Оценка влияния анизотропии механических свойств материала на геометрические характеристики детали при изотермическом обжиме и раздаче трубных заготовок

Список литературы

1. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.

2. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю.. Технология холодной штамповки: учебн. для вузов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

3. Семенов Е.И. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т. 4. Листовая штамповка; под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. 544 с.

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

5. Яковлев С.С., Суков М.В. Подход к анализу операции отбортовки плоских заготовок с отверстием из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. 2008. Вып. 4. С. 56-61.

6. Богатов А.А. Механические свойства и модели разрушения металлов: учеб. пособие для вузов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.

7. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 836 с.

M. Sukov

Technological parameters of the flat pierced bars from anisotropic material flanging

process

The mathematical model of the flat pierced bars from transversally isotropic material flanging process is proposed. Power circumstances and the extreme deformation levels of the reverse extrusion process of the flat pierced bars from transversally isotropic material flanging process are estimated.

Получено 07.04.09

УДК 621.983:539.374

А.В. Черняев, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82, mpf-tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

Д.В. Крылов, асп.,

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕТАЛИ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ ОБЖИМЕ И РАЗДАЧЕ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК

Оценено влияние анизотропии механических свойств материала на длину конического участка детали при обжиме и раздаче тонкостенных цилиндрических оболочек жестким инструментом в режиме ползучести.

Ключевые слова: обжим, раздача, трубная заготовка, анизотропный материал, геометрические характеристики, кратковременная ползучесть.

В работе [1] приведена математическая модель изотермического деформирования при обжиме и раздаче тонкостенных цилиндрических

оболочек из анизотропного материала жестким инструментом в режиме ползучести (рис. 1).

Пренебрегая изгибающими моментами, возникающими при деформации трубы, задача решается на основе безмоментной теории оболочек вращения [2]. Принимается, что на контактных поверхностях инструмента и заготовки реализуется закон трения Кулона.

а

Рис.1. Схема деформирования трубной заготовки при обжиме

Материал заготовки принимается ортотропным, обладающим цилиндрической анизотропией механических свойств [3]. Деформация трубы осесимметричная. При безмоментном осесимметричном нагружении оболочки вращения напряженное состояние всех точек оболочки плоское, а меридиональные <5т и окружные Gt напряжения являются главными напряжениями.

Меридиональные Gm и окружные ^ напряжения на коническом участке очага деформации определяются путем решения приближенного уравнения равновесия [1]

^ +Vm

dr

совместно с уравнением состояния [3]

при граничном условии

при

где k = 1 + ц^а, f

г = г2 , Vm

^ <^m + Rm<^t

= 0,

г =г2

; £,е и ае - эквивалентные ин

^[^ <Jm - (1 + ^ }Jt] тенсивность скоростей деформации и напряжений; п и B - константы материала при заданных температурных режимах.

Изменение толщины в процессе деформирования трубной заготовки находилось по выражению

Г А

h = /е1"1 г .

На основе приведенных выше соотношений выполнены теоретические исследования влияния нормальной и цилиндрической анизотропии механических свойств материала на точность геометрических размеров конического участка заготовки при изотермическом обжиме и раздаче трубных заготовок в режиме ползучести. Исследования выполнены для титанового сплава ВТ6С (Т = 930 °С) и алюминиевого сплава АМг6

(Т = 450 °С), механические характеристики которых приведены в работе [3]. Расчеты выполнены при г = 100 мм; / = 4 мм. Коэффициенты нормальной анизотропии R и цилиндрической анизотропии Rm и Rt варьировались в диапазоне 0,2.. .2,0.

На рис. 2 представлены графические зависимости изменения относительной длины конического участка ^ ^ от коэффициентов об-

жима Ко и раздачи К р при различных значениях коэффициентов нормальной анизотропии, где ^ и 1к - длина конического участка заготовки,

определенная с учетом и без учета изменения толщины. Анализ результатов расчетов показывает, что анизотропия механических свойств оказывает существенное влияние на геометрические размеры получаемых изделий. С увеличением коэффициента анизотропии Я от 0,2 до 2,0 относительная длина конического участка ^ при обжиме уменьшается на 51 %, а при раздаче увеличивается на 10 %.

На рис. 3,4 представлены результаты теоретических исследований влияния коэффициентов цилиндрической анизотропии Кт и Rt на величину относительной длины конического участка ^ при обжиме и раздаче трубных заготовок при фиксированных значениях технологических параметров.

Анализ графических зависимостей показывает, что при обжиме трубных заготовок с ростом коэффициента анизотропии Rt от 0,2 до 2,0

при Кт = 0,2 относительная величина ^ возрастает на 9%, а при Кт = 2,0

- на 20 %. При увеличении коэффициента анизотропии Кт от 0,2 до 2,0 при Rt = 0,2 относительная величина 4 возрастает на 22 %, а при Rt = 2,0

- на 36 %.

к,

а) б)

Рис. 2. Графические зависимости изменения 1к от Ко (а) и Кр (б) при обжиме и раздаче трубных заготовок

При раздаче с ростом коэффициента анизотропии Щ от 0,2 до 2,0 при Ят = 0,2 относительная величина 1к возрастает на 7 %, а при Ят = 2,0

- на 53 %. При увеличении коэффициента анизотропии Ят от 0,2 до 2,0 при Щ = 0,2 относительная величина 1к уменьшается на 40 %, а при Щ = 2,0 - на 15 %.

1.0

0.Е

0.Є

0.4

0.2 0.2

о гї II +•-1 Ч

О 1-Н и

о II і*-!

Я

т

а

0.2

&

б

Рис. 3. Графические зависимости изменения 1к от Ят

при обжиме трубных заготовок

а

б

Рис. 4. Графические зависимости изменения 1к от Ят

Таким образом, установлено, что механические свойства заготовки оказывают существенное влияние на длину конического участка детали при обжиме и раздаче тонкостенных цилиндрических заготовок в режиме ползучести, что необходимо учитывать при проектировании технологических процессов.

Работа выполнена по грантам РФФИ №07-01-00041, а также по ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)».

Список литературы

1. Яковлев С.П., Черняев А.В., Крылов Д.В. Обжим и раздача тонкостенных цилиндрических оболочек из анизотропного материала жестким инструментом в режиме ползучести // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 133-137.

2. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М: Машиностроение, 1986. 221 с.

3. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных материалов / С.П. Яковлев [и др.]. М.: Тула: Машиностроение-1; Изд-во ТулГУ, 2003. 427 с.

A. Chernyaev, D. Krylov

The evaluation of influence of the mechanical properties anisotropy on the details geometric characteristics in the process of piped details isothermal swaging and flaring

The influence of the mechanical properties anisotropy on the detail’s con segment length in the process of thinwalled piped details swaging and flaring in the creeping conditions is evaluated.

Получено 07.04.09