Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Пилипенко Ольга Васильевна
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЙ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ ЛИСТОВЫХ И ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНЫХ РЕЖИМАХ
05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Орел 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Яковлев Сергей Сергеевич.
Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники СССР, доктор технических наук, профессор Овчинников Анатолий Георгиевич;
доктор технических наук, профессор Сосенушкин Евгений Николаевич;
доктор физико-математических наук, профессор Маркин Алексей Александрович
Ведущая организация: ФГУП Государственное научнопроизводственное предприятие Сплав (г. Тула)
Защита состоится л 5 июня 2008 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.182.03 при ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет.
Автореферат разослан л ___ __________ 2008 г.
Ученый секретарь Борзенков М.И.
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы В настоящее время перед машиностроением стоит задача повышения эффективности производства и качества получаемых изделий. В различных отраслях промышленности широкое распространение нашли осесимметричные изделия, изготавливаемые методами обработки металлов давлением, к которым предъявляются высокие требования по качеству, точности геометрических размеров, чистоте поверхности, уровню механических свойств. Эти требования по экономическим причинам следует выполнять при минимальном количестве технологических операций.
Материалы, подвергаемые процессам обработки металлов давлением (ОМД), как правило, обладают анизотропией механических свойств, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивость протекания технологических процессов обработки металлов давлением при различных термомеханических режимах деформирования.
В машиностроении на современном этапе находят широкое применение двухслойные материалы для изготовления цилиндрических сосудов высокого давления с повышенной коррозионной стойкостью, к которым предъявляются высокие требования по надежности. Процессы пластического формоизменения двухслойных анизотропных материалов остаются мало изученными.
В последние годы появилась потребность в изготовлении тонкостенных крупногабаритных осесимметричных деталей специальной техники, к которым предъявляются высокие требования по геометрическим характеристикам и механическим свойствам. Изготовление таких деталей традиционными методами (глубокой вытяжкой с дальнейшей механической обработкой) отличается высокой трудоемкостью и связано с использованием большого количества крупногабаритного дорогостоящего прессового, химического и термического оборудования. Ротационная вытяжка (РВ) позволяет изготавливать такие детали на высокопроизводительных специализированных станках, имеющих сравнительно малые габариты, массу и мощность: величина силы при ротационной вытяжке значительно ниже, чем при глубокой вытяжке, что связано с созданием локального очага деформации. Однако теория процессов пластического деформирования анизотропных материалов с локальным приложением внешней нагрузки не разработана.
В точном машиностроении, автомобиле-, судо-, самолето-, ракетостроении, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, а также в других отраслях промышленности получили широкое распространение различного рода трубопроводные системы. К важнейшим элементам таких конструкций относятся концентрические осесимметричные переходники, позволяющие осуществлять стыковку труб разного диаметра. Изготавливаются они операциями обжима и раздачи. Значительной экономии металла в штамповочном производстве, при их изготовлении, можно добиться за счет применения трубной заготовки вместо цилиндрической, полученной методами глубокой вытяжки из листовой заготовки. При этом коэффициент использования металла повышается в несколько раз и соответственно снижается механическая обработка. Теоретические исследования операций обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в настоящее время отсутствуют.
Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение анизотропных высокопрочных материалов и изготовление деталей узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относятся процессы медленного горячего формоизменения в режиме вязкого течения материала, которые позволяют значительно повысить пластические свойства материала и снизить силу деформирования, а также достичь больших степеней деформации. Технологические принципы формоизменения листовых заготовок в режиме кратковременной ползучести могут быть применены в производстве цилиндрических деталей из высокопрочных сплавов. Интенсификация процесса глубокой вытяжки может быть достигнута путем применения комбинированной вытяжки. В настоящее время теория изотермического деформирования анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести не разработана.
При разработке технологических процессов вытяжки двухслойных анизотропных материалов, ротационной вытяжки, обжима и раздачи трубных заготовок, изотермической глубокой вытяжки в режиме кратковременной ползучести используются эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются анизотропия механических свойств исходных заготовок, особенности протекания технологических процессов деформирования. Во многих случаях это приводит к необходимости экспериментальной отработки перечисленных выше процессов ОМД, что удлиняет сроки подготовки производства изделия.
Создание научно обоснованных, инженерных методик расчета процессов ОМД является актуальной научно-технической проблемой. Внедрение этих методик внесет значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса.
В этой связи научное обоснование режимов технологий формоизменения анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурноскоростных режимах является весьма актуальной темой.
Работа выполнялась в соответствии с грантами Президента Российской Федерации на поддержку ведущих научных школ по выполнению научных исследований (гранты № НШ-1456.2003.8 и № НШ-4190.2006.8), государственным контрактом № 02.513.11.3299 Разработка теоретических и экспериментальных основ формирования кристаллографической текстуры и анизотропии механических свойств материалов заготовок для изготовления изделий машиностроения ответственного назначения методами пластического формообразования, грантами РФФИ № 05-01-96705 Исследование закономерностей пластического деформирования изотропных и анизотропных упрочняющихся материалов при обработке давлением и № 07-01-96409 Исследование основных закономерностей устойчивости процессов формоизменения тонкостенного листового и трубного анизотропных материалов в машиностроительном производстве, научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации Развитие научного потенциала высшей школы (проект № РНП 2.1.2.8355 Создание научных основ формирования свойств изделий общего и специального назначения методами комбинированного термопластического деформирования материалов).
Цель работы: развитие теории деформирования анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурно-скоростных режимах обработки с учетом реальных механических свойств заготовки (анизотропии механических свойств, упрочнения, вязких свойств материала) и создание на ее основе научно обоснованных режимов ряда технологических процессов, включая процессы ротационной вытяжки, вытяжки с утонением стенки одно- и двухслойных заготовок, обжима и раздачи трубных заготовок, процессов изотермической комбинированной вытяжки, вытяжки без и с утонением стенки в режиме кратковременной ползучести, обеспечивающих повышение эффективности производства осесимметричных изделий, заданное качество и надежность их эксплуатации (повышение коррозионной стойкости, геометрических характеристик, прочности), уменьшение трудоемкости и металлоемкости, сокращение сроков подготовки производства новых изделий и методик их проектирования. Решение этих вопросов имеет важное народнохозяйственное значение для развития машиностроения.
Для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие задачи исследования:
1. Разработать основные уравнения и соотношения для теоретического анализа процессов пластического формообразования анизотропных материалов, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования.
Сформулировать феноменологические критерии разрушения по накоплению микроповреждений и локальной потери устойчивости (шейкообразования) анизотропного листового материала в процессах горячего и холодного деформирования.
2. Разработать условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке свободно опертой заготовки, концы которой защемлены, и условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала.
3. Разработать математические модели деформирования двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки, формообразования заготовки при ротационной вытяжке цилиндрических анизотропных труб с утонением стенки коническими роликами, обжима и раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств. Установить особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропных материалов с разделением деформации.
4. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования этих операций, в результате которых выявить влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, толщины основного и плакирующего слоев, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения.
5. Разработать математические модели первой и последующих операций изотермической вытяжки без утонения стенки, комбинированной вытяжки трансверсально-изотропных материалов и вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.
6. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования процессов изотермической глубокой вытяжки анизотропных материалов в конических и радиальных матрицах при кратковременной ползучести. Установить влияние технологических параметров, анизотропии механических свойств, накопления повреждаемости, геометрических размеров заготовки и детали, скорости перемещения пуансона на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности исследуемых операций изотермической вытяжки.
7. Использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.
Методы исследования Теоретические исследования процессов вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов, ротационной вытяжки с утонением стенки, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического тела. Критерии локальной потери устойчивости (шейкообразования) анизотропного упрочняющегося материала при плоском напряженном, плоском напряженном и деформированном состояниях листовой заготовки получены на основе условия положительности добавочных нагрузок. Критерии потери устойчивости тонколистовых и трубных заготовок из анизотропных материалов в виде гофров (волнистости) разработаны на основе статического критерия устойчивости. Теоретические исследования процессов изотермического деформирования выполнены на основе теории кратковременной ползучести анизотропного материала. Анализ напряженного и деформированного состояний заготовки в исследуемых процессах формоизменения осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, уравнения состояния и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Предельные возможности формоизменения исследуемых процессов деформирования оценивались по величине максимального растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации, степени использования ресурса пластичности и критериев локальной потери устойчивости, условию потери устойчивости трубной заготовки в виде образования симметричных складок и условию потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин (универсальная испытательная машина МИРИ200К, испытательные машины Р-5 и ГМС-50) и регистрирующей аппаратуры;
обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики и теории планирования эксперимента.
Научная новизна работы состоит в развитии теории деформирования листовых и трубных заготовок из анизотропных материалов при различных температурно-скоростных режимах формообразования и заключается в следующем:
- предложены феноменологические критерии разрушения (энергетический и деформационный), связанные с накоплением микроповреждений и локальной потерей устойчивости (шейкообразованием) анизотропной листовой заготовки при горячем и холодном деформировании;
- разработаны: условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке свободно опертой заготовки, концы которой защемлены, на основе статического критерия устойчивости; условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала на основе энергетического метода;
- созданы математические модели процессов изготовления осесимметричных изделий, в том числе вытяжкой с утонением стенки двухслойных анизотропных материалов и ротационной вытяжкой с утонением стенки тонкостенных оболочек на базе развития теории пластического формоизменения двухслойных анизотропных материалов в коническом канале и течения материала в локальном очаге деформации в предположении квазиплоской деформации и с учетом фактической подачи ролика; обжимом и раздачей трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств; изотермической вытяжкой без утонения стенки (первая и последующие операции), комбинированной вытяжкой трансверсально-изотропных материалов и вытяжкой с утонением стенки цилиндрических заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме кратковременной ползучести;
- выявлены закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельные возможности формоизменения в зависимости от анизотропии механических свойств исходной заготовки, технологических параметров, скорости перемещения пуансона, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки, геометрических параметров заготовки и инструмента, толщины основного и плакирующего слоев, анизотропии механических характеристик основного и плакирующего материалов при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных материалов, обжиме и раздаче анизотропных трубных заготовок, ротационной вытяжке осесимметричных деталей коническими роликами, изотермической вытяжке без утонения и с утонением стенки и комбинированной вытяжке в режиме кратковременной ползучести.
Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также широким практическим использованием результатов работы в промышленности.
Научная значимость и практическая ценность Научная значимость работы состоит в развитии теории деформирования анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурноскоростных режимах обработки с учетом реальных механических свойств заготовки (анизотропии механических свойств, упрочнения, вязких свойств материала). Выполненные теоретические исследования расширяют возможности и подходы к анализу процессов деформирования анизотропных листовых и трубных заготовок в условиях кратковременной ползучести и холодной обработки давлением.
