей упрочнения для исследуесого листового материала осуществляется на базе сопоставления расчетных величия /?А в соответствии с выбранной моделью л эксперименталыя« эчячений.

Функции, входив з-вштеуказашше соотношения (Е) 'б), пред-дагается определять на основе результатов эксперимента- '-.лих исследований ' по одшосиому растяжению плоских'образцов, «'поздних под углом О'1, 45° я Р0° к направленно прокатки; осадки гал,-"*р;|ческих образцов стошгай, вирзеонтдх по -тотике листа; осу. .и ирисматичестг.к образцов, вырезанных в напргшлеяая прокатки ¡год угла; 45° .к иермалп плоскости листа.

Для оценки изменения истинного сопротивления материала пластическое деформирования и коэффициентов анизотропии с ростом степени деформации при одноосном растяжении нлоасих образцов создан автоматизированный комплекс на базе универсальной испытательной малины типа УМЭ-ЮТМ. Предложено регистрацию предельных и поперечных деформаций, усилил в процессе одноосного растяжения плоских образцов осуществлять-.с применением системы автоматизированного сбора информации на основе аналого-цифровых преобразователей и микро-ЭЕМ.

Определены характеристики анизотропии махадических свойств при плоском напряженном состоянии и плоской деформированном состоянии и константы функциональных зависимостей сопротивления материала пластическому деформированию для стали 08КП, стали Ст.ЗСП, алюминиевого сплаиа АМг2М И латуни ЛбЗ по выше предложенной системе опытов.

Полученкь результаты показали, что у всех исследуемых материа-зов величина коэффициента анизотропии ЙЛ в рамках равномерной деформации и характеристика анизотропии "С" в условиях плоской де'^юр-

- 14 -

1ации существенно зависят от степени деформации образцов.

В третьей .главе приведены предложенные феноменологические (энергетическая и деформационная) модели разрушения ортотропногс анизотропно-упрочняющегося тела.

В работе предлагается условие, деформируемости связывать со степенью использования удельной пластической работы разрушения Уд

уд-^я«/ , (8)

где N - мощность пластической деформации; £ и ¿„ - время; Ар<у - удельная пластическая работа разрушения, которая зависит от относительной величину среднего напряжения С/б® , параметра вида напряженного состояния ^& и ориентации первого главного напряжения относительно главных осей анизотропии, определяемую направляющи косинуса^ <Л , $ , £ ; &е - интенсивность напряжения; в -гидростатическое напряжение.

Здесь интегрирование ведется вдоль траектории рассматриваемых частиц. Отметим, что до деформации ( ) ■ . а в момент

разрушения (при ) .

Удобно функция) А^ записать в виде:

(9)

Структуру функции Ф/(Ь/иозшо выбирать и определять величины входящих туда коэффициентов в зависимости от рода материала согласно работам В.Л.Колмогорова и А.А.Богатова. а функцию 9>2 («£ ../3 . ^ ) записать так

где 0о , , и - эмпирические коэффициенты, зависящие от анизотропии механических свойств материала заготовки и определяемые из опытов на растяжение образцов в условиях плоского напряденного и плоского деформированного состояний.

Аналогично может быть сформулировано деформационное условие де формируеыости без разрушения.

Для определения констант функциональных•зависимостей критериев разрушим разработаны методики и проведены необходимые экспериментальные. исследования по определения указанных выше констант алши-

к

- 15 -

ниевого сплава АЫг2М и стали 08КП.

Четвертая глава посвящена теоретическому ш!ализу силовых и деформационных параметров, предельных степеней деформации в процессах •вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания сртотроппой трубной заготовки. Влияние изменения ориентации главных осей анизотропии на напряженное и деформированное состояния, силовые режга,<и и ожидаемые свойства изделия рассмотрено при анализе процессов осадки с кручением круглой листовой заготовки и обратного выдавливания трубы.

Исследуется процесс вытяжки с утонением стенки при установивпек-ся течении начально анизотропного, анизотропно упрочняющегося материла через коническую матрицу с углом конусности и коэффициентом утонения 5,/5а (рис.1).' Здесь 50 и - толщина заготовки и полуфабриката соответственно.

рис. 1.

- 16 -

П к^чеог.;:у ос;:;; н^ссдп'Ш лр^нама:-:;,' сс'а ¿^'¡зсцрсяаи.сд-

|"1 кг кптсрия У. соькид^гт с условно глаыал. калрасАзнкуа осььа го (с сбрао^шсО пуансона).

П;>слпо„'::-.гсете;:, что прсцосс с у^с^ьп;:.-:.: ск-ики протес.

I: ус^'П:ги:осиай ль^^рлацяь Из ко.чтактшь: грантах роал^ауетс: .'•-¿гал 'ХЧ'олил Кулона.

всеяны осевого - к контактного шлдоеяшйй в очаге

Е.1с->СГИЧ£С1ЮЙ дсфср;.;оцял определяю«:« путей сов:-мстлого ревеша пп1:йл;;\:яш!ого уравнения разнос^здя д-к; элекэктл очага шшсхжесш •РОфОрУЗЦПИ (рис. 1.3).

+ 6- -.0' (#.*) =0 ' ш:

¿'А _ Ц.с', * "-1 '

п щишияегоюго условия текучести

ут^^г ^ . «г:

где С - характеристика шшзохрош'и в усдсяшх .плоской де£ор;4ЭЦаи, которая связ&ш с па.жаетрс^п анизотропии р , В- , И , И гнрахеня-ем:

с •-- /- П (Р,- (;)/ (р. (РС &Н * ИР)); (13:

; /4, л рг. - коэК'/цченты трения на кокгакгвш поьерхносгях яуавсриа 'а матрицы; У - угол мзжду первым условш глазным напряжением О",. и осью анизотропии д .

На входе и сжодо из очага пластической де&ормащго учитываете! прараузиио соевого напрлгг.окия га счет дополнительной еатраты шщ-ессти па изменение навразшшкя течений материала. Для оцешй тов упрочнения задается иинематака тсчея-и материала соотносеикиш

. которые удовлетворяют условию несяийгемости к грзаичшл условиям I скоростях течения.

Подобный подход к решэйво задачи реализован при. теоретическое анализе процесса обратного выдавливания ортотропкой анизотро.ико-упрочняющейся. трубной заготовки.

Показано, что характер упрочнения вместе с начальной ышзотрс

пией механических свойств материала оказывает существенное влияние на силовые и деформационные параметры процессов вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания трубной заготовки. Выявлены оптимальные углы конусности матрицы или пуансона. С увеличением степени деформации и коэффициента трения оптимальные.углы конусности матрицы (пуансона) смещаются в сторону больших углов.

В результате исследований выявлено, что основное влияние на изменение относительной величины ¡коэффициентов анизотропии оказывает степень деформации процесса (рис.2.3). Здесь Яа - величина коэффициента анизотропии при степени деформации На этих графиках сплошными линиями показали относительные■величины коэффициентов анизотропии ^, вычисленные по четырехпараметрической модели анизотропного упрочнения, штриховыми - по однопараметрической модели при обратном выдавливании- трубкой заготовив из стали 08кп и сплава АМг2М соответственно.

В процессе пластической деформации вид начальной кривой зависимости пределов текучести от угла вырезки образцов из развертки . изделия • может 'изменяться. Условия трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, угол конусности матрицы или пуансона не оказывают существенного влияния на изменение величин коэффициентов анизотропии в процессе деформирования.

Предельные возможности процесса вытяжки с утонением стгпки оценены по максимальной величине растягивающего напряжет?*.* па выходе из очага пластической деформации-и по степени испо.и йования удельной пластической работы разрушения, а при обратном выдавливании трубных заготовок по величине осевого сжимающего напряжения на входе в. очаге пластической деформации и по критерию' деформируемости (8). Установлено, что увеличение угла конусности матрицы при вытяж-' ке с утонением стенки приводит к уменьшения предельной степени деформации, а увеличение коэффициента трения на пуансоне приводит к увеличению этой величины.

Показано, что с увеличением угла конусности пуансона до 30° величина предельной степени деформации при обратном выдавливании трубной заготовки изменяется незначительно, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Дальнейиее увеличение его приводит к резкому падению предельной степени деформации.

Выполнены исследования по учету влияния поворота главных осей анизотропия ри обратном выдавливаний трубной заготовки Па силовые режимы и на формирование механических : свойств Материала изделия. Показано, что при малых степенях деформаций{£, -0,1.. .0,25) "чет

угла поворота главных осей анизотропии независимо' от угла конусности пуансона практически на оказывает влияния на силовые режимы процесса и формируемые механические характеристики материала изделия.

