К оценке влияния анизотропии механических свойств заготовки на технологические параметры процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем

Библиографический список

1. А.В. Лясников, Н.П. Агеев, Д.П. Кузнецов и др. Сопротивление металлов пластическому деформированию в приложения к процессам обработки металлов давлением / А.В. Лясников [и др.]. - СПб: Внешторгаз-дат-Петербург, 1995. - 528 с.

2. Лялин В.М., Полтавец Ю.В., Кисвянцев С.А. Исследование механически xaрaктeристик специальных стаей и сплавов при высокоскоростной холодной деформации: материалы VIII Всероссийской научно технической конференции / В.М. Лялин [и дд.] // Изв. ТулГУ. Проблемы проектирования систем и комплексов. Сер. 4. Проблемы специального машиностроения. - 2007. - С.140 - 144.

3. Кисвянцев С.А. Исследование механических свойств стаи с помощью АЦП / С.А. Кисвянцев // Техника XXI века глазами молодых ученых и специаистов. - Тула: ТулГУ. - 2007. - С.83-87.

4. Логинов В.Н. Электрические измерения механически величин /

В.Н. Логинов. - М.: Энергия, 1970. - 80 с.

5. Пэжина П. Основные вопросы вязкопластичности / П. Пэжина. -М.: - Мир, 1968. - 176с.

6. Банкетов А.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование / А.Н. Банкетов [и др.]. - М.: Машиностроение, 1970. - 392 с.

Получено 17.01.08.

УДК 621.983; 539.374

Ю.Г. Нечепуренко, ЕЮ. Поликаапов, С.В. Подлесный

К ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАГОТОВКИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА РЕВЕРСИВНОЙ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ

Показано влияние анизотропии механических свойств заготовки на силовые режимы и предельные возможности деформировання процессареверсивноо вытяжки осесимметричных деталей с фланцем.

Работа выполнена по гранту РФФИ (№ 07-01-00041) и государственному контракту Федерального агентства по науке и инновациям (№ 02.513.11.3299).

Прокат, используемый для процессов глубокой вытяжки, как правило, обладает анизотропией механических свойств, котора зависит от физико-химического состава сплава и технологи его получения. Анизотропия механических свойств заготовки оклывает существенное влияние

на силовые, деформационные параметры процессов обработки метллов давлением, на качество получаемых изделий.

В работе [1] рассмотрен вопрос о распределении напряжений и де-фоомаций на операции реверсивной вытяжки осесимметричных детлей с фланцем (рис. 1) с коэффициентом выттжки т^ = гп /Я? на радиальной

матице с прижимом.

Материал заготовки принимался несжимаемым, трансверсально-изотропным с коэффициентом нормальной анизотроп ии Я, подчиняющимся условию пластичности Мизеса - Хила и ассоциированному закону пластического течения. Принималось, что толщина стенки исходного полуфабриката постоянна по всей его высоте. Операция реверсивной вытяжки реализуетс в условиях плоского напряженного состояния.

В основу анлиза положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материла [2]. Получены выражения для оцени напряженного и деформированного состояний, силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных детлей с фланцем из трaнcвeрcaльно-изотрoпнoй заготовки.

Оценено влияние анизотропии механических свойств материла заготовки на силовые режимы и предельные возможности реверсивной вытяжки трaнcвeрcльнo-изoтрoпныx материалов.

На рис. 2 приведены графические зависимости изменения относительной величины силы Р =P/{2'кrnso^0,2) от коэффициента нормальной

анизотропии Я. Расчеты выполнены при следующих параметрах кривой упрочнения: ^ 2 =195,7 МПа; А = 277,24 МПа; п = 0,256 .

Анлиз графических зависимостей покаывает, что с увеличением коэффициента ноомльной анизотропии Я относительна величина силы Р уменьшается. Влияние коэффициента анизотропии Я на силовые режимы процесса усиливается с увеличением коэффициента трения д.