На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров вытяжки с утонением цилиндрических деталей ответственного назначения из двухслойных анизотропных материалов, ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей специальной техники на специализированном оборудовании коническими роликами, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок, процессов изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести.
Экспериментально определены механические характеристики двухслойного материала 12Х3ГНМФБА+08Х13, позволяющие более точно установить силовые режимы, ожидаемые механические свойства изготавливаемой детали и предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением этого двухслойного материала.
Реализация работы:
- разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3-30-30.001 из стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью;
- разработаны новые технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями, а также бесшовных лейнеров из трубных заготовок из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА;
- создан технологический процесс изготовления корпусов аэрозольных баллонов из алюминиевого сплава АМцМ методами глубокой вытяжки и обжима;
- разработаны новые технологические процессы изготовления детали Патрубок газовода и Патрубок из высокопрочных титановых сплавов методами изотермической глубокой вытяжки в режиме кратковременной ползучести;
- отдельные материалы научных исследований использованы в учебном процессе на кафедрах Автоматизированные процессы и машины бесстружковой обработки материалов ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет и Механика пластического формоизменения ГОУ ВПО Тульский государственный университет:
- при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам Теория обработки металлов давлением, Новые техпроцессы и оборудование и Технология листовой штамповки, при подготовке бакалавров направления 150400 Технологические машины и оборудование и студентов, обучающихся по направлению 150200 Машиностроительные технологии и оборудование специальности 150201 Машины и технология обработки металлов давлением, а также в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов;
- при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров.
Апробация работы Результаты исследований доложены на Международной научнотехнической конференции Современные методы моделирования процессов обработки материалов давлением (Украина, г. Краматорск: ДДМА, 2005 г.); на Международной научно-технической конференции Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением (СПб.:
БГТУ Военмех им. Д.Ф. Устинова, 2005 г.); на Международной научнотехнической конференции Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов (СПб.: Политехн. ун-т, 2005 г.); на Международной научно-технической конференции Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-11) (г. Тула: ТуГУ, 2006 г.); на Всероссийской научнотехнической конференции Новые материалы и технологии НМТ-6 (г. Москва:
МАТИ, 2006 г.); на Международной научно-технической конференции Творческое наследие профессора В.Ф. Прейса (г. Тула: ТуГУ, 2006 г.); на Международной научно-практической конференции Образование, наука, производство и управление (г. Старый Оскол: СТИ, 2007 г.); на V Международной научнотехнической конференции Материалы и технологии XXI века (г. Пенза: ПГТА, ПГУ, 2007 г.); на Международной научно-технической конференции Прогрессивные технологии и оборудование при обработке материалов давлением (г. Ульяновск: УГТУ, 2007 г.); на Международной научно-технической конференции Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением (Санкт-Петербург: СПГПУ, 2007 г.); а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет и ГОУ ВПО Тульский государственный университет (г. Тула, 2000-2007 г.г.).
Публикации По теме диссертации опубликовано 79 работ, среди них: монографий - 2;
статей в центральной печати и зарубежных рецензируемых изданиях и сборниках, входящих в Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук - 63; статей в различных сборниках научно-технических трудов - 14. Общий объем - 55 печ. л., авторский вклад - 30,1 печ. л.
На защиту выносятся:
- феноменологические критерии разрушения (энергетический и деформационный), связанные с накоплением микроповреждений и локальной потерей устойчивости (шейкообразованием) анизотропной листовой заготовки при холодном и горячем деформировании, которые дают возможность при разработке технологических процессов определить предельные возможности формоизменения листового материала в зависимости от условий эксплуатации изготавливаемого изделия;
- условия потери устойчивости трубной заготовки в виде образования симметричных складок при осадке свободно опертой заготовки с защемленными концами и потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала, разработанных на основе энергетического условия потери устойчивости, которые позволяют определить условия устойчивого протекания технологических процессов формообразования;
- математические модели вытяжки с утонением стенки осесимметричных деталей из двухслойных анизотропных материалов с учетом механических характеристик основного и плакирующего слоев, ротационной вытяжки анизотропных цилиндрических деталей с утонением стенки коническими роликами с учетом локального очага деформации и объемного характера напряженного и деформированного состояний в очаге деформации, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;
- расчет силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации; методика расчета распределения суммарной степени деформации между тремя роликами, установленными в одной плоскости, имеющими различные углы рабочего конуса, для новой схемы ротационной вытяжки с разделением деформации анизотропных трубных заготовок;
- результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов вытяжки с утонением стенки цилиндрических изделий из двухслойных материалов, ротационной вытяжки коническими роликами тонкостенных осесимметричных деталей, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок, позволяющие выявить влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, толщины основного и плакирующего слоев, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения;
- методики и результаты экспериментальных исследований анизотропии механических характеристик двухслойных материалов (характеристики кривых упрочнения и разрушения);
- математические модели первой и последующих операций изотермической вытяжки без утонения стенки, комбинированной вытяжки трансверсальноизотропных материалов и вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок из высокопрочных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств;
- закономерности изменения кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей деформирования при изотермической вытяжке от технологических параметров, анизотропии механических свойств, накопления повреждаемости, геометрических размеров заготовки и детали, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки, скорости перемещения пуансона;
- рекомендации по расчету и проектированию технологических процессов изготовления деталей ответственного назначения из двухслойных анизотропных материалов и ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей на специализированном оборудовании, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок; изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести;
- технологический процесс получения заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3 из стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 вытяжкой, а также технологические процессы ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных деталей различного назначения и профиля из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА, нержавеющей стали 09Х18Н10Т и стали 10, обеспечивающие эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления; технологические процессы изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей из высокопрочных анизотропных материалов (титановых сплавов ВТ6С, ВТ14 и алюминиевого сплава АМг6 и др.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и семи разделов, заключения, списка использованных источников из 370 наименований, 10 приложений и включает 350 страниц основного текста, содержит 235 рисунков и 35 таблиц. Общий объем - 520 страниц.
Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору Яковлеву Сергею Петровичу за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания, рекомендации и предложения.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе научнотехнической проблемы, сформулирована цель работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна, методы исследования, практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, о публикациях, структуре и объеме диссертационной работы и краткое содержание разделов диссертации.
В первом разделе рассмотрено современное состояние теории и технологии изготовления осесимметричных заготовок и изделий методами обработки металлов давлением, реализуемыми при различных температурно-скоростных режимах деформирования, сформулированы требования к их показателям качества, связанные с последующей обработкой давлением и эксплуатацией. Намечены перспективные направления интенсификации процессов вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из одно- и многослойных анизотропных материалов, ротационной вытяжки с утонением стенки, обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок, процессов изотермической глубокой вытяжки анизотропных высокопрочных материалов в режиме кратковременной ползучести, повышения качества изготавливаемых цилиндрических и осесимметричных деталей. Рассмотрены существующие методы анализа процессов обработки металлов давлением и критерии деформируемости.
Значительный вклад в развитие теории пластичности и методов анализа процессов обработки металлов давлением одно- и многослойных изотропных и анизотропных материалов, протекающих при различных температурноскоростных режимах деформирования, и их применение в промышленности внесли Ю.А. Алюшин, В.Ф. Баркая, А.А. Богатов, К.Н. Богоявленский, С.И. Вдовин, В.А. Голенков, В.Д. Головлев, Ф.В. Гречников, С.И. Губкин, Г.Я. Гун, Г.Д. Дель, А.М. Дмитриев, Г. Закс, В.А. Жарков, А.А. Ильюшин, И.И. Казакевич, Ю.Г. Калпин, В.Г. Капорович, Л.М. Качанов, С. Кобаяши, В.Л. Колмогоров, С.О. Колпакчиоглу, В.Д. Кухарь, Н.Н. Малинин, А.Д. Матвеев, Н.И. Могильный, И.А. Норицин, А.Г. Овчинников, В.А. Огородников, Е.А. Попов, Ю.Н. Работнов, С.Ю. Радченко, И.П. Ренне, В.П. Романовский, Ф.И. Рузанов, Г. Свифт, Е.И. Семенов, В.В.
Смирнов, Л.Г. Степанский, Э. Томасетт, А.Д. Томленов, В.И. Трегубов, Е.П. Унксов, С.Н. Уэллс, А.С. Чумадин, Р. Хилл, Л.А. Шофман, Л.Г. Юдин, С.П. Яковлев, Ч. Янг и др. В трудах этих ученых разработаны и усовершенствованы методы анализа процессов пластического формоизменения, даны примеры их применения к анализу процессов обработки металлов давлением.
Обзор научно-технической литературы показал, что, несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов глубокой вытяжки, вопросы теории формоизменения двухслойных анизотропных материалов в настоящее время практически не разработаны.
Расчет технологических процессов вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов осуществляется на основе изотропии механических свойств основного слоя или введением понятия долевых напряжений. Однако указанные предположения не позволяют оценить влияние механических свойств как основного, так и плакирующего слоев на силовые режимы и предельные возможности формоизменения.
Теоретическое изучение процессов РВ с утонением осложняется наличием локальной деформации и объемным характером напряженного и деформированного состояний материала в пластической области. Вопросы теории формоизменения анизотропных трубных заготовок, учитывающие локальный характер формоизменения заготовки, не решены. Большинство работ, посвященных теоретическим исследованиям процессов РВ цилиндрических деталей, выполнены в предположении, что удельные силы, действующие на рабочий инструмент, равны удельным силам при вытяжке с утонением стенки. Отсутствуют надёжные методы анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения в зависимости от технологических параметров процесса РВ и схем обработки, а также методики расчёта и выбора рациональных технологических параметров для обеспечения заданных качественных характеристик изготавливаемых деталей.
Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов обжима и раздачи, вопросы теории формообразования трубных заготовок из ортотропных материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, практически не разработаны. Большая часть работ посвящена теоретическим исследованиям процессов обжима и раздачи трубных заготовок из изотропных и трансверсальноизотропных материалов.
Не изучены также вопросы теории формообразования анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести. Мало внимания уделяется в научно-технической литературе исследованиям кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов и предельных возможностей формообразования процессов изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей в режиме кратковременной ползучести изотропных и анизотропных материалов.
Таким образом, разработка теории и технологии изготовления осесимметричных деталей из анизотропных материалов при различных температурноскоростных режимах деформирования является актуальной проблемой.
Обоснована постановка задач исследований.