При больших степенях деформации £ >0.25 намечается тенденция изменения этих характеристик.

•В работе рассмотрена задача об осадке с последующи кручением. ортотропной круглой листовой заготовки с начальной толщиной 2h0 и радиусом ро . Процесс нагруления' осуществляется воздействием на торцы 8вготовки.плит А, и Аг (рис.4), двигающихся навстречу друг другу (процесс осадки), а также совершающих вращение вокруг оси в противоположных направлениях на угол закручивания . Предполагается, что..на контактных поверхностях 8адаатся ккнематкчеасге граничные условия.. В процессе деформации в. каждой точке пластической области происходит изменение ориентации главных' осей анизотропии, связанное с вихревым базисом, определяемым поворотом окрестности точки как жесткого целого-. В результате зтйго реализуется неоднородное напряженное состояние в заготовке, что. существенно затрудняет решение вадачи.

рис. 4.

- 20 -

Приводятся основные соотношения, позволяющие определить напр: кенно-деформированное состояние и кинематику течения в каждой точ: заготовки на каддом этапе деформирования - осадки и кручения.

Поворот главных осей анизотропии оказывает существенное влиян: на эти величины, а такие на механические характеристики материа заготовки после деформации.

Есл-: ввести предел текучести 6'.г в точках, ле)мдкх на окружю' ти радиуса р в срединной плоскости 2 -0, полученный без учс наворота главных осей ализотротв;, и б^ - с учетом поворота п» дедшж', то погсааачо, что их оггаоениз ври больших значениях /) м* х.е? значительно изменяться (до 4СК).

Пятая глаза иэсвя&еш зксаершевгажьапа! исследованиям изменен; аишщюшш мехашнесксх свойств латунк Л68 в процессе • шшаш' утонением стешш и аврэделдня» предельных степеней дофортцип щ обдеэтюм вндавяиазяии трубной заготовки из <стали К),

Витнкта с утояеш&г огснкь цадпергатась вагохашчк, пслучейш ксжШшхрэв&шой выткдпой с поолодукац»;! отитом, кмещие карузаа дка:.;гтр 101,0 ш. с посюяшюй по еьиохе тоагдаой стеши 12 хм.

Исслздавалось кзмелснне огаоскзедькых величин условного преде, гекучестя Оуца . ьргтипюго сопротивления бед и иоэй-ицкэкта ел: аотропии в направлении образующей стакана (/} •=□) к в перпекд! щмарнсм ей направлении 03 -905; / СГ ^*

' • где а-', ¿¡у и РГ

0-о, , и >1$ - условный продел текучести., временное сопроти: л'еиие и коэффициент анизотропии исходного материала заготоЕгл до после операции выгяжки с утонением стеки; соответственно.

В качестве основных факторов выбраны коэффициент утонения гпц и угол конусности матрицы с/- . Эти факторы изменялись в следую® пределах: /П61 = 0,7.. .0,0 п с4=бГ..30в.

Математическая модель изменения анизотропии механических, свсшс реализована с помощью плана Хартли.

Эксперименты проводились на гидравлическом' прессе П459. Пост янньаш для всех опытов были медуюеде параметры инструмента: ..ради: закругления кромки пуансона Й„ =20 ш; высота рабочего пояска ма рицы /)„ >5 км; диаметр пуансона £/„ = 77,6 мм. В качестве смазки пр менялось жидкое мыло с содержанием жировых кислот.

Механические характеристики-материала ваготовки и изделия ойр делялись путем растяжения плоских образцов, вырезанных из внутре: него слоя развертки стенки стаканов в направлении образующей стай на и перпендикулярном ей направлении.

Величины коэффициентов анизотропии Яр определялись, при макси-(алыюй равномерной деформации образца.

'Приведем выражения для определения ожидаемых величин коэф$ици-:нтов анизотропии

0,425+0,217X1*цт,+ 0,i3Bxf+H Jft-Ofilxl

1 я ~ №1-о,ъо5х1-цозх1+о1о2М,г+о1о№ хг- д ¡о пг1 ■

'Дв Г, = Г/Г15У - 07) /£7,2 ; (¿-48')//2° .

Подобные зависимости получены также для оценки изменения услов-юго предела текучести и-.временного сопротивления при вытяжке с утонением стенки:

Как и в Теоретических исследованиях показано, что основное вли-шие на исследуемые механические характеристики оказывает коэффици-гнт утонения

Возможности процесса обратного выдавливания ограничиваются возникающей потерей устойчивости трубной заготовки, образованием нап-пыва металла перед пуансоном и допустимым изменение толщины стенки заготовки (по техническим условиям). Эти ограничивающие факторы связаны со . степенью • деформации при обратном выдавливании 6~/-5/50 , углом конусности пуансона ©L' и относительней высотой заготовки £0/Sa . Здесь <5Я й S - толщины трудно.' аготовки до и после деформации соответственно.

С целью выявления' степени деформации и угла конусюсти пуансона, обеспечивающих надежное протекание процесса были проведены экспериментальные исследования по выдавливания и осадке заготовок длиной В0 = 200 мм из калиброванной холоднокатанной трубы 0 121x6 из малоуглеродистой стали. Геометрические размеры заготовки обусловлена конкретной технологией получения кеделия.

Углы конусности пуансона изменялись в пределах' 10...90е с шагом 10е," а при обратном выдавливании степень деформации изменялась в пределах 0,1...О,7.

Эксперименты по. выдавливанию трубной заготовки показали, что процесс выдавливания со степенями деформации & >0,5 без дополнительного подпора стенки заготовки приводит it потере устойчивости стенки при всех исследованных углах конусности пуансона d=20.".. 80й. При 6 <0,6 и 4 >30 наблюдался "наплыв металла перед пуансоном. Поэтому. устойчиво процесс обратного выдавливания реализуется в рамкач исследованных технологических параметров Яра £40,39 и углах конусности пуансона d =10?.. 30*. ;

В аестой главе на' основе проведенных теоретических и экЬпери-

ментальных исследований разработаны рекомендации по проектирова технологических процессов вытяжки с утонением стенки и- обрати» выдавливания начально ортотропного гнизотропно-упрочнявдегйся ма риала.

Разработанные рекомендации использованы при интенсификации < ществукщего технологического процесса изготовления изделия с то. tum дном и тонкой стенкой, а такие при создании новой те/.иоло: вытяжки корпусов аэрозольных баллонов двух типоразмеров и нов-; технологического процесса получения точной заготовки с внутрепш полостями • из трубной ваготовюк Внедрение предложенных техюло] чэских процессор в промшлеппосхь позволит значительно сократ] технологпчеасш цикл, снизить энергоемкость -и трудоемкость г.згот< гения дааиак дстазеЗ и повысит!. коэффициент использования uetes»

Результаты научных исследований использованы при научао-кса д'овательской работе студентов, при -выполнении курсовых у. диплом; проектов, а тггсйэ в ряде лекционных курсов.

Во второе разделе, состо'едем пз е.ести глав, получила дальней; развитие теорил медленного .горячего деформирования анизотрошн изотрошю-ущкгеишцегося листового ма^ериата.

В первой глазе рассмотрено состояние ¿опроса по теории мадл< ного деформирована материалов ври -пошзенных температурах;

Предложено исследовать процесса в'этих условиях д^срыхрозаз на базе теории кратковременной ползучести аяиаотрсшг. л материале Значительный'вклад в развитие теории пластичности, ползучести, i годов анализа обработки металлов давлением к критериев локалы потери устойчивости и разрушения изотропных к анизотропных матер! лов внесли Ю.М.Аршенский, А.А.Вогатов, В.Д.Головлев, Ф,В..Греч1 ков, Г.Я.Гун, Г.Д.Дель, Д.Друкер, Г.'Закс, А.А.Ельшшь Ю.Г.Калш Л.М.Качацов, В.Д.Колмогоров, М.А.Колтунов,. В.Д.Кухарь, Д.Луб; Н.Н.Малинин, А.Д.Ыатвеев, С.Г.Милейко, А.Г.Овчинников, В.А.Огорс ников, С.С.Одинг, Е.А.Попов, Ю.Н.Работнов, И.П.Ренне, К.И.Романс Ф.И.Рузанов, Г.Свифт, Е.И.Семенов,' И.А.Смарагдов, О.В.Сосш Л.Г.Степакский. А.Д.Томленов', Е.П.Уиксов, В.Н.Чудин, С.А.Шесте$ №в, С.П.Яковлев И другие.