Рис. 1. Схема реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем

р О li о I: о 11 о ю (109 о os

=0.: t

r1—

i-O V

0.2 04 О б oe I 1-й 1.4 1-6 1-8 А

Рис. 2. Графические зависимости изменения P от R

Предельные возможности процесса вытяжки ступенчатых деталей ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения ar max в

стенке детали на выходе из очага деформации, которая не должна превышать величины сопротивления материла пластическому деформированию в условия плоского напряженного состояния с учетом упрочнения [3]

< * * =

ar max — asr , asr ~as,

и допустимой степенью использования ресурса пластичности

p jP •

ше =j^dp<x

0 pnp

и критерия локальной потери устойчивости заготовки, полученного на основе критерия положительности добавочных нагрузок, для плоского напряженного состояния заготовки [3]:

1 = dai > ax ~ axym ;

Z Gidp ^ax ~2axym + aym 2

I = da/ > aym ~ axy

Z Gidpi д/ax ~ 2axym + aym 2

где p,пр = pпр(а la) - предельная интенсивность деформации; a - среднее напряжение, a = (ar +gq)!3 ; ar и aQ - меридиональные и окружные напряжения в очаге пластической деформации (az = 0);

a = {2[R(ar _aQ)2+ aQ+ar]j( + R)} ; m = 0 ax = ay = 2(2++R);

„ 3R . _ _ L

axy 2(2 + R); a axVax xym + aym •

В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготовляемого изделия уровень поввеждаемости не должен превышать величины х. До деформации (при ? = о) = 0 ,ав момент разрушения (? =р) =х=1. При наначении величин степеней деформации в

процессе пластического формоизменения еле дет учитывать рекомендации по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и

А.А. Богатова, согласно которым доя ответственных деталей, работающих и подвергающихся после обработки давлением термической обработке (отжету или закалке), допустимой величиной степени иcпользoвaния запаса пластичности следует считать х = 0,25, а для неответственных деталей допустима степень использования запаса пластичности может быть принята х = 0,65 [4, 5].

Величина предельной интенсивности деформации щпр находится

по выражению

^1пр

Оехр

V

где О, и - константы деформируемого материала, определяемые в зависимости от рода материала, согласно работам В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова [4, 5].

На рис. 3 приведены графические зависимости изменения предельного коэффициента вытяжки т^ Пр от коэффициента нормальной анизотропии Я при фиксированных значениях коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц. Расчеты выполнены при следующих параметрах кривых упрочнения и рарушения: а0 2 = 600,8 МПа; А = 502,44 МПа; п = 0,559; 0 = 1.2365; и = -1.3375.

а

б

Рис. 3. Графические зависимости изменения т^Пр от Я:

а - ц = 0,05; б - ц = 0,2

Здесь ьфивые 1 - 5 соответствуют величинам коэффициентов вытяжки т^Пр, вычисленным по максимальной величие напряжения в

стенке детали на выходе из очага деформации (выражение (1)), по допустимой величине накопленных миккоповреждений (выражение (2)) при X = 1, X = 0,65 и х = 0,25 и критерию локальной потери устойчивости (3) или (4) соответственно. Положения ккивых 1 - 5 определяют возможности деформирования заготовк в зависимости от технических требований на изделие.

Анализ графическх зависимостей и результатов расчетов покаыва-ет, что величина предельного коэффициента выттжки т^ Пр уменылаетсс с

ростом коэффициента анизотопии Я и уменьшением коэффициента тения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки ц. Установлено, что увеличение коэффициента нормальной анизотропии Я от 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины предельного коэффициента утонения т^Пр ,

определенного по степени использования ресурса пластичности, на 45 %, а для т^Пр, вычисленного по максимальной величине осевого напряжения на

выходе из очага пластической деформации, на 15%.

Таким образом, при определении предельных возможностей фор-мообраования необходимо учитывать исходную анизотропию механических свойств заготовки.

Библиографический список

1. Пoлифрпoв Е.Ю. Силовые режимы реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала / Е.Ю. Поликарпов, С.В. Подлесный // Изв. ТулГУ. Сер. Техническе науки. - 2007. - Вып. 2. - С. 78 -84.

2. Попов Е.А. Основы теооии листовой штамповки / Е.А. Попов. -М.: Машиностроение, 1968. - 283 с.

3. Яковлев С.П. Обработка давлением анизотропных материалов /

С.П. Яковлев, С.С. Яковлев, В.А. Андрейченко. - Кишинев: Квант, 1997. -331 с.

4. Колмогоров В.Л. Механика обработк металлов давлением /

В.Л. Колмогоров. - Екатеринбург: УПИ, 2001. - 836 с.

5. Богатов А.А. Механические свойства и модели рарушения металлов / А.А. Богатов. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. - 329 с.

Получено 17.01.08.