Во втором разделе приводятся основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний анизотропной заготовки при различных температурно-скоростных режимах формообразования.
Холодная штамповка. Материал принимаем несжимаемым, жесткопластическим, ортотропным, для которого справедливы условие текучести МизесаХилла и ассоциированный закон пластического течения. Вводятся понятия интенсивности напряжений i и приращения интенсивности деформации di.
Предельные возможности формоизменения при пластическом деформировании часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения по накоплению микроповреждений:
i di e =, (1) iпp ( / i) где = 1 + 2 + 3 3 - среднее напряжение; 1, 2 и 3 - главные напряже( ) ния; i - интенсивность напряжения; iпр = iпp ( / i, , , ) - предельная интенсивность деформации; , , - углы между первой главной осью напряжений и главными осями анизотропии x, y и z.
При назначении величин степеней деформации в процессах пластического формоизменения в дальнейшем учитывались рекомендации по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова. В зависимости от условий эксплуатации или последующей обработки изготавливаемого изделия уровень повреждаемости не должен превышать величины , т.е.
e . (2) В ряде случаев предельные возможности формоизменения могут быть ограничены локальной потерей устойчивости заготовки. Для анализа локализации деформаций анизотропного материала предложен критерий, основанный на условии положительности добавочных нагрузок и позволяющий рассчитать предельную деформацию в условиях плоского напряженного состояния:
ax - axym aym - axy 1 di 1 di = > ; = >, (3) z idi ax - 2axym + aym2 z idi ax - 2axym + aym3Ry(Rx +1) 3RyRx 3(Ry +1)Rx где ax = ; axy = ; ay = ;
2(Rx + Ry + RxRy ) 2(Rx + Ry + RxRy ) 2(Rx + Ry + RxRy ) m = / x ; Rx = H / G ; Ry = H / F.
y Технологические возможности многих процессов штамповки лимитируются потерей устойчивости заготовки второго типа при ее формоизменении, т.е. явлением волнистости, складок, гофров на участках заготовки, деформируемых при сжимающих или сжимающих и растягивающих напряжениях. Анализ потери устойчивости цилиндрической заготовки выполнен на основании статического критерия устойчивости (рис. 1). Принималось, что в начальной стадии потери устойчивости при осадке свободно опертой заготовки, ее концы защемлены.
Напряженное и деформированное состояния цилиндрической заготовки до момента потери ее устойчивости принимаются приближенно плоскими. Предложено выражение для определения критического напряжения, соответствующего потере устойчивости цилиндрической заготовки второго типа:
2s2 h2 x кр = Ek B1 + B2 2, (4) 3h2 Rср 42 где Rср - радиус срединной поверхности а б исходной заготовки; Ek - касательный модуль кривой упрочнения Рис. 1. Цилиндрическая оболочка:
n а - до деформирования;
(i = i0 + Ai ); Ek = di / di = б - после потери устойчивости n-= AnC n-1; h0,h - исходная и текущая высота цилиндрической заготовки;
x s0,s - исходная и текущая толщина цилиндрической заготовки;
(Rx + RxRy + Ry ) (1 + Ry ) B1 = ; x = ln(h0 / h) ; h = h0 ex ; s = s0h0 / h ;
3 Ry RyRx + 1 + Ry (Rx + RxRy + Ry )(1+ Ry ) (2Rx + 1)Ry B2 = ;
3 Ry (RyRx + 1 + Ry ) (2Ry + 1)Rx 2 2(Rx + Ry + RxRy ) (RxRy + Ry + 2Ry + 1 + Rx )1/ C =.
3 1 + Ry + Rx R1/ y Установлено, что с повышением степени деформации устойчивость заготовки и относительная критическая высота заготовки h0 / s0 уменьшаются и, достигнув минимума, начинают возрастать в связи с увеличением толщины стенки заготовки, упрочнением материала и уменьшением высоты заготовки. Полученные зависимости справедливы до h0 / Rср 6. При больших значениях отношения у заготовки начинают возникать две выпучины на расстоянии от торцов до середины выпучины l = h/ 4. Показано, что чем выше показатель деформационного упрочнения n, тем больше критическая величина h0 / s0 и выше устойчивость заготовки. Установлено влияние нормальной и цилиндрической анизотропии механических свойств исходной трубной заготовки на устойчивость к образованию складок.
Деформирование анизотропного материала в условиях кратковременной ползучести. Упругими составляющими деформации пренебрегаем. Под кратковременной ползучестью будем понимать медленное деформирование в условиях вязкого (ползучего) или вязкопластического (ползуче-пластического) течения.
Считаем, что если величина эквивалентного напряжения e меньше некоторой величины e0, соответствующей эквивалентной степени деформации e0 при эквивалентной скорости деформации e0, то процесс деформирования будет протекать в условиях вязкого течения материала (деформации ползучести), и уравнения состояния с учетом повреждаемости, описывающие поведение материала, подчиняющегося энергетической теории ползучести и повреждаемости, могут быть записаны в виде n B(e e0) ec e c = ; c =, (5) e A m c Aпр (1- c ) A а применительно к группе материалов, подчиняющихся кинетическим уравнениям ползучести и повреждаемости, так:
n e 1 с е c = B ; c =, (6) e e m eс (1- c) епр e а если величина e больше значения e0, то будет осуществляться процесс деформирования в условиях вязкопластического (ползуче-пластического течения).
При вязкопластическом (ползуче-пластическом) течении материала (e > e0) уравнения состояния имеют вид d k r cp cp e cp e e = e0 e e (1- cp) ; cp =, (7) A A cp Aпр ср e0 e0 если поведение материала описывается энергетической теорией нелинейного вязкопластического течения и разрушения, и d k cp cp ср r e e = e0 e e (1- cp) ; ср =, (8) e e ср e0 ср e0 eпp если поведение материала описывается кинетической теорией нелинейного вязкопластического течения и разрушения.
Здесь B, n, m, k, d, r - константы материала, зависящие от температуры испытаний; cp и c - величины эквивалентной деформации при вязкопластичеe e c cp ском и вязком течении материала; Aпp, Aпp, c и cp - удельная работа разe e пp пp рушения и предельная эквивалентная деформация при вязком и вязкопластическом течениях материала;, и, - повреждаемость материала при cp c cp c e e A A вязкопластической и вязкой деформациях по деформационной и энергетической c c моделям разрушения соответственно; с = с (,, ) ; Aпp = Aпр(,, ) ;
eпр eпр сp = сp ( / e,cp / e0,,, ); сp = сp ( / e,cp / e0,,, ).
e e eпр eпр eпр eпр Величину e0, разделяющую вязкое и вязкопластическое течения, будем назначать в зависимости от механических свойств материала при заданной температуре деформирования, чувствительности материала к деформационному упрочнению при соответствующей скорости деформации e0. Заметим, что в зависимости от температурно-скоростных условий деформирования поведение материала может быть представлено уравнениями состояния (5) и (7) или (6) и (8) соответственно.
Вводится потенциал скоростей деформации анизотропного тела при кратковременной ползучести, который совпадает с условием перехода материала из вязкого (ползучего) в вязкопластическое (ползуче-пластическое) состояние. В этом случае компоненты скоростей деформации ij определяются в соответствии с ассоциированным законом течения. При вязком и вязкопластическом течениях материала вводятся понятия эквивалентного напряжения e и эквивалентной скорости деформации e при формоизменении в условиях кратковременной ползучести по аналогии с работами Р. Хилла и Н.Н. Малинина.
Предельные возможности формоизменения в процессах обработки металлов давлением, протекающих при различных температурно-скоростных режимах деформирования, часто оцениваются на базе феноменологических моделей разрушения. Предлагается условие деформируемости материала при вязкопластическом и вязком течениях без разрушения, если справедлив деформационный критерий разрушения, записать соответственно в виде t t dt dt cp c cp = e < 1; c = e < 1 (9) e e cp c пp 0 e e пр и, если справедлив энергетический критерий разрушения, так:
t ecp t ec dt dt cp = e < 1 и c = e < 1. (10) A A Acp Ac 0 пр 0 пр При изготовлении ряда изделий ответственного назначения из листового материала по условиям эксплуатации не допускается локализация деформации, которая проявляется в образовании местного утонения. Поэтому степень формоизменения, при которой начинается шейкообразование, в этом случае может считаться предельной. На основе постулата Друкера для реономных сред установлен критерий локальной потери устойчивости анизотропного материала при плоском напряженном состоянии заготовки ( z = 0 ) в режиме кратковременной ползучести. Поскольку неустойчивость деформирования всего тела и неустойчивость его отдельных элементов наступает не одновременно, то в исследованиях технологических процессов важно изучать локализацию деформаций в наиболее напряженных элементах заготовки.
В третьем разделе разработана новая математическая модель формоизменения трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, при ротационной вытяжке с утонением стенки осесимметричных деталей коническими роликами с учетом локального очага деформации, фактической подачи металла в очаг пластической деформации и упрочнения материала.
Рассмотрен процесс ротационной вытяжки тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала коническими роликами с углом конусности p и степенью деформации = 1 - tk / t0 по прямому способу (рис. 2). За один оборот заготовки ролик перемещается на величину рабочей подачи S.
При ротационной вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей по прямому способу полная подача заготовки S разбивается на фактическую подачу Sф = S tk / t0, связанную с формированием детали, и подачу, определяющую перемещение недеформированной части заготовки вдоль оси симметрии (рис. 2).
Материал трубной заготовки принимается жесткопластическим, несжимаемым, цилиндрически ортотропным, подчиняющимся условию пластичности Мизеса-Хилла и ассоциированному закону пластического течения.
Допускается, что пластическая деформация под роликом осуществляется в короткий промежуток времени, необходимый для прохождения зоны контакта материала с роликом, т.е. поворотом заготовки на некоторый малый угол.
Распределение скоростей течения в локальном очаге деформации связывается с распределением вертикальной составляющей скорости на поверхности контакта ролика и заготовки. Скорости течения материала определяются в цилиндрической системе координат последовательно - радиальная Vr, далее находится тангенциальная составляющая V в предположении, что в очаге деформации реализуется квазиплоская деформация при граничном условии ее распределения на выходе из очага деформации. Осевая составляющая скорости Vz определяется путем интегрирования условия несжимаемости при граничном условии, связанном с распределением этой скорости на выходе из очага деформации. Принимая скорости потоков областей равными, находим скорость на выходе из очага деформации. В дальнейшем вычисляются компоненты скоростей деформа- Рис. 2. Схема очага деформации ции ij в цилиндрической системе координат и при ротационной величина интенсивности скорости деформации вытяжке по прямому способу i.