Однако, в настоящее время отсутствуют исследования процесс медленного депортирования при поижевшх температурах в райках т( рки кратковременной ползучести изотропных к анизотропных ыатер! лов. Вопрос об одновременном ваяния .харгитерястш анизотропии ь зернала ь ойлгета вшшеивк дефэр>к.шй пблвучестя на. технолоз чсские параметры процессов .c-öpsScirci металась дзглзНисм практиче«

г изучен. Локальная потеря устойчивости анизотропных листовых ма-эриалов при повышенных температурах рассматривалась без учета од-эвременного влияния пластических и вязких свойств. Мало внимания цедялось вопросу развития повреждаемости анизотропных материалов в эоцессе медленного деформирования при повышенной температур? и «зпериментальиому определению величин параметров уравнений состойся при пластической деформации и деформации ползучести' апизотроп-и листовых материалов...

На основе этого сформулированы следуюэде основные задачи нсслё-эвания:

- Разработать математическую модель медленного деформирования изотропного материала при повышенной температуре обработки в ус-эвиях кратковременной ползучести. Сформулировать основные опреде-■ющие соотношения. Предложить феноменологические критерии разруше-га.анизотропного материала- в условиях"кратковременной, ползучести.

- Создать методику и провести экспериментальные исследования ща современных конструкционных материалов по определению пграмет-эв уравнения состояния, характеристик анизотропии и констант фуик-гональных зависимостей критериев разрушения при пластической де-зрмации, деформации ползучести и кратковременной ползучести.

- Сформулировать критерий локальной потери устойчивости (шейко-5разовачкя) листового анизотропного материала при кратковременной злзучести. Исследовать процесс деформирования при двухосном растя-шии анизотропной прямоугольной пластины.

- Выполнить теоретический ачализ процессов свободного деформи-звания длинной узкой прямоугольной мембраны из анизотропного натекала и ее формоизменения в•клиновидную матрицу, при скольжении и в 1учае прилипания материала к стенкам матрицы, в условиях кратков-эменной ползучести. •

- Провести теоретический анализ процессов штамповки и калибров-1 трапециевидного элемента многослойной листозой • конструкции из шзотропного материала в режиме кратковременной ползучести.

' - Использовать результаты исследования в опытном производстве.

Предлагается.механическую модель медленного деформирования при эвышенных температурах ' описывать последовательным соединением шстического и вязкого элементов, которое обуславливает чисто полнее течение,' если интенсивность напряжений меньше некоторой ;л'и.чикы .<5зв , соответствующей • переходу материала в пластическое зстоянйе, и ползуче-пластическое течение,'если интенсивность нап-жений б а большей, . В этом случае компоненты полной скорости

деформации представляются в виде суммы компонентов скоросте

пластической реформации и компонентов скоростей деформаци

ползучести §Lj

. (и

Компоненты скоростей пластической деформации 5г/ и де формации ползучести определяются в соответствии с ассоции

рованным законом течения:

кр _, д/-, . ' >с 5 .дЬ

(15

где Г^) и - потенциалы скоростей пластических деформа

• ций и скоростей деформаций ползучести; и Яг - коэффициент

пропорциональности.

Потенциалы скоростей пластических деформаций (б^) и скоросте деформации ползучести /г (бу ) имеют- следующий вид соответственно

+21%*+ ¿М<1г\-(= О

(16

(17

Здесь я, я , & . Я . I , И и и', Г , , а', V , п'

параметры-анизотропии в области пластических деформаций и деформг ций ползучести.

При пластической деформации и ^ефо^нации' ползучести вводите понятие интенсивности напряжений бе , б"е й интенсивности скоросте деформации , которые определяются по выражениям

(<3г е^* Я, (су- ег, )г + я9 (бг - / + ^

где

{я, (п, 1;/+ /?д

*(0%г лГпШ!У1те

Я^Н/6 ; Р^и/Г ; Й^Н/9] Я^иВ; "■/?„ = «/&.

Заменяя коэффициенты анизотропии /?« , /?« , , н Я»* {р и ,N,1 и /V ) на /?;. . /?;,;, я;, и {р. В , Н' , /У' , ¿' и ), получим выражения для определения и

для области деформации ползучести.

и

Подобные соотношения с штрихом имеют место в области деформации ползучести.

Модно показать, что величины Л« и Д, могут быть вычислены по формулам

В дальнейшем принимается, что уравнение состояния -в области • пластической . деформации при выбранной законе упрочнения бр-С- определяется соотношением

-Р / —'.V/'n*,• •

'а м д 1/т

6» , (2°)

т

а в области Деформации.ползучести та1;:

М1-з(с?в/бя)п , . (21)

где А м т - константы кривой упрочнения; бчв - вели&пш . интенсивности напряяений.' соответствующая началу пластической де- .. формаций; В а П - константы кривой ползучести; б"* . -' произвольная . величина напряжения; цГ, = Ы. ■

1 При разработке .феншенсшогичесгё« критериев разрушения заготовки . в условиях кратковременной ползучести на оснований экспериментальна исследований, пршзедешпй в работал В. Л. Колмогорова,

А.А.Богатова, Ю.Н.Работнова, О.В.Соснина, Н.Н.Маликина, К.И.Роман ва и других ученых, примем, что при пластическом формоизменении и тенсивность деформации' в момент разрушения £в/у) и удельная пласт ческая работа разрушения существенно зависят от показателя на ряженного состояния СГ/бе и параметра вида напряженного состоян Лоде . а при деформации ползучести эти величины бепр и А, практически не зависят от этих параметров, и, кроме того, учт ориентацию первой главной оси напряжений относительно главных- ос анизотропии.

Допустим, что в процессе ползуче-пластического' дефоршровщ справедлив принцип линейной суперпозиции накопления повреждаемо« имеющий место в областях пластической деформации и деформации п< зучести. ..-.'• •'

Предлагается условие деформирования материала без разруше; записать в виде: ^ ^

--.•«

"5 свяр 5 свяр

если в области деформации ползучести справедлив, деформационный к терий разрушениями

» йпР о *Р если в этой области справедлив'энергетический критерий разруше!

Здесь £0С/ , .:. и , Со£ и ¿л/ - поврс

даемость материала при ползуче-пластичёской, ползучей и пласт» кой деформации по деформационной и', энергетической моделям разр; ния соответственно.

Заметим, что интегрирование ведется вдоль траектории рассма' ваемых частиц. :

Для учета анизотро1ши механических свойств материала предп ним, что интенсивность деформации в момент. разрушения .¿ел удельная пластическая работа' разрушения ■ Апр ■ в области власти кой деформации могут быть представлены й виде.произведения функции: . '

4=4¿¡МЛ)'.

к

- 27 -

а в области деформации ползучести таге:

zl»rB-f!(¿j,j>) (26)

где fi(<3/6ei ßg) и fs С• -функции, завися-щиё от показателя напряженного состояния G/G е . и параметра Лоде ßc\ , У), AC(¿J,¿), f'U.ßJ ) - Функции

от направляющих- косинусов углов J. , ß , ^ • определяющих ориентацию первой главной.оси напряжений Сц относительно главных осей анизотропии X , IJ , 2 ; Л , 5 .- параметры материала; oí , ß и j" - углы между ■ первой осью напряжений C5J и главными осями анизотропии * , У и 2 соответственно.

функции ¿(6/%tJUe) • fs(G/%,ßo) • 'Л faß.)) '

■'.. fl'U.fl.Jf) -И могут быть

определены из системы опытов на растяжение образцов в условиях плоского напряженного и плоского деформированного -"стояний при пластической деформации и деформации ползучести соответственно.

В частности, при рассмотрении изотропного тела з выражениях (24). (25), (26) и (27) надо положить:

Анализ напряженного и деформированного состояний при пластической деформации и при деформации ползучести обычно осуществляется на основании определяющих соотношений (14), (20) н (21) без учета, накопления повреждаемости. Вопрос о разрушении заготовки в этих случаях рассматривается путем- линейного клй нелинейного накопления повреждаемости в деформационном или энергетической критерии разрушения. Однако, как показали экспериментальные исследования поврек- ■ даемость имеет место да&е при Машх деформациях, и, безусловно, она оказывает влияние tía напряженное й деформированное состояния.

В. связи с этим целесообразно в определявшие соотноиёния (14), (20) и (21) ввести поЁреЖцаеыость и принять

^е" rtTLff-wT О-шГ ¿ W-*»J- (28)

- 28 -

при выбранном законе упрочнения в пластической области

р.лч, /, р.|"

ъ-кь+мъп и-ы7

и Рс "в(Ъ/е*") л

Ье~ ' (

в области деформации ползучести,

где А , т., Г и /) , с! ,В -^константы кривых упрочнени ползучести соответственно; /.