Используя уравнение равновесия в цилиндрической системе координат и уравнение пластического течения, устанавливающие связи между напряжениями и скоростями деформаций, после подстановки последних в уравнения равновесия получим систему уравнений для определения среднего напряжения .
Учитываем, что на границе входа материала в очаг пластической деформации величина осевого напряжения равна нулю, т.е. z = 0. Это условие позволило определить распределение величин среднего напряжения на входе материала в очаг пластической деформации и радиальных r, тангенциальных , осевых z и касательных r, z, r напряжений, предварительно вычислив компоненты скоростей деформации, среднюю величину накопленной интенсивности деформации в очаге пластической деформации и среднюю величину интенсивности напряжения icp в очаге деформации. Информация о среднем напряжении и скоростях деформации вместе с кривой упрочнения позволяет рассчитать компоненты напряжений (радиального, тангенциального и осевого) в каждой точке очага деформации. Все перечисленные выше характеристики напряженного и деформированного состояний определялись численно с использованием метода конечных разностей. Составляющие сил находим с учетом неравномерности распределения напряжений на локальной границе контакта ролика и заготовки.
В работе предложено условие шейкообразования тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке коническими роликами по прямому способу на основе критерия положительности добавочных нагрузок: dP = 0 ; dM = 0.
Исследования процесса ротационной вытяжки с утонением стенки выполнены для трубных заготовок из сталей 10 и 12Х3ГНМФБА. Анализ результатов расчета показал, что с увеличением степени деформации величины радиальных РR, осевых Pz и тангенциальных P составляющих сил интенсивно повышаются. Установлено, что с увеличением рабочей подачи S и уменьшением угла конусности ролика р все три относительные составляющие сил возрастают. Изменение условий трения на контактной поверхности оправки и заготовки существенно влияет на величину осевой силы Pz. С ростом коэффициента трения на оправке величина относительной силы Pz увеличивается. Результаты экспериo ментальных работ показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил (расходимость не превышает 10Е15 %).
Предельные возможности процесса ротационной вытяжки с утонением стенки оценивались по степени использования ресурса пластичности, максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации и критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки. Графические зависимости изменения предельной степени деформации пр, вычисленной по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации (кривая 1), критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки (кривая 2), а также допустимой величине степени использования ресурса пластичности (кривая 3 при = 1) при ротационной вытяжке трубных заготовок из стали 10 от угла конусности ролика p и рабочей подачи S приведены на рис. 3.
б а Рис. 3. Графические зависимости изменения пр от p (а) и S (б) для стали 10: а - S =1 мм/об; б - =10 p Расчеты выполнены для трубной заготовки наружным радиусом Rв =64,мм, при толщине стенки t0 =6,0 мм, диаметре ролика Dp = 280 мм, частоте вращения шпинделя n =75 мин-1, o =0,15.
Анализ графических зависимостей (рис. 3) и результатов расчетов показывает, что предельные степени деформации пр при ротационной вытяжке ограничиваются одним из трех факторов - максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из локального очага пластической деформации, критерием шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и допустимой величиной степени использования ресурса пластичности. Преобладание того или иного фактора зависит от механических свойств материала цилиндрической заготовки и технологических параметров процесса ротационной вытяжки с утонением. Установлено, что предельные возможности процесса ротационной вытяжки пр трубных заготовок из стали 12Х3ГНМФБА ограничиваются критерием шейкообразования, а из стали 10 как допустимой величиной степени использования ресурса пластичности ( S < 0,8 мм/об), так и максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации ( S > 0,8 мм/об) при p =10 (рис. 3).
Оценено влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на силовые режимы и предельные возможности формообразования процесса ротационной вытяжки с утонением стенки. Установлено, что изменение характеристики анизотропии c от -0,5 до 0,5 приводит к росту относительных величин PR, P, Pz более чем 35 %. С ростом коэффициента анизотропии R от 0,5 до 2,относительная осевая Pz и тангенциальная P составляющие сил ротационной вытяжки с утонением стенки уменьшаются на 15 %, а относительная радиальная составляющая силы PR возрастает на 10 %. Показано, что с уменьшением характеристики анизотропии c и ростом коэффициента нормальной анизотропии R предельная степень деформации пр, вычисленная по критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки и максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, увеличивается (в 2Е3 раза).
Выявлены особенности расчета силовых режимов для 3-роликовой схемы ротационной вытяжки из анизотропных трубных заготовок с разделением деформации осесимметричных деталей. Предложена методика расчета распределения суммарной степени деформации между тремя роликами, установленными в одной плоскости, имеющими различные углы рабочего конуса, для схемы ротационной вытяжки с разделением деформации. Показано, что ротационная вытяжка с использованием 3-роликовых схем с разделением очага деформации позволяет снизить величины радиальных составляющих сил формообразования на 25...30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации.
Сравнение результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам для однороликовой и 3-роликовой схем ротационной вытяжки осесимметричных деталей из сталей 10 и 12Х3ГНМФБА указывает на их удовлетворительное согласование (до 85 %).
В четвертом разделе приведена математическая модель процесса вытяжки с утонением полой цилиндрической заготовки из двухслойных материалов с учетом анизотропии механических характеристик основного и плакированного слоев.
Рассмотрен процесс вытяжки с утонением стенки цилиндрической заготовки из анизотропного материала с цилиндрической анизотропией (рис. 4). Принимается, что заготовка двухслойная с различными механическими свойствами материалов, подчиняющимися условию пластичности Мизеса-Хилла и ассоциированному закону пластического течения. Отношение диаметра заготовки к толщине больше 20. В этом случае изучается течение материала в условиях плоской деформации. Простейшим из них является радиальное течение. На контактных поверхностях детали и инструмента задаются касательные напряжения по закону Кулона. Рассмотрен вариант решения поставленной задачи при заданных кинематических и статических граничных условиях в напряжениях на матрице, пуансоне и границе раздела слоев.
Изменение направления скоростей течения материала на границе очага пластической деформации при входе и выходе из него учитывалось путем коррекции величины радиального напряжения по методу баланса мощностей. Реализовано приближенное решение этой задачи с привлечением уравнений равновесия, условия несжимаемости материала, условия текучести Мизеса-Хилла и уравнений связей между скоростями деформаций и компонентами тензора напряжений. Получены выражения для определения компоненты напряжений в очаге пластической деформации в каждом слое.
При решении задачи использованы следующие граничные кинематические и статические условия в напряжениях на матрице, пуансоне и гра- нице раздела слоев: постоянство расхода металла;
Рис. 4. Схема к расчету непрерывность скоростей течения металла на гракинематики течения нице раздела слоёв металла; непрерывность нордвухслойного материала мального напряжения на границе раздела слоёв (это условие даёт два соотношения между искомыми неизвестными коэффициентами); непрерывность касательных напряжений, возникающих на границе раздела слоёв металла; реализация закона трения Кулона на контактной поверхности заготовки с пуансоном и матрицей; учёт изменения направления течения материала на входе в очаг пластической деформации в первом и втором слоях при оценке по наибольшей величине угла поворота; удовлетворение дифференциальным уравнениям равновесия относительно искомых функций в первом слое при = 0 и во втором слое при = . Предложен подход для определения силы процесса P и учета упрочнения первого и второго слоев материалов в процессе пластического деформирования.
Полученные соотношения для анализа процесса вытяжки с утонением стенки двухслойного анизотропного материала позволяют установить влияние технологических параметров на силовые режимы исследуемого процесса. Расчеты выполнены для двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13.
Анализ результатов расчетов показал, что с уменьшением коэффициента утонения ms и увеличением угла конусности матрицы относительная величина силы P = P /[2(d1 + h1)h1(sxy 0,2)2] возрастает. Здесь sxy - условный предел текучести на сдвиг в плоскости xy. Интенсивность роста тем выше, чем меньше коэффициент утонения ms. Так, уменьшение коэффициента утонения с 0,9 до 0,сопровождается увеличением величины P более чем в 3 раза при прочих равных условиях деформирования. Анализ результатов расчетов показал, что изменение условий трения на контактной поверхности пуансона существенно влияет на относительную величину силы P. Зависимости изменения относительной величины силы P от величины 01 h0 при вытяжке с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 показали, что, как правило, с ростом значения 01 h0 относительная величина силы P возрастает (01 - толщина первого слоя материала исходной заготовки).
В ряде случаев вытяжки с утонением двухслойных материалов может наблюдаться и обратный характер изменения относительной величины P. В первую очередь это зависит от способности того или иного материала к деформационному упрочнению, а также от величины коэффициента утонения ms.
Предельные возможности процесса вытяжки с утонением стенки ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения x в соответствующем слое стенки заготовки на выходе из очага деформации, которая не должна превышать величину 1,15 сопротивления материала пластическому деформироs ванию в условиях плоского деформированного состояния с учетом упрочнения (первое условие), и допустимой степенью использования ресурса пластичности (второе условие).
При назначении величин коэффициентов утонения учитывались рекомендации по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и А.А.
Богатова, согласно которым для ответственных деталей, работающих и подвергающихся после обработки давлением термической обработке (отжигу или закалке), допустимой величиной степени использования запаса пластичности следует считать = 0,25, а только для неответственных деталей допустимая степень использования запаса пластичности может быть принята = 0,65.
Графические зависимости изменения предельных коэффициентов утонения ms пр, вычисленных по первому и второму критериям разрушения, от угла конусности матрицы для двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 приведены на рис. 5. Здесь кривая 1 соответствует величине ms пр, определенной по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации; кривая 2 соответствует величине ms пр, определенной по степени использования ресурса пластичности при = 1; кривая 3 - при = 0,65; кривая 4 - при = 0,25. Показано, что с ростом угла конусности матрицы величина предельного коэффициента утонения ms пр возрастает. Увеличение угла конусности матрицы от 6 до 30 сопровождается ростом величины ms пр на 45 %.
В результате расчетов установлено, что изменение условий трения на контактной поверхности пуансона существенно влияет на предельный коэффициент утонения ms пр. С ростом коэффициента трения на пуансоне снижается предельное значение коэффициента утонения ms пр. Этот эффект проявляется существеннее на малых углах конусности матрицы .
Показано, что при вытяжке с утонением двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 с увеличением значения 01 h0 происходит рост предельного коэффициента утонения ms пр.
Установлено, что предельные возможности формоизменения могут ограничиваться как максимальной величиной растягивающего напряжения на выходе из очага деформации, так и степенью использования ресурса пластичности.
Рис. 5. Графические зависимости Это зависит от анизотропии механичеизменения ms пр от ских свойств материала заготовки, технологических параметров, угла конусно(01 h0 = 0,50 ; h0 = 4 мм;
сти матрицы и условий трения на конП = 2М = 0,1) тактных поверхностях инструмента.
Учет упрочнения существенно уточняет величину силы вытяжки с утонением и предельный коэффициент утонения, однако не изменяет характера влияния угла конусности матрицы , коэффициента утонения ms и условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки (П / М ).
Проведены экспериментальные исследования вытяжки с утонением стенки двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 в конических матрицах. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований по силовым режимам данного процесса указывает на удовлетворительное их согласование (до 90 %).
Пятый раздел посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям операций обжима конической матрицей и раздачи коническим пуансоном анизотропных трубных заготовок.
Рассмотрена операция раздачи трубной заготовки коническим пуансоном с углом конусности (рис. 6, а) и коэффициентом раздачи Kр = rк / r0. В основу анализа 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 материала. Предполагалось, что процесс раздачи трубной заготовки протекает в условиях плоского напряженного состояния ( z = 0 ), на контактной границе реализуется закон трения Кулона. Материал принимается несжимаемым, изотропно упрочняющимся, обладающим цилиндрической анизотропией механических свойств, для которого справедливы условие текучести Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического течения.
Меридиональные и окружные напряжения определяются путем решения приближенного уравнения равновесия совместно с условием пластичности Мизеса-Хилла для случая плоского напряженного состояния с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала.
Интегрирование приближенного уравнения выполнено численно методом конечных разностей от краевой части заготовки, где известны все входящие в уравнение величины.
В случае, когда при раздаче образуется цилиндрическая часть нового диаметра (рис. 6, б), определяя напряжения в коническом участке, учитывали влияние изгиба и спрямления между этими участками.
а б Предложена методика учета упрочнения анизотропного материала, изменения тоРис. 6. Схемы раздачи трубной заготовки щины трубы в процессе пластиконическим пуансоном без образования (а) ческого деформирования, опреи с образованием цилиндрической части (б) деления силы раздачи трубной заготовки.
Оценено влияние технологических параметров, угла конусности пуансона, условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механических свойств заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности операции раздачи трубных заготовок.
Анализ результатов расчетов показал, что с ростом коэффициента раздачи Kp и коэффициента трения сила процесса P возрастает. Выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах 12Е18, соответствующие наименьшей величине силы. Установлено существенное влияние цилиндрической и нормальной анизотропии механических свойств трубной заготовки на силовые режимы процессов раздачи и геометрические размеры заготовки. Например, увеличение коэффициента анизотропии R от 0,2 до 2 (при R = 2 или R = 0,2 ) сопровождается ростом силы P более чем на 25 %. Рост величины коэффициента нормальной анизотропии R от 0,2 до 2 при раздаче приводит к уменьшению относительной толщины кромки трубной заготовки sк на 15 % при Kp =1,5.
Предельные возможности операции раздачи трубных заготовок оценены из условия, что максимальная величина осевого напряжения max, передающегося на стенку, не превышала величины сопротивления материала пластическому деформированию s, по критерию локальной потери устойчивости анизотропного упрочняющегося материала, по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок и по степени использования ресурса пластичности.
На рис. 7 приведены графические зависимости изменения предельного коэффициента раздачи пp Kp от угла конусности пуансона ( = 0,05 ) при раздаче трубных заготовок из стали 08 кп со следующими геометрическими размерами: s0 = 4 мм, r0 = 50 мм ( = 0,05). Здесь введены обозначения: кривая 1 - формообразование ограничивается моментом возник- Рис. 7. Графические зависимости измененовения локальной потери устойчи- пp ния Kp от угла конусности пуансона вости; кривая 2 - формообразование ограничивается максимальной величиной осевого напряжения max, передающегося на стенку; кривая 3 - формообразование ограничивается условием устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок при x = 0,1, h0 =150 мм ; кривая 4 - формообразование ограничивается степенью использования ресурса пластичности при = 0,25.
Результаты расчетов показали, что предельные возможности формообразования при раздаче трубных анизотропных заготовок могут ограничиваться как предельной величиной сжимающего напряжения на входе в очаг пластической деформации, так и локальной потерей устойчивости трубной заготовки, условием устойчивости трубной заготовки в виде образования складок и феноменологическим критерием разрушения анизотропного материала.
Разработана математическая модель операции обжима трубной заготовки, обладающей цилиндрической анизотропией механических свойств, конической матрицей с углом конусности и коэффициентом обжима Kоб = r0 / rк (рис. 8).
Аналогичным образом, как и для операции раздачи, получены основные уравнения и соотношения для анализа операции обжима анизотропных трубных заготовок. Установлено влияние анизотропии механических свойств трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы и предельные возможности формообразования операции обжима трубной заготовки конической матрицей. Выявлено существование оптимальных углов конусности матрицы в пределах 12Е18, соответствующих наименьшей величине силы. Рост коэффициента нормальной анизотропии R сопровождается уменьшением величины силы процесса.
Увеличение коэффициента обжима Коб приводит к возрастанию толщины кромки трубной заготовки sк. Интенсивность увеличения sк существенно зависит от величины коэффициента нормальной анизотропии R. С уменьшением коэффициента нормальной анизотропии R от 2 до 0,2 относительная толщина кромки трубной заготовки sк возрастает на 25 % (при Коб=1,5).
Определены предельные возможности деформирования, связанные с максимальной абсолютной величиной сжимающих напряжений на входе в очаг пластической деформации, степенью использования ресурса пластичности, устойчивостью трубной заготовки в пластической области в виде образования складок. Анализ результатов расчетов показал, что предельные возможности обжима трубных заготовок из стали 08кп ограничиваются условием устойчивости трубной заготовки в виде образования складок.
Установлено, что не учет цилиндрической анизотропии механических свойств трубной заготовки при анализе процесса обжима приводит к погрешности в оценке силовых режимов и препp дельных коэффициентов обжима Kоб порядка %. Сравнение теоретических расчетов и экспериРис. 8. Схема обжима ментальных данных по силовым режимам оператрубной заготовки ций раздачи и обжима трубных заготовок указываконическим пуансоном ет на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %).
Шестой раздел посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям первой и последующих операций изотермической комбинированной вытяжки, вытяжки без утонения стенки цилиндрических деталей из трансверсальноизотропного материала через радиальные и конические матрицы в режиме кратковременной ползучести. Процессы изотермической вытяжки рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и деформационной теорий ползучести и повреждаемости.
Первая операция комбинированной вытяжки обычно осуществляется на матрицах с радиальным и коническим профилями, формоизменение на которых условно разделяется на четыре стадии. В очаге деформации имеет место плоское напряженное (зона I) и плоское деформированное (зона II) состояния заготовки.
При комбинированной вытяжке один и тот же материал находится в зоне I в условиях плоского напряженного состояния, а в зоне II - в условиях плоского деформированного состояния. Рассмотрена первая операция изотермической комбинированной вытяжки трансверсально-изотропного материала с коэффициентом анизотропии R в конической матрице с углом конусности и степенью деформации = 1- md1ms1 (рис. 9), где md1 = r1 R0 - коэффициент вытяжки;
ms1 = s1 s0 - коэффициент утонения; r1 и R0 - радиус по срединной поверхности полуфабриката и начальный радиус заготовки; s1 и s0 - толщины детали и заготовки соответственно. Деформирование осуществляется в режиме кратковременной ползучести. Предполагается, что на контактных границах заготовки и рабочего инструмента реализуется закон трения Кулона. Для анализа процесса комбинированной вытяжки наибольший интерес представляет третья стадия, т.е. деформирование при наличии всех характерных зон и участков.
а б Рис. 9. Схема к теоретическому анализу первой (а) и третьей (б) стадий первой операции комбинированной вытяжки в конической матрице На границе зон принимается гипотеза о непрерывности нормальной составляющей скорости и разрыве касательной составляющей скорости течения материала в связи с резким изменением направления течения материала.
Меридиональные , окружные напряжения на участках зоны плоского напряженного состояния заготовки I и повреждаемость материала определяем путем численного решения приближенного уравнения равновесия совместно с тем или иным уравнением состояния в зависимости от того, какая теория ползучести описывает поведение материала - кинетическая или энергетическая, при граничных условиях, заданных в напряжениях. В отличие от известных решений этой задачи в работе анализируется процесс вытяжки анизотропной листовой заготовки с изменением её толщины в процессе формоизменения. Исследованы кинематика течения материала и деформированное состояние заготовки в зоне I.
Получены выражения для определения скорости деформации в меридиональном, тангенциальном направлениях и по толщине заготовки, а также изменения толщины заготовки s в процессе деформирования. Положение внешнего края Rк в процессе деформации вычисляется из условия постоянства объема заготовки в зависимости от глубины вытяжки (перемещения пуансона).
Рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций в зоне плоского деформированного состояния II очага пластической деформации. Схема к теоретическому анализу второй зоны (зоны плоского деформированного состояния II) очага деформации на третьей стадии комбинированной вытяжки через коническую матрицу приведена на рис. 10. Рассмотрен вопрос о распределении напряжений и деформаций в зоне плоского деформированного состояния II очага пластической деформации. Допускается, что на контактных границах заготовки и инструмента реализуется закон трения Кулона. Радиальные , контактные k напряжения и повреждаемость материала находили путем совместного решения приближенного уравнения равновесия и уравнения состояния при граничных условиях, заданных в напряжениях.
Изменение направления течения материала при входе и выходе из зоны II учитывали путем коррекции величины радиального напряжения с учетом разрыва касательной составляющей скорости на границе очага деформации по методу баланса мощностей. Предложенную систему уравнений решали методом конечно-разностных соотношений вместе с методом итераций. Осевое напряжение x определяли с учетом поворота течения материала на угол 2 на выходе из очага деформации. Получено выражение для вычисления силы процесса комбинированной вытяжки.
Подобный подход к решению задачи реализован при теоретическом анализе первой операции изотермической комбинированной вытяжки в радиальной матрице цилиндрических деталей из трансверсально-изотропного материала в режиме ползучести. Приближенный анализ распределения Рис. 10. Схема к расчету напряжений в зоне II выполняется с упрощением напряженного состояния его конфигурации путем замены дуги профиля заготовки в зоне плоского матрицы в пределах этого участка хордой и расдеформированного состояния смотрением течения в клиновом канале с углом .