Если учитывать только пластические деформации, то будут сп ведливы критерии деформируемости, предложенные В.А.Колмогоров. А.А.Вогатовым, Л.Г.Степанским и др. ■ Если учитывать-тол

деформации ползучести, то критерий деформируемости (22) и (23) . реходят в условия деформирования ултерйала без. разрушения при , формации ползучести .

Во второй главе сформулировано условие локальной потери уст( чивости (иейкообразования) анизотропного листового материала ) кратковременной ползучести. '

На основе постулата устойчивости Друкера для реошаных сред ) тановлеи критерий локальной1потери устойчивости .анизотропного Л1 тового материала при.кратковременной ползучести:

Х'ЕШ'Ч?- ; ;

7«/ ^ и ' ' * 16 ' 1 Г-?

Это условие получено в предположении, что главные компоненты напряжений <31 и главные компоненты.скоростей деформации пропорциональны соответствующим им интенсивностям, т.е. ,

= . ; , а

входящие сюда функции % и Ч'с не зависят от времени на каждом этапе деформирования и определяются при решении конкретной задачи.

Рассмотренное выше условие (30) в случае чисто.вязкого течения ( ; ) может быть приведено к условию локальной

потери устойчивости, материала, полученного Н.Н.Малининым.

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

При решении поставленной задачи учитывается два возможных варианта протекания процесса двухосного растяжения листа: деформирование в режиме ползучести, переходящее со временем в лолзуче-пласти-чёское_ течение, и деформирование в условиях кратковременной ползучести; ■

Установлено влияние, анизотропии механических свойств материала . в области пластической деформации и деформации ползучести, затона пагружения заготовки на параметры процесса Деформирования.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований характеристик анизотропии механических свойств, параметров уравнений состояний", и констант функциональных зависимостей критериев разрушения в областях пластической, деформации и деформации ползучести специальных сплавов типа АМгб и ВТбС, применяемых в аэрокосмической технике, толщиной 1 мм при различных температурах испытаний. "

Температурные режимы испытаний выбраны ка основе технологических- режимов процессов пневмоформовки и сварка давлением.

Растяжение образцов в условиях пластической деформации осуществлялось на универсальных испытательных машинах " 1пб1гоп ТТ-ДМ" н 1246Р-2 2300,а при изучении способности материала к вязкому формоизменению растяжение производилось постоянной во времени нагрузкой на. испытательных установках АША-5-2 и ПВ 1522М.

Испытание образцов из титанового сплава ВТбС проводилось в вакууме для предотвращения интенсивного окисления и 'газонасыщения поверхностного слоя образца. .

Величины коэффициентов анизотропии образцов-, вырезанных под углами 0°, 45" и бОа по отношению к направлению прокатки, при пластической деформации /?г> и деформации ползучести определялись в области разномерной деформации образца.

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

Одновременно находили' следующие механические характеристики материала образцов, вырезанных под углом <1 к направлению прокатки: условный предел текучести , временное сопротивление , относительное удлинение после разрыва , относительное равномерное удлинение Ор^.

Параметры уравнения состояния при деформации ползучести в и И определяли с помощью метода наименьших квадратов по начальным участка.! кривых ползучести в логарифмической системе координат, а коэффициент - по методике, изложенной в работах Н.Н.Малишша, К.И.Романова и других.

. Установлено, чтр исследуешз сплавь^ обладают плоскостной анизотропией механических свойств и разными величинами коэффициентов анизотропии в областях пластической деформации и деформации- Ползучести в укаванных выше температурных рединах испытаний.

Обсуждается вопрос об изотропном деформационном упрочнении при пластической деформации и изотропном скоростном упрочнении в области ползучих деформаций алюминиевого сплава АМгб и титанового сплава ВТ6С при высоких температурах.испытаний на базе.испытания плоских образцов на растяжение под равными углами по-отношению к направлению прокатки.

В результате экспериментальных исследований установлено, что для алюминиевого сплава АМгб при Г»450вС и Б30°С справедлив энергетический критерий разрушения, а для титанового сплава ВТ6С при Т=930°С - деформационный критерий разрушения. .

В четвертой главе ивложны результаты теоретического исследования' свободного и несвободного деформирования в клиновидную матрицу узкой прямоугольной мембраны из анизотропного 'материала в реяшме кратковременной ползучести. . •

Анализируется процесс деформирования длинной узкой прямоугольной мембраны шириной 2£ и начальной толщиной Л. , закрепленной вдоль длинных сторон. Мембрана, нагружается равномерным давлением р , изменяющимся в процессе деформирования по закону р^р^ОрЬ"'',

- 31 -

где О/• и Пр - параметры нагрунения.

Материал заготовки принимается анизотропны).»,, изотропно-упрочняющимся, ползуче-пластическим, юторый подчиняется ассоциированному закону течения как в области пластических деформаций, так и в области деформаций ползучести.

Предполагается, что направление длинной стороны мембраны совпадает с глазной, осью анизотропии X (направление прокатки),

!!а рис. 5. ■ представлена схема деформирования нембргиы. Здесь с!, а' у - пологчна угла раствора рэдиус кривизны поверхности в дсформироват-лом состоянии.

Сччтаем, что по?с-г.е«8© тлпвп« осг-й гашэстрсамя X , У а 2 пзг.'-ст:ю и о;;;: с г^ой ;-зкент л.^ор^^го^'-ли:; сс?пслг.*.:т с папрапге-гжьл глаз:п.-и - осешго , окружного и рэдкадыгого

«V "

рис. 5.

рис. 6.

Поскольку длина мембраны значительно превосходит ее ширину, реализуется случай плоской деформации, и, следовательно, скорость осевой деформации §х равна нуда .

Брзша1аем что срединная поверхность мембраны является частью поверхяоста »фугового цилиндра, напрдаежо-лсфсршровашюв состса-иио - оаксроДиое, а тшяе, что яапрпзшш рздйоыбрно распределю .ч

по толщине мембраны.

Окружное напряжение' % находится путем решения дифференциального уравнения равновесия

■ еНь^О

и равно ,.

саг:

где . . •

Толщину мембраны в деформированном состоянии /? , постоянную вдоль дуги поперечного-сечения, в дальнейшем определяем по формуле:

Н^ИьЯпДМ, ..■■.'■ (зз;

» !

а скорость окружной деформации - по выражению

где ¿"{¡¿/М . .

Радиальная скорость деформации ¡г находится из условия несжимаемости в, скоростях деформации

Осевое напряжение определяется из условия равенства ну л« скорости деформации в этом направлении =0, используя соотношения связи скоростей деформации'и напрйжёний в области пластических деформаций и в области деформаций ползучести, по выражении:

р.

где

к - ]

Величина интенсивности напряжений СТ~ оценивается по её величине в области деформации ползучести ' - -

' - (35

Учитывая, . "что •' > а тага;е выражения (14)

(15), получим следующее уравнение для определения о!. :.

Перемещение центра- мембраны V1/ и скорость наибольшее прогиб "Унаходятся По формула.!: ■'•'.-■

(

IV-/-V)о1- (38)

и , йоз/М - ¿<7- I.

Величина приращения угла раствора на кавдом этапе деформирования определяется путем численного, решения уравнения (37) с учетом реальных условий протекания процесса (ползучее или ползу-че-пластичссксо течение). '

Подобный подход 1« решенк» задачи реализован при рассмотрении процесса пйеьмоформовкя в идеально гладкую а идеально гертаоватуи матрицу в условиях кратковременной ползучести (рис.6).

Предельные воокочяюсти процесса свободной пиев!к?5оргшки прямоугольной мс-мбраш »югу» бить огряничеш локальной потерей устойчивости (аей:ягабр?говаш!ем) при дефоршрочачян в условиях ползучего течения нли полвуче-пластэтео-чого течения натерэалл, которые оценивались по условию лодагьно?! потери устойчивости (30) и язхояленкя гягороповрожяенйй (22) или (23) при кр^тталрем^пноЗ ползучести.

Разработан алгоритм раста к нрегрглтаое обеспечение дчя персонального компьютера 1Ш РС.

В результате расчетов определялись пелезииа угла ристрора дуги Д. при свободной плевмофорюзке или относительная длена участка контакта £-3/? при формоизменении в клиновидную ызтрицу, интенсивность напряжения С3 , интенсивность скорости де-фогиации ползучести п интенсивность скорости пластстеской дефорк:а!д;п1 , величины осэвого С»' и окружного напряжений, толщина заготовки ч Н , перемещение центра мембраны IV и скорость наябольпего прогиба V з зависимости от времени деформирования ¿ , предельйья возможности пневмоформовки.