Выполнены исследования напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей первой операции комбинированной вытяжки в конической и радиальной матрицах цилиндрических заготовок из анизотропных материалов. Расчеты выполнены для алюминиевого АМг6 (при T = 450 С) и титанового ВТ6 (при T = 930 C ) сплавов. Анализ результатов расчетов показывает, что при увеличении зазора (в реальных пределах комбинированной вытяжки) возможно перемещение максимума силы с последней стадии (наиболее часто встречаемый случай) на начало третьей (момент совпадения центра закругления пуансона с верхней кромкой рабочего пояска матрицы). Установлено существование оптимальных углов конусности матрицы , соответствующих минимальной величине силы процесса. Показано, что величина осевого напряжения x растет с увеличением угла конусности матрицы . Величины силы процесса P и осевого напряжения x с уменьшением относительного радиуса закругления матрицы RM = RM / s0 возрастают.
Величины силы P и осевого напряжения x на выходе из очага пластической деформации с ростом скорости перемещения пуансона VП резко увеличиваются. Увеличение коэффициентов вытяжки md1 и утонения ms1 приводит к уменьшению величин силы P и осевого напряжения x на выходе из очага деформации. Установлено, что с ростом коэффициента трения по пуансону П (при М = 0,05 ) величина силы P возрастает, а напряжения x падает.
Предельные возможности первой операции комбинированной вытяжки оценивались по максимальной величине осевого напряжения x в стенке изделия на выходе из очага деформации, которая не должна превышать определенной величины с учетом скоростного упрочнения материала (первое условие дефорx мируемости) и допустимой величины накопленных микроповреждений. При назначении величин степеней деформации в процессах формоизменения в дальнейшем учитывались рекомендации по допустимой величине накопленных микроповреждений (степени использования запаса пластичности) В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова.
Предельные возможности деформирования на первой операции изотермической комбинированной вытяжки определялись на всем протяжении деформирования и устанавливались путем численных расчетов.
На рис. 11 и 12 представлены зависимости предельных коэффициентов утонения в зависимости от угла конусности матрицы и скорости перемещения пуансона VП для алюминиевого сплава АМг6 (T = 450 С). Кривые 1, 2 и 3 соответствуют величинам коэффициентов утонения ms1пр, вычисленным по максимальной величине напряжения в стенке детали на выходе из очага деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений при = 1 и = 0,соответственно.
Анализ графиков и результатов расчета показывает, что предельные возможности формоизменения при комбинированной вытяжке цилиндрических деталей в конических матрицах ограничиваются как первым, так и вторым критериями деформируемости. Установлено, что с уменьшением относительного радиуса закругления матрицы RM и коэффициента вытяжки md1, уменьшением угла конусности матрицы предельный коэффициент вытяжки ms1пр увеличивается. Рост скорости перемещения пуансона VП от 0,05 до 0,3 мм/с приводит к увеличению ms1пр более чем на 30 % для алюминиевого сплава АМг6, поведение которого описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости.
Рис. 11. Зависимости изменения Рис. 12. Зависимости изменения ms1пр от (VП = 0,1 мм/с;
ms1пр от VП ( RM = 4; П = 2М = 0,2 ;
П = 2М = 0,2 ; md1 = 0,7 ) md1 = 0,7 ) Увеличение коэффициента трения на пуансоне П снижает предельное значение коэффициента утонения ms1пр, определенного по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации. Показано, что предельные возможности формоизменения в режиме ползучего течения материала, поведение которого подчиняется кинетической теории ползучести и повреждаемости (титановый сплав ВТ6), не зависят от скорости перемещения пуансона VП. Характер влияния относительного радиуса закругления матрицы RM, коэффициента вытяжки md1 и условий трения на контактной поверхности рабочего инструмента (П и М ) и заготовки аналогичен установленным закономерностям для алюминиевого сплава АМг6.
Анализ напряженного и деформированного состояний заготовки на последующих операциях выполнен аналогичным образом, как и для первой, путем совместного решения приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условий текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала. Теоретические исследования последующих операций комбинированной вытяжки осесимметричных изделий в конических матрицах выполнены для двух вариантов деформирования: из полой заготовки с неутоненными стенками (заготовка получена вытяжкой без утонения) и из полой заготовки с утоненными стенками (заготовка получена комбинированной вытяжкой, вытяжкой с утонением, ротационной вытяжкой). Выявлены особенности деформирования на последующих операциях комбинированной вытяжки.
Подобный подход к решению задачи реализован при теоретическом анализе первой и последующих операций вытяжки без утонения стенки, вытяжки с утонением стенки в радиальных и конических матрицах. Получены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения исследуемых операций изотермической вытяжки. Установлены закономерности влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона и анизотропии механических свойств материала на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения. Характер влияния технологических параметров на силовые режимы последующих операций изотермической комбинированной вытяжки цилиндрических деталей из полой заготовки с неутоненными стенками и из полой заготовки с утоненными стенками идентичен первой операции изотермической комбинированной вытяжки.
Выполнены экспериментальные исследования изотермической комбинированной вытяжки, вытяжки без утонения и с утонением стенки цилиндрических деталей из алюминиевого АМг6 и титанового ВТ14 сплавов в режиме ползучести.
Температура обработки для заготовок из титанового сплава ВТ14 составляла 800oС, а для алюминиевого сплава АМг6 - 420oС. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам первой и последующих операций изотермической комбинированной вытяжки, вытяжки без утонения стенки цилиндрических деталей указывает на хорошее их согласование (расхождение не превышает 10 %).
В седьмом разделе приведены разработанные рекомендации по расчету и проектированию технологических процессов глубокой вытяжки одно- и многослойных анизотропных материалов при различных температурно-скоростных режимах деформирования, ротационной вытяжки с утонением стенки тонкостенных осесимметричных деталей на специализированном оборудовании, процессов обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок, а также примеры их использования на предприятиях Российской Федерации.
Разработан новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3 из стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью.
Новый технологический процесс внедрен в производство на ФГУП ГНПП Сплав с экономическим эффектом, полученным в результате повышения их качества и сокращения сроков подготовки производства.
Предложен конкурентоспособный технологический процесс ротационной вытяжки осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА, который внедрен в производство.
Технологический процесс, а также применение высокопрочного материала позволили уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных деталей на 45 %; снизить металлоемкость производства до 37 %; повысить качество и надежность изготавливаемых деталей путем исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей.
Разработан вариант технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из трубных заготовок из многокомпонентной стали 12Х3ГНМФБА.
Технологический процесс позволяет уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных деталей из стали 12Х3ГНМФБА; повысить точность геометрической формы и обеспечить качество изделия. При этом удается исключить из технологического цикла изготовления лейнеров ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.
Предложен технологический процесс изготовления корпусов аэрозольных баллонов из алюминиевого сплава АМцМ. Технология комбинированной вытяжки корпусов аэрозольного баллона позволяет примерно в 20 раз уменьшить максимальную силу деформирования по сравнению с операцией холодного выдавливания, существенно повысить стойкость рабочего инструмента. Снижаются требования к качеству поверхности среза при вырубке; сокращается количество энергоемких вспомогательных операций; повышается коэффициент использования материала при раскрое примерно на 10 % по сравнению с существующим на производстве. Разработанная технология является экологически чистым технологическим процессом, так как в качестве смазки заготовок используются жидкие смазки на основе минеральных масел, не загрязняющих окружающую среду.
На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей (комбинированной вытяжки, вытяжки без и с утонением стенки) в режиме кратковременной ползучести, которые использованы при проектировании новых технологических процессов изготовления деталей Патрубок и Патрубок газовода из высокопрочных анизотропных материалов. Технологические процессы приняты к внедрению в опытном производстве на ОАО ТНИТИ. Технико-экономическая эффективность разработанных процессов связана со снижением трудоемкости изготовления деталей на 20 % (уменьшение объема механической обработки, устранение сварки), уменьшением металлоемкости заготовок на 10...15 % путем сокращения величины припусков и повышением качества за счет геометрической точности.
Отдельные материалы научных исследований использованы в учебном процессе на кафедрах Автоматизированные процессы и машины бесстружковой обработки материалов ГОУ ВПО Орловский государственный технический университет и Механика пластического формоизменения ГОУ ВПО Тульский государственный университет.
В заключении приводятся основные результаты и выводы по выполненной работе.
Приложения содержат акты внедрения полученных результатов диссертационной работы в промышленность и учебный процесс.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ В диссертации представлено решение крупной научной проблемы, имеющее важное хозяйственное значение и состоящее в развитии теории деформирования анизотропных листовых и трубных заготовок при различных температурно-скоростных режимах обработки, включая изотермические, с учетом реальных механических свойств заготовки и в создании на ее основе научно обоснованных режимов ряда технологических процессов осессиметричного формоизменения, обеспечивающих заданное качество и надежность эксплуатации изделий, уменьшение трудоемкости и металлоемкости, сокращение сроков подготовки производства изделий и методик их проектирования.
В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:
1. Разработаны основные уравнения и соотношения для теоретического анализа процессов пластического формообразования анизотропных материалов на базе теории пластичности Мизеса-Хилла. Сформулирован феноменологический критерий разрушения анизотропного упрочняющегося материала в процессах пластического формоизменения. Разработаны критерии локальной потери устойчивости (шейкообразования) анизотропного упрочняющегося листового материала на основе условия положительности добавочных нагрузок.
2. Предложено выполнять теоретический анализ процессов медленного горячего формообразования анизотропных материалов в рамках теории кратковременной ползучести без учета упругих составляющих деформации. Разработаны феноменологические критерии разрушения (энергетический и деформационный) анизотропного листового материала при кратковременной ползучести, связанные с накоплением микроповреждений. На основе постулата Друкера для реономных сред предложены критерии локальной потери устойчивости анизотропного материала при различных схемах напряженного и деформированного состояний заготовки в режиме кратковременной ползучести.
3. Сформулированы условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке свободно опертой заготовки, концы которой защемлены, на основе статического критерия потери устойчивости и условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала на основе энергетического метода. Выполнен теоретический анализ потери устойчивости анизотропной трубной заготовки.
4. Разработаны математические модели деформирования двухслойных материалов при вытяжке с утонением стенки с учетом анизотропии механических характеристик основного и плакирующего слоев и формоизменения заготовки при ротационной вытяжке с утонением стенки анизотропных трубных заготовок коническими роликами с учетом локального очага деформации, величины фактической подачи ролика и распределения давления на поверхности ролика. Предложено условие шейкообразования тонкостенной трубной заготовки из анизотропного материала при ротационной вытяжке коническими роликами по прямому способу на основе критерия положительности добавочных нагрузок.
5. На основе созданных математических моделей процессов вытяжки с утонением стенки двухслойных материалов и ротационной вытяжки с утонением трубных заготовок выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, толщины основного и плакирующего слоев, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы, степень использования ресурса пластичности, неоднородность интенсивности деформации и механических свойств материала цилиндрических деталей по толщине стенки, предельные возможности формообразования. Установлено, что ротационная вытяжка с использованием 3-роликовых схем с разделением деформации позволяет снизить величины радиальных РR составляющих сил деформирования на 25...30 % по сравнению с аналогичной схемой обработки без разделения деформации.
Количественно определены предельные возможности формообразования при вытяжке с утонением стенки двухслойных анизотропных материалов по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации и по степени использования ресурса пластичности, а при ротационной вытяжке с утонением стенки по перечисленным выше критериям разрушения, а также по критерию шейкообразования тонкостенной трубной заготовки. Установлено, что предельные степени деформации при вытяжке с утонением стенки двухслойных материалов и ротационной вытяжке могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств основного и плакирующего слоев цилиндрической заготовки, технологических параметров, условий трения на контактных поверхностях инструмента и заготовки и геометрии рабочего инструмента исследованных процессов пластического деформирования. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств исходной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования.
6. Разработаны математические модели операций раздачи коническим пуансоном и обжима конической матрицей трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств. Установлено влияние технологических параметров, условий трения на контактной поверхности пуансона и заготовки, анизотропии механических свойств трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния, геометрические размеры детали, силовые режимы операций раздачи и обжима. Оценены предельные возможности деформирования, связанные с предельной величиной сжимающего напряжения на входе в очаг пластической деформации, локальной потерей устойчивости трубной заготовки (при раздаче), условием устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в пластической области в виде образования складок и феноменологического критерия разрушения анизотропного материала. Показано, что предельные возможности формоизменения при раздаче и обжиме трубных анизотропных заготовок могут ограничиваться также одним из перечисленных выше критериев разрушения. В конкретном случае необходимо проверять каждый из перечисленных выше критериев деформируемости в зависимости от эксплуатационных требований на изделие. Установлено, что не учет цилиндрической анизотропии механических свойств трубной заготовки при анализе процессов раздачи и обжима приводит к погрешности в оценке силовых режимов и предельных коэффициентов обжима и раздачи порядка 40 %.
7. Разработаны математические модели первой и последующей операций изотермической вытяжки без утонения стенки, комбинированной вытяжки цилиндрических деталей из анизотропного материала в режиме кратковременной ползучести. Установлены количественные зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, геометрии рабочего инструмента, условий трения на контактных поверхностях рабочего инструмента и заготовки, коэффициентов нормальной анизотропии на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности деформирования, связанные с максимальной величиной растягивающих напряжений на выходе из очага пластической деформации и накоплением повреждаемости. Оценено влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности изотермической комбинированной вытяжки и вытяжки без утонения стенки.
8. Разработаны математические модели изотермической вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, в режиме ползучести. Процессы изотермической вытяжки рассмотрены для групп материалов, для которых справедливы уравнения энергетической и кинетической теорий кратковременной ползучести и повреждаемости. Установлены зависимости влияния технологических параметров, скорости перемещения пуансона, анизотропии механических свойств материала на напряженное и деформированное состояния заготовки, использование ресурса пластичности, силовые режимы и предельные возможности деформирования вытяжки с утонением стенки.
9. Выполненные экспериментальные исследования процессов вытяжки с утонением стенки двухслойной стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 в конических матрицах и ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из сталей 10 и 12Х3ГНМФБА, обжима и раздачи трубных заготовок из латуни Л63, изотермической вытяжки высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, расходимость не превышает 10Е15 %.
10. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов глубокой вытяжки одно- и многослойных анизотропных материалов при различных температурноскоростных режимах деформирования, ротационной вытяжки с утонением стенки тонкостенных осесимметричных деталей на специализированном оборудовании, процессов обжима и раздачи анизотропных трубных заготовок. Разработаны новый технологический процесс изготовления заготовок под закатку горловины баллонов БГ-7,3 из стали 12Х3ГНМФБА+08Х13 с высокими эксплуатационными характеристиками и повышенной коррозионной стойкостью; конкурентоспособный технологический процесс ротационной вытяжки осесимметричных деталей с наружными и внутренними утолщениями из многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА; два варианта технологического процесса изготовления бесшовных лейнеров из листовых и трубных заготовок из высокопрочной стали; технологические процессы изготовления корпусов аэрозольных баллонов A-45-145 и A-55-180 из алюминиевого сплава АМцМ; технологический процесс изготовления осесимметричной детали Переходник обжимом трубных заготовок из латуни Л63; новые технологические процессы изготовления деталей Патрубок и Патрубок газовода из высокопрочных анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести. Материалы диссертационной работы использованы также в учебном процессе.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ Монографии:
1. Яковлев С.С., Пилипенко О.В. Изотермическая вытяжка анизотропных материалов: монография / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко - Изд-во Машиностроение; Тул. гос. ун-т. Тула, 2007. - 212 с.
2. Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов: монография / О.В. Пилипенко - Тула: Изд-во ТуГУ, 2007. - 150 с.
Статьи в изданиях, входящих в Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК России для опубликования основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук:
3. Пилипенко О.В., Платонов В.И. Вытяжка с утонением стенки анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: ТуГУ, 2004. - Том 1. - Вып. 1. - С. 168 - 177.
4. Пилипенко О.В. Последующие операции изотермической вытяжки цилиндрических деталей из анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: ТуГУ, 2004. - Том 1.
- Вып. 1. - С. 161 - 168.
5. Пилипенко О.В., Ларина М.В., Арефьев Ю.В. О неравномерности деформации и повреждаемости по толщине детали при ротационной вытяжке с утонением стенки // Известия ТуГУ. Технология сельскохозяйственного машиностроения. - Тула: ТуГУ, 2005. - С. 134-138.
6. Пилипенко О.В., Ларина М.В., Арефьев Ю.В. Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке с утонением стенки // Наука и технологии. Серия. Технологии и машины обработки давлением. - М.: РАН, 2005. - С.
30-33.
7. Вытяжка цилиндрических деталей из анизотропного материала в режиме ползучести / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, А.В. Черняев, В.Н. Чудин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2005. - № 1.
- С. 23 - 29.
8. Силовые режимы первой операции комбинированной вытяжки анизотропного материала через коническую матрицу в режиме ползучести / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, А.А. Митин, А.В. Черняев // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 69 - 81.
9. Пилипенко О.В., Митин А.А., Нечепуренко Ю.Г. Оценка предельных возможностей формоизменения на первой операции комбинированной вытяжки анизотропного материала через коническую матрицу в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 214 - 220.
10. Математическая модель пластического деформирования двухслойных анизотропных материалов в клиновом канале / С.П. Яковлев, О.В. Пилипенко, Д.А. Безотосный, Р.Г. Панфилов // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 8 - 17.
11. Пилипенко О.В., Жарков А.А. Технологические параметры раздачи анизотропной трубной заготовки // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005.
- Вып. 1. - С. 118 - 127.
12. Яковлев С.С. Пилипенко О.В., Платонов В.И. Математическая модель изотермической вытяжки с утонением анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 30 - 38.
13. К вопросу об образовании наплыва при ротационной вытяжке с утонением трубных заготовок из анизотропного материала / С.П. Яковлев, О.В. Пилипенко, В.И. Трегубов, Ю.В. Арефьев // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 19-24.
14. Силовые режимы первой операции комбинированной вытяжки анизотропного материала на радиальной матрице в режиме ползучести / С.С. Яковлев, С.В. Логвинова, А.А. Митин, О.В. Пилипенко // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 25-36.
15. Пилипенко О.В., Безотосный Д.А., Панфилов Р.Г. Анизотропия механических свойств стали 12Х3ГНМФБА плакированной сталью 08Х13 // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 81-87.
16. Пилипенко О.В., Платонов В.И., Агеева А.И. Предельные возможности формоизменения вытяжки с утонением анизотропных материалов в режиме кратковременной ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 141-147.
17. Пилипенко О.В., Жарков А.А., Яковлев С.С. Раздача анизотропной трубной заготовки коническим пуансоном // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 174-183.
18. Предельные возможности формоизменения на первой операции комбинированной вытяжки анизотропного материала через радиальную матрицу в режиме ползучести / О.В. Пилипенко, А.А. Митин, С.В. Логвинова, Ю.Г. Нечепуренко // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 2. - С. 212-217.
19. Силовые и деформационные параметры обжима анизотропной трубной заготовки / О.В. Пилипенко, А.А. Жарков, Н.В. Купор, В.А. Андрейченко // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 18-26.
20. Пилипенко О.В. Шейкообразование тонкостенной трубной заготовки при ротационной вытяжке коническими роликами // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 249-253.
21. Математическая модель ротационной вытяжки трубных заготовок из анизотропного материала / С.С. Яковлев, О.В. Пилипенко, В.И. Трегубов, Ю.В.
Арефьев // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Издво ТуГУ, 2005. - Вып. 1. - С. 41-50.
22. Яковлев С.П., Пилипенко О.В., Безотосный Д.А. Анализ силовых режимов процесса вытяжки с утонением двухслойных анизотропных материалов // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 3 - 17.
23. Яковлев С.С., Пилипенко О.В., Логвинова С.В. Математическая модель последующей операции изотермической комбинированной вытяжки анизотропного материала в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 18-29.
24. Пилипенко О.В. Устойчивость трубной заготовки из анизотропного материала в пластической области в виде образования складок // Известия ТуГУ.
Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 44-51.
25. Пилипенко О.В., Жарков А.А., Ле Куанг Хиеп. Оценка влияние цилиндрической анизотропии механических свойств трубных заготовок на устойчивость в виде образования складок // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 102-107.
26. Пилипенко О.В. Влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на технологические параметры раздачи // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 149- 158.
27. Пилипенко О.В., Жарков А.А., Ле Куанг Хиеп. Влияние нормальной анизотропии механических свойств на устойчивость в виде образования складок трубной заготовки // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 214-219.
28. Пилипенко О.В., Жарков А.А. Влияние анизотропии механических свойств трубных заготовок на технологические параметры обжима // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 308 -316.
29. Пилипенко О.В., Безотосный Д.А., Радченко С.Ю. Оценка предельных возможностей формоизменения при вытяжке с утонением цилиндрических деталей из двухслойных анизотропных материалов // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Том 1. - Вып. 1. - С. 1117.
30. Жарков А.А., Пилипенко О.В., Феофанова А.Е. Образование складок при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТуГУ.
Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Том 1. - Вып. 1. - С. 75-82.
31. Пилипенко О.В. Влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы последующих операций изотермической комбинированной вытяжки в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Том 1. - Вып. 1. - С. 181-188.