Анализ результатов расчета критического времени разрубе ней Хи?, предельного угла раствора , относительной толщины Мембраны

Ьк^'Ьнр/^а в момент разрушения для алюминиевого сплава АМгО при температуре обработки Т=450*С показывает существенное отличие этих велики,- определенных в предположении, что полная деформация чисто ползучая, по сравнению-с ползуче-пластической (20... 507»). Установлено, что критическое время разрушения {»¡>, щэеделгил"; угол раствора уменьшается,' а относительная толщина Игр возрастает

с ростом параметров нагружения Ор к . Увеличение коэффициента нормальной анизотропии (#*/?'.) приводит к увеличению критического времени разрушения ..

Показано, что с увеличением коэффициента анизотропии % пр: ~ постоянной величине У?„ ' критическое время разрушения- возрастает Причем, интенсивность роста тем' выше, чем меньше величина козффици ента анизотропии Д* . При фиксированных значениях коэффициент • анизотропии Рц возрастание величины Л приводит к уменьшению кри тического времени разрушения tкp '.

Оценено влияние накопленной'в процессе деформации повреждаемое ти.на напряженное и деформированное состояния заготовки, на пре дельные возмолшости формоизменения ( ¿¿кр, ), связанные с ло кальной потерей устойчивости и разрушением при достижений значени величины повреждаемости и)41^.

Поскольку в процессе деформирования составляющая деформаци полйучести больше, чем пластическая, учитывается накопление поврел даемости в уравнении состояния для области деформации ползучести.

Результаты расчета приведены на рис. 7 и 8. Здесь индексация 1 2, 3, 4 соответствует величине ¿¿к?, вычисленной по. формулам (23) (33) с учетом и без учета накопления повреждаемости соответственно а 5, 6, 7, 8 - величине Ььр , определенной по формулам (23) и (30 соответственно.

Здесь сплошными линиями обозначены результаты расчета с учето повреждаемости, а штриховыми - без учета повреждаемости..

Следует отметить, что повреждаемость оказывает существенно влияние на Предельные.возможности формоизменения. Так, . если при нять, что предельные возможности деформирования ограничиваются ил локальной потерей устойчивости или накопленной критической величи пой микроповрезадеиий Ы -1. то при отсутствии учета накоплена повреждаемости предельные возмолшости связывается с разрушением за готовгл, если Пр <0,80, а локальная потеря устойчивости не успева ет реализовываться (кривые 3 и 4). В противном случае картина меня ется, и предельные вовыояности формоизменения свяааны с локально потерей устойчивости.

Если учитывать накопление повреждаемости в процессе дефоршре вания, то сначала имеет место локализация деформации с последующи разрушением от накопления повреждений (кривые 1 и 2). ■ Это обстоя тельство следует принимать во внимание при разработке технологичес ких процессов пневмоформовки. . /

Учет накопления повреждаемости может значительное снизить рас четные величины предельных степеней деформирования.' По разрушени заготовки - на 20Х," а по локальной потере устойчивости - в два рг за. - •.''.-..

- 36 - .

Критическая величина времени деформирования в этом случае мой уменьшиться по разрушению - на 15Х, а по локальной потере устойч вости - ь 1,5 раза.

Установлено, что с ростом параметров нагружения и Кр

предельный угод раствора 2с£кр , связанный с локальной потерей у тойчквости, уменьшается более интенсивно, чем эта величина, олрег ленная по критерию (23).

Поэтому при анализе процессов медленного горячего деформиро! ния следует учктвать" накопление микроповреадений.

В пятой главе приведены результаты теоретического анализа щ цессов пцевмсформовки и калибровки трапециевидного элемента многс лойной листовой конструкции из анизотропного материала в ' ре»1 кратковременной ползучести.

В зависимости от геометрических размеров трехслойных листоз конструкций существует несколько методов их штамповки. Одни тр< слойные листовые конструкции формуются за счет перемещения (раздз жения) одного из листов (обшивок), к которому в определенных мео присоединен неподвижно внутренний лист (заполнитель). При перемег нии одной из. сбзивок заполнитель растягивается и образуются поле ти, форма которых близка к трапециевидной. Процесс реализуется 1 тем создания давления газа, подаваемого между обшивками. Другой ] тод предусматривает трапециевидное гофрирование лйста.ва прес< диффузионную сварку давлением с последующей калибровкой пакета . ] зом.

Рассмотрим пневмоформовку элемента конструкции в виде трапе] под действием равномерного давления газа, изменяющегося в проце< деформирования по закону " р ~Рх> + р , при повышенной темпе| туре в условиях медленного деформирования (рис.9).

Анизотропия механических свойств заготовки характеризуется : личинами коэффициентов анизотропии в-области пластических дефор] ций •( , ) и деформации ползучести ( ).

Поскольку длина элемента конструкции в виде трапеции значите, но превосходит его геометрические размеры в плоскости чертека, с таем, что реализуется случай плоской деформации, и, следователь скорость осевой деформации равна нулю £ »0.

\f

'Ш/./УК "1 T"' | -i ríd^ 1 '

Hjc. 9

Принимаем, что напрятанное и дс^ортроггаяксе состсгпия одз-ро?,-а калргленгя рзп::с'-1ерно рэсярсделеки по аол;7";о олсмглта :x:í<:-■рукшм.

йзлряпонке , 1,ор:пль::оо к гогзяпо e'íoig:^;, ¿u" застикы прг'ша-пеюя рэдпод пулоСй =-0, т.о. прэлползгл.птсл, л .•^элянуется такго допсксс ядчипенпоэ сссзояппэ.

В&вгшга раетлгивакггго .напрягения Cj вон б»ггь слрс-лелена vr. слсгпя равновесия элекоата тргзпгцкэЕндзой консгрушцп

J h cosd 1

(ЗШ

где d. - тe¡сущее значение угла конусности полости. Осевое напряжение нахолиточ из ускозил равенства пула ско-■ссти деформации в этом чаправлеяш «0:

а, п е., •.

Ш)

Б соответствии с принятой нолель» деформирования снтьч^г.сгз :зт'еркзла интенсивность напряженка С>е. может бить оценен? тс *,&-етяне в области деформации ползучести по выракзниэ • (3/).

Толщину заготовки Л , деформацию по Таллине заготовки ¿>t при гсаицовке- и .калибровке в дагшнейгаеч- будем определять соответствен;'

■ - 38 -h=heSLn¿ ; Ьё~ in(SLTld)

Sind/sLnde ■ a^fnfSÍnd/sLnd..)^ ' (4:

а деформации в направлениях осей анизотропии X и у из услов!

несжимаемости так = ; . =

где do - начальное значение угла конуса полости при калибровке.

Компоненты полных скоростей деформации с учетом (41) могут бьт вычислены по формулам:

Принимая во внимание, что = ^y+éy , ,

также ассоциированный закон течения (15) получим следующее уравн ние для определения величины oi в процессе деформирования

Высота трехслойной листовой конструкции И и скорость перем щения верхней обшивки V в процессах пкевмоформовки и калибров находятся соответственно по формулам

Н-П +3h0 ; V = rtnCfy¿,.

При решении поставленной задачи необходимо учитывать два во ножных варианта протекания процессов штамповки и калибровки трех лойной листовой конструкции. Первый вариант реализуется в случ достаточно малой величины начального давления Д, , при которой в полняется условие ' C¡> < -. В этом случае имеет место д

формация ползучести, переходящая со временем по мере роста нагруз р и изменения площади поперечного сечения листовой заготовки ползуче-пластическое течение.

Второй вариант осуществляется, когда первоначальное давлен р обуславливает величину интенсивности напряжения > В этом случаем необходимо учесть мгновенную пластическую деформаи в начальный момент деформирования и в зависимости от условий натр жения рассматривать.ползучее течение, переходящее в "ползуче-пласт ческое, или ползуче-пластическое течение материала.

\

Предельные возможности процессов штамповки или калибровки трапециевидной полости трехслойной листовой конструкции могут быть ограничены локальной потерей устойчивости (шейкообразование) и накоплением поврежденности при деформации ползучести или ползуче-пластй-ческом течении материала,.которые могут быть определены с использованием соотношений (30) и (22) или (23) соответственно.

Исследуется влияние анизотропии механических свойств исходного материала, закона нагружения, геометрических размеров заготовки и инструмента, накопления микроповреждений в процессе деформирования 1а напряженное и деформированное состояния ваготовки и предельные зозмо-чаюсти формоизменения, связанные с локальной потерей устойчи-зости и накоплением поврежденности при пневмофсрмовке и калибровке гралециевидного элемента трехслойной листовой конструкции.

Установлено, что с-увеличением коэффициента анизотропии при гостоянной величине /?х критическое время разрушения возрастает. Гричем, интенсивность роста тем выае, чем меньше величина коэффици->нча анизотропии При фиксированных вначемтах лтоэфЗициепта аия-ютропии возрастание величины приводит к уменьшению критИ-[еского времени 'разрушения tк¡> .

На -основе результатов расчета показано также, , что величины пре-[ельных углов трапециевидной полости трехслойной листовой' кояструк-;ш в случае решения задачи' с учетом- только дефор^'лии ползучести ольше на 30...40%, чем прн ползуче-пластическом течении материала.

В шестой главе даны примеры использования полученных результа-ов исследований при разработке новых технологических процессов'кз-отовления двухслойных листовых радиаторов о внутренними каналами илиндрического типа, а также силовых трехслойных листовых гашс- . £укций из титановых и алюминиевых сплавов.

Результаты научных исследований использованы в. учебном процес-е. '

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВШОДЫ

В работе решается актуальная научно-техническая проблему, имев-. ая важное народнохозяйственное значение и состоящая в построении еорий формоизменения и деформируемости начально-ортотропных заго-эвок с учетом деформационного упрочнения, вязких свойств Материала на их основе назначение ипучро - обоснованных термомеханическмя этамов штамповки,- сбеспечийеэщих повьнпение эффективности проив-эдства и формирование вадзнйнх йейаническйх свойств материала йз-?лйя.

В процзссе теоретического и. экспериментального иссдедовш достигнуты следующие результаты:

1..Предлохук ' вариант теории пластичности начально ортотрошк тела с анязотроаиш упрочненнеы, цоторьй основал на условии те; чести ¡¿веса-Хклла, ■ неоднородном расиирении поверхности нагруле: Сез перемещении в иэсткмериоя пространстве напряжений, связанно] главными осяиц анкзотропн:, и предполагает 'справедливость acco« рованного закона течения. . Вводятся энергетические параметры упр копия. Рассматривается одно- и четырехпараыетрическаз модели а вотрспного. упрочнения. • Предлагаете^ подход к выбору матеютиче'с иодели ainisoi-poanoro упрочнения ортотроиного тела для анализа п. цессов naacsiiuecitóro форшизыэнения.

В. Разработала методика зкспер}шентат&ного определения хграл р::сткк анизотропия и параметров функциональных зависимостей сои тивдеши материала пластическому деформирование листового катер га. Определены эти величины, ко::отгшты функциональных завися мс сопротивления ыатеркага плазтнчеетгому деформирован;® для ст ОЗКП, стали ССТ, ытадагаеного сплава АМгШ и латуни Л-:>3. Устаков го, что для всех ксследуешк материалов козффиццеп.;:! ашзотрс . „ существенно аависят о-r стеиека деформации образца в рачс развоуершЛ деформации. Интенсивность изменения коэффициентов а Еотропии уменьшается с ростом степени деформации, особенно £¿ больше 10...1GZ. ;

3. Сездаа э;«зпер1:ыентальп;й ;;о;,:плекс для регистрации про.долг. ( и поперечных деформаций, усилий в процессе одноосного растяже 4 плоских. образцов с применением скстеш авюАитлзированиого сС

информации на основе аналого-цифровых преобразователей и-микро-5

4. Сформулированы энергетический к деформационный критерии формируемостн орт.отропного анизотропно-упрочняющегося катерна; процессах обработки давлением листового материала,которые учитш кроме влияния относительной величину среднего напряжения, парам! вида напряженного состояния тачке и ориентацию первой главной напряжения относительно главных осей анизотропии X , у ,2 Предложена методика определения констант функциональных еависи тей критериев разрушения анизотропного листового материала, кои предусматривает оценку величины удельной работы и предельной си ни деформации при растяжении плоских образцов, вырезанных по^ у; m 0е, 45°,90° по отношению к направлению Прокатки, приведены эти

- 41 -

ичины для листового алюминиевого сплава АМг2М и стали 08КП.

Б. Выполнен теоретический анализ процессов вытяжки с утонением тенки и обратного выдавливания трубной- эаготоЕки из ортотропного низотропно-упрочняющегося материала. Установлено влияние техноло-ических параметров (степени деформации, геометрических характерис-ик инструмента, условий трения на контактных поверхностях рабочего кструмента и заготовки), характеристик начальной анизотропии меха-ических свойств заготовки и анизотропного упрочнения на силовые эжимы процессов (усилие, напряжение в стенке заготовки), изменение шзотропйя механических свойств материала заготовки, и предельные эзможности формоизменения рассматриваемых технологических процес-эв.

Выявлены оптимальные углы конусности матрицы или пуансона. С зелячейием степени деформация и коэффициента трения оптимальные -лы конусности матрицы (пуансона) смешаются в сторону больших уг->в. Показано, что основное влияние на изменение анизотропии меха-песких свойств материала заготовки-оказывает степень деформации.

Усгеггазгспо, что увеличение угла конусности матрицы приводит к сеньиепгао предельной степени деформации!

Показано, что при малых степенях деформации (£ «0,1...0,25) гет. угла поворота главных осей, анизотропии независимо от угла ко-'сности пуансона практически не оказывает влияние на силовыэ процесса.» фордаруеше механические характеристик.:! материала «елки.

При больних степенях деформации £ >0,25 намечается тенденция аевенкя этих характеристик.

в. Проведено исследование процесса осадки с кручением круглой ¡егозой вгготозга из ©¡изотропного материала. Получены необходимые отнесения с учетом «вменения ориентация главных осей анизотропия разработан алгоритм расчета параметров напряженно-деформированно-| состояния и силовых регзйюв процесса. Установлено существенное какие ' поворота главках осей едкзотроцйи на формирование мехзии-сках характеристик материала изделия.

. 7, На основе экспериментальных-исследований методами математи-ской статистики й теорий планирования факторного эксперимента строены изтецатические модели изменения условного предела теку-стн, временного сопротивлений и коэффициента анизотропии в нап-влении образующей стакана и в перпендикулярном ей направлении в виснмости от коэффициента утонения и угла конусности матрицы прп тяжке с утонением стенки латуни Л68. Как и в теоретических иссле-

вцгяяке с утокзк«е-м стенкл латуни Л50. Как и в теоретических ио< даваниях показано, что основное влияние из исследуемые кэхакиче! харакхерисшад оглзивает коэффициент утонения Шц.

Выполненные экспериментальные исследования показали, что те: логический процесс обратного выдавливания осуцествляется над ври степенях деформации -6 4.0,35 и углах конусности пуан ci, "10... 30'.

■ 8. Предложено поведение анизотропных материалов при медле деформирован®] в условиях повышенной температуры обработки оп .рать механической моделью ползуче-пластического тела с послед те.шйм соединением вязкого и пластического элементов без учета ругих составляющих деформация. Сформулированы уравнения связи м скоростями деформации и иапряаенщши, приводятся уравнения сос ния при ползуче-пластическом деформировании (кратковременной пс чести) анизотропного материала.

9. Разработаны феноменологические подели разрушения (энерг ческаа и де^юрнацаонная) анизотропного листового материале кратковременной ползучести/ оскоаашшз на принципе линейного не лента повреждаемости в области пластической деформации и дефорь ползучести. Предложена система опытов по одноосному растя* плоских образцов, вырезанных под углами О? 45"и 90° по отношег я&чравл«ню прокатки,' с целью определения констант фуикционш зависимостей критериев разруиения при пластической деформации i ^ормгщшг ползучести.

10. На основе постулата устойчивости Друкера установлен >ц рий локальной потери устойчивости анизотропного материала при i повременной ползучести. Критерий локальной потери устойчивости дусматриваэг использование кщьой упрочнения, кривых поязуч< величин коэффициентов анизотропии в области пластической дефор) и деформации ползучести при данной температуре обработки.

11. Исследов'ан процесс двухосного растяжения пряыоуго. траасверсавьно-изотропной листовой загстовга!, изменяющейся во меня натруской и скоростью перемещения захватных органов,' в на леннях главных осей анизотропия * и У . Выявлено влияние зотролии механических свойств материала ваготовки при пластич деформации и деформации ползучести и закона кагружшкя листа н рактеристики деформирования. ■

Установлено, что с изменением величины отношений главных н кений о1- — С^/б", существенно меняется характер зависк критического времени -раврушеиия txp от коэффициента норма

анизотропии /?=/? . При величине с1 0,5 критическое время разрушения Ьмр с ростом коэффициента анизотропии Я убывает, а при ы.>0,5 эта зависимость меняет свой характер на обратный. Существенно различаются критическое время разрушения tнр , определенное в предположении, что полная деформация чисто ползучая, по сравнению с предположением ползуче-пластического течения. Предложенное условие вокальной потери устойчивости ползуче-пластического деформирования предосазывает нейгхюбразование на более ранней стадии деформирования, чем условие для чисто ползучего течения.

12. Проведены экспериментальные исследования по определению характеристик анизотропии механических свойств, параметров уравнений состояний и констант функциональных зависимостей критериев разрушения при пластической деформации и деформации ползучести для алюминиевого сплава АМгб при температурах испытания 450°С и 530°С и титанового сплава ВТбС при температуре 930°С.'

Установлено, что исследуемые материалы обладают плоскостной анизотропией механических свойств и разными величинами коэффициентов анизотропии в областях пластической деформации и деформации ползучести в указанных выше температурных режимах ко: .алий.

■ Экспериментальные исследования показали справедливость предположения об изотропном деформационном упрочнении при пластической деформации и изотропном скоростном упрочнении в власти ползучих деформаций для сплавов АМгб и ВТ6С при высоких температуру испытаний.

• Установлено, что для алюминиевого сплава АМгб при Т=450 С и 530°С справедлив энергетический критерий разрушения, а для титанового, сплава ВТ6С при Т-930"с - деформационный критерий разрушения.

13. Выполнены теоретические исследования свободного и несвободного деформирования в клиновидную матрицу узкой прямоугольной анизотропной мембраны, а также при атамповке'и'калибровке трапециевидного элемента трехслойной .листовой конструкции в- процессе изотермической пневиоформовки с учетом пластической деформации и деформации ползучести, а такяе . анизотропии механических свойств в указанны:! областях. Установлено влияние анизотропии механических свойств исходного материала, закона нагружения, геометрических размеров саго-товки и изделия на напряженное и деформированное состояния, кинематику .течения материала и предельные возможности процесса пневмофор-¿гавки в режим' кратковременной ползучести,- связанные с локальной потерей устойчивости заготовки. Показано, что при. анализе процессов пневмоформовки неучет пластической деформации Может прийести к не-

точности расчета, например, предельного угла раствора, критичес времени разрушения на 20...50%. Установлено, что критическое I разрушения, предельный угол раствора уменьшается с ростом парс ров нагружения ССр , Пр и относительного размера заго^

. Увеличение коэффициента нормальной анизотропии С? эффициента анизотропии и уменьшение коэффициента анизотг .Л* приводит к возрастанию критического времени разрушения.

14. Оценено влияние накопленной повреждаемости в процессе формирования алюминиевого и титанового сплавов на напряженно-де мированное состояние заготовки, на предельные возможности форь менения, связанные с локальной„потерей устойчивости и разруяк при достижении повреждаемости значения (Л =1, на оптические I чины угла раствора ЕеС</> и времени разрушения

Установлено, что при отсутствии учёта накопления повреждае* предельные возможности деформирования связываются с разрушение), готовки, если /2р < 0,89, а. локальная потеря устойчивости не усг ет реализоваться. В противном случае картина меняется и локалиг деформации наступает раньше, до разрушения заготовки, когда у место о?'*3 - 1. Если учитывать накопление повреждаемости в ппо1 формоизменения, то сначало имеет место локализация деформащ последующим разрушением от накоплений мркродовреждений. Учет нг ления повреждаемости может вначительно снизить расчетные велр предельных степеней деформирования по разрушению заготовки на а по локальной потере устойчивости более чем в 2 раза. Поэтому анализе процессов.медленного' горячего деформирования следует V вать накопление микроповреждений.

15. Результаты теоретических и экспериментальных исследо! использованы при интенсификации существующего технологического цесса получения изделия с толстым дном и тонкой-стенкой, новых нологий вытяжки корпусов аэрозольных баллонов двух типоразмер создании нового технологического процесса получения-точных ааг вок типа полого цилиндра-, имеющих внутренние полости, а также разработке НПО "Тёхномащ" новых технологических процессов изге ления двухслойных и трехслойных листовых .конструкций из алюмищ го и титанового сплавов с внутренними каналами цилиндрическог трапециевидного -типов. Внедрение указанных выше технологиче процессов изготовления изделий значительно повысит зкономиче эффективность их производства.

16. Материалы диссертации применены в учебном процессе.

- 45 -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРМЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

■1. Валиев С.А., Яковлев С.С., Новиков С.С. Анизотропия механика« свойств- материалов для комбинированной вытямсл // Ксследо-ия в области плайтичности и обработки металлов давлением. - Ту-ТГО1, 1933. - С. 34-38.

2. Валиев C.Ä., Яковлев С.С. Технологические параметры комби-оваипой вытяжи анизотропного материала // Известия вузов. Ма-остроение. - 1984. - N9. - С.117-121.

3. Валиев С.Л., Яковлев С.С. Оценка качества изделий, получае-комбинированной вытяжкой // Исследования в области пластичнос-

и обработки металлов давлением. - Тула: ТЛИ, 1984. - С.10-13.

4. Валиев С.А., Яковлев С.С., Чен B.C. Силовые параметры пос-ующнх операций комбинированной вытяжки анизотропного материала Оптимизация металлосберегающих процессов при .обработке давленн-- Ростов-на-Дону: РЙСХМ, 1985. - С.81-85.

5. Валиев С.А., Яковлев С..С., Чеп B.C. Предельные коэффициенты нения при комбинированной вытяжке // Вестник машиностроения. -, 5. - N4. - С.72-73.

6. Валиев С.А., Яковлев С.С. Технология холодной итампозгси. Эинированпая вытякка анизотропного материала. - Тула: ТулПИ, 3. -.66 е.. '

7. Яковлев С.С., Чен B.C., Арефьев В.М. Влияние анизотропии эпических свойств- t/.атериалз на силовые параметры и предельные йяциенты утонения при вытяжке с утонением // Исследования в cö-ги пластичности и обработки металлов давлением. -. Тула: ТЛИ, 3. - С.59-62.

8. Яковлев С.С., Арефьев В.М. Изменение коэффициентов ачизотро-латуни' в процессе еытяякн с утонением стеши // Исследования в

асти пластичности и обработки металлов давлением. - Тула: ТЛИ, 3. - С.25-30.

9. Яковлев С.С., Арефьев В.М. Об анизотропном упрочнении иате-ла при одноосном растяжении // Оптимизация металлосберегащях цессов при обработке давлением. - Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1989. .15-20,- ' '

10.' Яковлев С.С., Арефьев В.М. Об изменении хграктеркст:-.!» ?пи-ропии в условиях плоской деформации // Исследования в области зтстностй и обработки металлов давлением: --Тула: ТГМ,'1989. -2-76.

-'4611. Яковлев С.С., Арефьев В.М., Смеликов В.Г. О предель: возможностях вытяжки с утонением ортотропного анизотропно-упроч ющегося материала //.Исследования в области теории, технологи оборудования штамповочного производства. - Тула: ТулПИ, 1990 С.89-94.

12. Автоматизированный комплекс для определения изменения зффициентов анизотропии и сопротивления деформированию при рас жении плоских образцов / В.М.Арефьев, С.С.Яковлев, А.А.Перепелк В.Г.Смеликов // Совершенствование технологических процессов об .ботки металлов давлением. - Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1991. - С.4-

13. К вопросу о разрушении анизотропного тела // С.С.ЯКовл

B.М.Арефьев, А.А.Перепелкин, В.Г.Смеликоз. - Тула, 1991.- 33 с Рукопись представлена Тульским политехническим институтом. Деп. ВШИТЭМР. 17.06.91 N 48-МШ-91.

14. Корнеев Ю.П., Яковлев С.С., Арефьев В.М. Получение, вн ренних полостей в трубчатых заготовках методом обратного выдав вания // Куэнечно-итамповочное производство. - 1991. - N 10.

C.12-13.

15. Экспериментальное определение параметров кривых анизотр ного упрочнения листового материала / В.М.Арефьев, С.С.Яковл А.А.Перепелкин, В.Г.Смеликов //.Исследования в области теор технологии и оборудования штамповочного производства. - Тула: Т ПИ, 1991. - С. 77-82.

16. Яковлев С. С., О модели разрушения анизотропного тела // вершенствование технологических процессов обработки металлов л лением. - Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1991. - С.4-8.

17. Яковлев С.С. Влияние режимов процесса вытяжки с утонен стенки и анизотропии механических свойств заготовки на предел! степени деформации // Актуальные проблема теории пластичное: устойчивости. - Тверь: ТвеПИ, 1991. - С.123-131.

18. Яковлев' О.С. К вопросу об учете анизотропного у прочн? начально, ортотропного материала в процессах .обработки мета; давлением // Исследования ь области теории, технологии и o6opi вания штамповочного производства. - Тула:' ТулПИ, 1991. - С. 32-Е

19. Матченко И.Н., Яковлев С.С..., Жукова Н.В. Свободное пси че-пластическое течение мембраны// Исследования в области тео{ технологии и оборудования штамповочного производства. - Тула: 1 ПИ, 1992. - С. 50-57.

20. Яковлев С.С., Корнеев Ю.П. ,• Арефьев В. М,- Изготовление линдрических изделий с толстым дном и тонкой стенкой из анизот!

- 47 -■

>го материала // Кузнечно-мтамповочное проинводсгьо. - 1992. :. -С. 28-30.

21. Яковлев С. С. К вопросу об анизотропном упрочнении // Ус-и1Чибость и пластичность в механике деформированного твердого Tel: Тез. докл. научного симпоз!гума. - Тверь: ТвеПЛ, 1992.

22. Яковлев С.С. Локализация деформации при ползуче-пластичес-1Ы течении мембраны // Исследования в области теории, технологии оборудования штамповочного производства. - Тула: ТулПИ, 1992. -38-43.

23. Яковлев С.С., Арефьев B.W., Перепелки» A.A. Влияние техно-■гических параметров вытяжки с утонением стенки анизотропного ма-риала на силоьые режимы процесса // Известия вузов. Машинострое-е. - 1992. - N 7-9,- С.125-129.

24. Яковлев С.С., Арефьев В.М., Перепелкин A.A. Изменение ани-тропии механических свойств заготовки при вытяжке с утонением енки // Известия вузов. Машиностроение. - 1932. - II 10-12. -99-101.

25. Яковлев С.С., Арефьев В.М. Силовые ремшы и деформационные рэметры обратного выдавливания ортотропной трубной заготовки // вестия вузов. Черная металлургия. - 1992. - N 5. ~ С.39-421

26. Kukhar V.D., Yakovlev S.S. The Problem of I he : jal Stabi-ty Loss of the Anisotropic Material Membrane at Pnevnatic For-r¡g // Macro and Micro Mechanical Aspects of Fracture :£UR0-CH-291,June 23-27, 1992". -Russia: Saint-Petersburg1, 1992.

27. Yakovlev S.S. Destruction in Drawing1 with Wall Thinning- of lindrycal Items from Anisotropic Material // Мэсго-and Micro chanical Aspects of Fracture: EUROMECH-291, June 23-27, 1992. ussia: Saint-Petersburg, 1602.

28. Анализ процесса осадки с кручением тонкого слоя из анизот-пного упрочняющегося материала' с учетом поворота главных осей изотропии / А.А.Маркин, С.С.Яковлев, Н.Е.Ефремова, В.Г.Смеликов. 1993. - 38 с. - Деп. во ВИНИТИ 31.08.93, Н 2375-В93.

29. Жукова Н.В., Яковлев С.С., Матченко И.Н. Пневмоформовка инной прямоугольной мембраны в клиновидную матрицу при повышен-й температуре// Исследования в области теории, технологии и обо-цования штамповочного производства. - Тула: ТулГТУ, 33.-С.116-126.

30. Жуков.'. н;в.. Яковлев С.С., Матченко И.Н. Калибровка трехс-йных листовых конструкций при повышенной температуре // Оптими-ция металлосберегающих процессов обработки металлов давлением -

- 48 -

Ростов-на-Дону: ДГТУ. 1993..- С. 175-185.

31. Исследование развивающейся анизотропии и дефорыационн упрочнения при одноосном растяжении плоских образцов / В.А.Кор ков, С.С.Яковлев, А.А.Перепелкин, В.А.Борисов // Исследовани области теории, технологии и оборудования штамповочного произвс тва. - Тула: ТулГТУ, 1993. - С.61-73.

32. Яковлев С.С., Арефьев В.М. Кривые анизотропного упроч* листового материала // Известия вузов. Машиностроение. - 199с N1. - С.137-139.

33. Яковлев С.С., Жукова Н.В., Матченко И.Н. Технология пси ния силовых листовых конструкций и ее теоретические аспекты/У версия, наука и образование: Тез. докл. Международного конг; 25-27 мая 1093. - Тула. - С. 21.

34. Яковлев С.С. Определяющие соотношения и- феноменологич< модель разрушения анизотропного материала при кратковременной зучести // Исследования в области теории, технологии и оборудо] штамповочного Производства. - Тула: .ТулГТУ, 1993. - С. 43-48.

35. Яковлев С.С., Маркин A.A. Изыенеаиё характера пластиче* ортотропяа в процессах конечного деформирования // Механика да ьшруемого твердого тела. - Гуда: ТулГТУ, 1993. - С.112-116.

3S'. Яковлев С.С. Локальная потеря устойчивости листового м риала.при двухосном медленном горячем деформировании // Новые териалы и технологии ккаииостроеякя. Секция: Интенсивные техн гаи мзаинсстроения'в производстве ЛА: Тез. докл. Российской н - техн. конф. 18-19 ноября 1303. - М.: MATH - С.17. '

37. Яшвлев С.С. Формирование анизотропии механических сво . материала заготовки при получении шлых цилиндрических издели Конверсия,, наука « образование: Тез. докл. Международного конг са 25-27 мая 1993. - Тула: ТулГТУ, 1993. - С.17.

' 38. Яковлев С.С., йуковаН.,В<, Матченко И.Н. Медленное Д1 ное растяжение анизотропной листовой заготовки при повышенных пературах заданной системой напряжений // Оптимизация ыеталлос гавщих процессов обработки металлов . давлением. - Росхов-на-ДГТУ - 1Q93.- С.169-170. ; .

39. Яковлев С.С., Маркин A.A., Дифференциальные определи соотношения анизотропной пластичности J/ Дифференциальные ур;

■ ния и прикладные задачи. - Тула: ТулГТУ,- 1393. - С. 138-144..

40. Валиев С.А., Яковлев С.С., Короткое В.Л. Технология ю ' вированной вытяжки цилиндрических ваготовок из ашшотрепни'о i

риала // Кузнечно-штамповочное производство. - 1994. - N12.

41. Маркин A.A., Яковлев С.С. Пластическое деформирование ор-ропного анизотропно-упрочняющегося слоя // Вести АН Беларуссии. нические науки. - Минск. - 1994. - N4. - С. 25-30

42. Яковлев С.С. Деформирование анизотропного листового мате-ла в режиме кратковременной ползучести // Вести АН Белоруссии.' нические науки - Минск, 1994. - N 3 . - С.. 32-39.

43. Яковлев С.С. Вопросы теории штамповки анизотропных листовых отовок // Исследования в области теории, технологии и оборудова-

штамповочного производства.-Тула: ТулГТУ, 1994.

44. Маркин A.A., Яковлев С.С. Учет поворота главных осей ани-ропии при пластической деформации трубной заготовки из ортотроп-о упрочняющегося материала. // Исследования в области теории, нологии и оборудования штамповочного производства,-Тула: ТулГТУ, 4.

45. Механические характеристики алюминиевого сплава АМгб - при ленном деформирований в условиях повышенных температур. /И.Н.-ченко, С.С. Яковлев, Н.И. Еукова, М.В." Казаков // Исследования в асти теории, технологии и оборудования штамповочного производс-.-Тула: ТулГТУ, 1994.

46. Коротков В.А. Яковлев С. С. Заготовка для вытяжки шшшдри-ких изделий. Положительное решение от 27.04.94 по заявке N. 006727/08/005555/, Ш1115В21Д22/20..

47. Коротков В.А. Яковлев С. С. Способ получения глубоких тон- > тенных изделий. Положительное решение от 27.04.94 по заявке Н Q03004/08/003971, МКИ5В21Д22/20.

48. Валиев С.А. Коротков В.А. Яковлев с.С. Способ многоолераци-эй комбинированной вытяжки.' Положительное решение от 27.04.94 по вке N 93-030283/08/02841/, МКИ5В21Д22/20.

49. Коротков В.А. Яковлев С.С. Способ испытания тонколистовых ериалов. Положительное решение от 27.04.94 по заявке Н Э07913/28/005653/, MK515G01N3/08,3/28.