32. Пилипенко О.В. Экспериментальные исследования силовых режимов изотермической комбинированной вытяжки в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Актуальные вопросы механики. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Том 1. - Вып. 1. - С. 188-192.
33. Пилипенко О.В. Обжим анизотропной трубной заготовки // Известия ТуГУ. Машиноведение, системы приводов и детали машин. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - С. 405-415.
34. Пилипенко О.В., Логвинова С.В., Черняев А.В. Предельные возможности формоизменения последующих операций комбинированной вытяжки анизотропных материалов в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Проблемы специального машиностроения. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 9. - Часть 2. - С. 145 - 150.
35. Пилипенко О.В., Безотосный Д.А., Радченко С.Ю. Неоднородность механических свойств материала деталей из двухслойных анизотропных материалов при вытяжке с утонением стенки // Известия ТуГУ. Серия. Проблемы специального машиностроения. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 9. - Часть 2. - С.
158 - 162.
36. Влияние анизотропии механических свойств на предельные возможности формоизменения последующих операций комбинированной вытяжки в режиме ползучести / О.В. Пилипенко, С.В. Логвинова, А.В. Черняев, А.А. Перепелкин // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 230 - 234.
37. Пилипенко О.В., Безотосный Д.А., Радченко С.Ю. О повреждаемости материала детали из двухслойного анизотропного материала при вытяжке с утонением стенки // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С.
200 - 205.
38. Пилипенко О.В., Феофанова А.Е., Жарков А.А. Образование складок при раздаче трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТуГУ.
Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 140 - 145.
39. Предельные степени деформации при вытяжке с утонением цилиндрических деталей из двухслойных анизотропных материалов / О.В. Пилипенко, Д.А.
Безотосный, С.Ю. Радченко, К.С. Ремнев // Известия ТуГУ. Серия. Автомобильный транспорт. - Тула: ТуГУ, 2006. - Вып.10. - С. 257-263.
40. Силовые режимы вытяжки с утонением двухслойных анизотропных упрочняющихся материалов / О.В. Пилипенко, Д.А. Безотосный, К.С. Ремнев, А.В.
Черняев // Известия ТуГУ. Серия. Автомобильный транспорт. - Тула: ТуГУ, 2006. - Вып.10. - С. 250-257.
41. Вытяжка с утонением стенки толстостенной цилиндрической заготовки из анизотропного материала в режиме ползучести / С.П. Яковлев, В.И. Платонов, О.В. Пилипенко, Ю.Г. Нечепуренко // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 13 - 26.
42. Яковлев С.С., Пилипенко О.В., Арефьев Ю.В. К анализу процесса ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 27 - 34.
43. Яковлев С.С., Пилипенко О.В., Агеева А.И. Математическая модель процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 69 - 77.
44. Трегубов В.И., Пилипенко О.В., Платонов В.И. Опыт разработки и внедрения технологического процесса изготовления баллонов высокого давления // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 188 - 197.
45. Технология изготовления бесшовных лейнеров для облегченных газовых баллонов высокого давления / В.И. Трегубов, Е.А. Белов, О.В. Пилипенко, Ю.В. Арефьев // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 2. - С.
247 - 252.
46. Пилипенко О.В. Об условии пластической потери устойчивости в виде гофрообразования прямоугольной пластины из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 149-158.
47. Пилипенко О.В. Обжим трубных заготовок из трансверсальноизотропного материала в конической матрице // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 4. - С. 119-127.
48. Пилипенко О.В. Условие потери устойчивости в виде гофров кольцевой пластины из анизотропного материала за пределом упругости // Известия ТуГУ.
Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 89-98.
49. Пилипенко О.В. Условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 44-54.
50. Пилипенко О.В., Агеева А.И. Предельные возможности процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 4.
- С. 38-47.
51. Пилипенко О.В., Агеева А.И. Технологические параметры процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3.
- С. 110-115.
52. Пилипенко О.В., Жарков А.А., Феофанова А.Е. Об образовании поперечных и продольных волн при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 80-88.
53. Пилипенко О.В., Кивер Г.В. Совмещение операций обжима и раздачи трубных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула:
Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 175-179.
54. Пилипенко О.В., Платонов В.И. Математическая модель процесса вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов в режиме ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 3. - С. 180-187.
55. Пилипенко О.В., Соболев Я.А., Чусов А.В. Механические характеристики титанового сплава ВТ23 при ползучести // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 4. - С. 68-71.
56. Яковлев С.С., Арефьев Ю.В., Пилипенко О.В. Оценка силовых параметров ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 4. - С.
15-25.
57. Яковлев С.С., Ремнев К.С., Пилипенко О.В. Повреждаемости двухслойного анизотропного материала детали при вытяжке с утонением стенки // Известия ТуГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2006. - Вып. 4. - С. 89-95.
58. Пилипенко О.В., Яковлев С.П. Основные соотношения теории кратковременной ползучести анизотропного материала // Известия ТуГУ. Серия. Технические науки. - Тула: Изд-во ТуГУ. - 2007. - Вып. 2. - С. 3 - 8.
59. Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2007. - № 11. - С. 22-28.
60. Пилипенко О.В., Яковлев С.С., Трегубов В.И. Вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из двухслойных анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении. - 2008. - №1. - 30-35.
61. Пилипенко О.В., Яковлев С.П. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов в режиме ползучести // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2008. - № 3. - С. 3 - 8.
62. Пилипенко О.В. Изотермическая комбинированная вытяжка цилиндрических деталей из анизотропных материалов в режиме ползучести // Кузнечноштамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2008. - № 2. - С. 3 - 7.
63. Пилипенко О.В. Технологические параметры ротационной вытяжки с утонением стенки трубных заготовок из анизотропного материала // Вестник машиностроения. - 2008. - № 3.
64. Пилипенко О.В. Проектирование технологических процессов изотермической комбинированной вытяжки цилиндрических деталей // Известия ТуГУ.
Серия. Технические науки. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2008. - Вып. 1. - С. 55-61.
65. Трегубов В.И., Пилипенко О.В. Разработка ресурсосберегающих технологий ротационной вытяжки тонкостенных цилиндрических деталей с наружными и внутренними утолщениями // Известия ТуГУ. Серия. Технические науки. - Тула: Изд-во ТуГУ, 2008. - Вып. 1. - С. 62-70.
Публикации докладов в сборниках международных и всероссийских научных конференций:
66. Яковлев С.С., Трегубов В.И., Пилипенко О.В. Силовые режимы ротационная вытяжка цилиндрических деталей с разделением очага деформации // Новые методы и средства исследования процессов и машин обработки давлением:
Сб. научн. докладов международной научно-технической конференции, 25-28 апреля 2005 г. - Украина, Краматорск: ДДМА, 2005. - С. 291 - 296.
67. Яковлев С.П., Пилипенко О.В., Безотосный Д.А. Оценка повреждаемости и предельных возможностей формоизменения при вытяжке с утонением стенки двухслойного материала // Новые методы и средства исследования процессов и машин обработки давлением: сб. науч. докладов Международной научно-технической конференции, 25-28 апреля 2005 г. - Украина, Краматорск:
ДДМА, 2005. - С. 195 - 200.
68. Яковлев С.П., Пилипенко О.В., Соболев Я.А. Теоретические основы изотермического деформирования анизотропных листовых материалов в режиме кратковременной ползучести // Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением: сб. тезисов Международной научно-технической конференции. - СПб.: Из-во БГТУ Военмех им. Д.Ф. Устинова. - 2005. - С. 138-142.
69. Яковлев С.П., Пилипенко О.В., Митин А.А. Теоретические основы изотермической вытяжки // Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов: труды Международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2005. - С. 139-143.
70. Яковлев С.С., Пилипенко О.В., Арефьев Ю.В. Математическое моделирование процесса ротационной вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей // Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов: труды Международной научно-технической конференции. - СПб.: Издво Политехн. ун-та, 2005. - С. 143-147.
71. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Пилипенко О.В. Влияние анизотропии механических свойств на технологические параметры операций листовой штамповки // Материалы Международной научно-технической конференции Автоматизация; проблемы, идеи, решения (АПИР-11). - Тула: ТуГУ, 2006. - С. 196-198.
72. Пилипенко О.В., Яковлев С.П., Агеева А.И. Технологические процессы деформирования высокопрочных материалов при повышенных температурах // Материалы Международной научно-технической конференции Автоматизация;
проблемы, идеи, решения (АПИР-11). - Тула: ТуГУ, 2006. - С. 194-195.
73. Трегубов В.И., Пилипенко О.В., Арефьев Ю.В. Технологические процессы ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Материалы Международной научно-технической конференции Автоматизация; проблемы, идеи, решения (АПИР-11). - Тула: ТуГУ, 2006. - С. 190-191.
74. Трегубов В.И., Пилипенко О.В., Безотосный Д.А. Технологический процесс изготовления сосудов высокого давления из листовых двухслойных материалов // Материалы Международной научно-технической конференции Автоматизация; проблемы, идеи, решения (АПИР-11). Тула: ТуГУ, 2006. - С. 188189.
75. Пилипенко О.В. Формирование анизотропии механических свойств при прокатке листового материала // Материалы Международной научнотехнической конференции Автоматизация; проблемы, идеи, решения (АПИР11). - Тула: ТуГУ, 2006. - С. 184-185.
76. Яковлев С.П., Пилипенко О.В., Ле Куанг Хиеп. Математическая модель процесса обратного выдавливания анизотропной трубной заготовки // Материалы Всероссийской научно-технической конференции Новые материалы и технологии НМТ-6. - Москва: МАТИ, 2006. - С. 49-50.
77. Яковлев С.С., Пилипенко О.В., Платонов В.И. Технологические процессы изотермического формообразования высокопрочных материалов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции Новые материалы и технологии НМТ-6. - Москва: МАТИ, 2006. - С. 50-51.
78. Пилипенко О.В. Вытяжка с утонением стенки толстостенной цилиндрической заготовки из анизотропного материала // Сборник статей V Международной научно-технической конференции Материалы и технологии XXI века. - Пенза: ПГТА, ПГУ. - 2007. - С. 110 - 113.
79. Пилипенко О.В. Повышение эффективности изготовления осесимметричных деталей на основе совмещенного процесса раздача-обжим трубных заготовок из анизотропных материалов // Сборник статей V Международной научно-технической конференции Материалы и технологии XXI века. - Пенза:
ПГТА, ПГУ. - 2007. - С. 106 - 110.
Подписано в печать 15.02.2008.
Формат бумаги 6084. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 2,3. Уч.-изд. л. 2,0.
Тираж 100 экз. Заказ 1014.
Орловский государственный технический университет 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
Отпечатано на полиграфической базе ОреГТУ.
302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям