CC BY
7
LIMIT FREQUENCY EXTENSION COEFFICIENT OF PLANE SHEET PRODUCTS M. V. Gryazev, S.N. Larin, A.A. Pasynkov
Using the previously obtained relationships for estimating the stress-strain state, the first stretching operation establishes the dependencies allowing estimating the change in the limiting drawing coefficients depending on the relative radius of the rounding of the matrix.
Key words: exhaust, exhaust coefficient, stresses, matrix, ultimate drawing capabilities.
Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, rector, mpf-tulaa ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasynkov Andrey Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРА КАЧЕСТВА ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ СВОБОДНОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ В КВАДРАТНУЮ МАТРИЦУ
С.Н. Ларин, В.И. Платонов, Г. А. Нуждин
Установлены зависимости изменения относительных величин критической толщины заготовки в вершине заготовки и в точках защемления, высоты заготовки в момент разрушения заготовки, предельного времени деформирования от параметров закона нагружения.
Ключевые слова: пневмоформовка, напряжения, деформации, кратковременная ползучесть, квадратная матрица, повреждаемость.
Рассмотрим формоизменение листа толщиной Hq в матрице квадратной формы со сторонами размером 2a с реализацией режима кратковременной ползучести под давлением p , которое изменяется от времени t
np
в следующем виде: p = pq + apt F , где ap и Up - параметры закона
нагружения. Материал проявляет анизотропные свойства. Заготовка вырезалась так, что одна сторона ее совпадает с направлением оси y (перпендикулярно направлению прокатки x) [1-10]. Заготовка закреплена по внешнему контуру. При моделировании предполагаем, что напряженное состояние заготовки плоское (s z = 0). Изделие при формоизменении приобретает профиль в виде сферы. При деформировании считаем, что вдоль осей симметрии профиль представляет собой окружность.
224
Выполним анализ критических величин изотермического формоизменения листовой заготовки в режиме вязкого течения при кратковременной ползучести для групп материалов заготовок, характер поведения которых корректно описывают уравнения энергетической теории ползучести и
повреждаемости. Время разрушения I* определяется из условия юАа = 1, т.е.
Ac В1 nn
Лnp a "
(i)
Se0(n - m)( XaJ"+i)/n' Если в процессе деформации p = const, то накопление повреждае мости определяется из уравнения
C1aD1asxa^xa _ рг у^т „ H(H2 + a2) гГ
dwAa
= CiaDiap-
2
, C1aD1a =1
& Ас Ас Ипа2
пр а Лпр а ''0 "
Величина Н* вычисляется по этому же уравнению при юАа = 1.
Напряженное и деформированное состояния заготовки в точке х = 0 , у = Ь анализируются аналогично рассмотренному выше подходу, учитывая, что
= Rx s yb
s xb = T+rX ;
s yb = p P
'У
D
ib
3
seb = D1bsyb ; Ry(Rx + Ry +i) 'V2
(2) (3)
2 (i + Ry)(Rx + RxRy + Ry)
xy
y
c
xb
0;
x zb = x yb ■■
Xeb = CibXyb ;
Cib
2 (Rx + RxRy + Ry)(Rx + i)
y
3
12
(4)
Rx (Rx + Ry + i)
Выполним теоретический анализ изотермического формоизменения квадратной листовой заготовки, закрепленной по контуру. Вычисления
производились для сплава АМг6 при температуре штамповки T = 450 o C, характер поведения которого хорошо описывают уравнения энергетической теории ползучести и повреждаемости.
Расчеты выполнены для алюминиевого сплава АМг6 при температуре обработки T = 450 o C, поведение которого описывается энергетической теорией ползучести и повреждаемости. Графические зависимости изменения относительных величин напряжений scx = scx / seo и scy = scy / seo от времени деформирования t при разных законах нагру-жения (ap и Пр) представлены на рис. 1 и 2. Показано, что уменьшение
параметров нагружения ар и Пр сопровождается уменьшением относительной величины напряжения асх и асу. Установлено, что для алюминиевого сплава АМг6 величины относительных напряжений асх и асу приблизительно равны между собой, так как Ях » Яу и АПрХ » АПру.
На рис. 3 и 4 даны зависимости изменения относительных величин критической толщины заготовки в вершине заготовки Ис* = Ис*1 И^ и в точках заделки Иа* = Иа* / И0, высоты изделия Н* = Н* /И0 в момент разрушения заготовки, предельного времени деформирования ¿* от параметров закона нагружения (ар, Пр) для алюминиевого сплава АМг6 (а = 25 мм).
Анализ результатов расчетов и графических зависимостей показывает, что увеличение параметров закона нагружения ар, пр приводит к
уменьшению времени разрушения и относительной высоты заготовки Н *, а также к увеличению относительной толщины в куполе заготовки Ис *. Установлено, что для исследуемых материалов при условиях нагру-жения (ар, Пр) разрушение оболочки происходит в куполе заготовки (точка с).
1.0
0.8
СГ 06 0.4
0.2
ь
ум /\2
\2
4 \4
200 1200 2200 С 4200
/->
Рис. 1. Зависимости изменения асх и асу от г при разных законах нагружения для сплава АМг6 (Пр = 0,4; а = 25 мм):
П П
1 - ар = 0,08 МПа / с р ; 2 - ар = 0,06 МПа / с р ;
ПП
3 - ар = 0,04 МПа / с р ; 4 - ар = 0,02 МПа / с р
1.0
А 0.:
G су 0.6
0.4
L /
г \ 1 \ \± \2 /
\3
100 600 110О 1600 С 2600 t->
Рис. 2. Зависимости изменения scx и scy от t при разных законах
нагружения для сплава АМг6 (ap = 0,06 МПа/сПр ; a = 25 мм):
1 - np = 0,5; 2 - np = 0,4; 3 - np = 0,3
4400
С 3300
А
2200 1100 о
24 22
А
20 н*
18 16
0.7 0.6
А
0.5
К
0.4
0.3
\ V Г" '
Г 1 л ^^ 1 i / / H*
к* А
^^—: ----> J ------- t-_ге
0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 МПа/с"? 0.1 ар-
Рис. 3. Зависимости изменения H*,
hc *, ha * и t* от a р для АМг6 (Пр = 0,4; a = 25 мм)
2500
С 2000
А 1500
^1000
500
О
25
23
21
ТУ*
17
15
А °<
Т 0 /2*
О/
о.:
N. t* V _——"•>
—— 1 i
► \ H*
1 hc *
9
0.3 0.4 „ 0.5 0.6
пр—>
Рис. 4. Зависимости изменения H*,
— — n
hc*, ha* и t* от np для сплава АМг6 (ap = 0,06 МПа / с р ; a = 25 мм)
Критические режимы свободной пневмоформовки листовой заготовки квадратнго сечения лимитируются феноменологическим критерием
по накоплению микроповреждений (о>А = 1).
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-48-710014 и гранта администрации Тульской области ДС/79.
Список литературы
1. Ларин С.Н. Пневмоформовка ячеистых панелей из анизотропного материала // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. Вып. 3. С 51-61.
2. Яковлев С.С., Ларин С.Н., Трегубов В.И. Изотермическая пневмоформовка элементов ячеистых многослойных листовых конструкций из анизотропных высокопрочных материалов в режиме ползучести / под ред. С.С. Яковлева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. 173 с.
3. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
4. Ершов В.И., Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1990. 311 с.
5. Изотермическая пневмоформовка анизотропных высокопрочных листовых материалов / С.Н. Ларин [и др.]; под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 352 с.
6. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов / С.П. Яковлев, В.Н. Чудин, С.С. Яковлев, Я.А. Соболев. М: Машиностроение. Изд-во ТулГУ, 2004. 427 с.
7. Изотермическое деформирование металлов / С.З. Фиглин, В.В. Бойцов, Ю.Г. Калпин, Ю.И. Каплин. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.
8. Огородников В. А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Вища школа, 1983. 175 с.
9. Поздеев А.А., Тарновский В.И., Еремеев В.И. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1973. 192 с.
10. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1973. 224 с.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, тр/-Ы1а@,гатЪ1ег. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, тр—и!а@,гатЪ1ег. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
228
Нуждин Георгий Анатолиевич, канд. техн. наук, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Москва, Орган по сертификации систем качества «Консерсиум»
INVESTIGATION OF THE QUALITY PARAMETER OF THE RECEIVED PRODUCTS IN THE ISOTHERMAL FREE DEFORMATION OF ALLUMINUM ALLOYS IN A SQUARE
MATRIX
S.N. Larin, V.I. Platonov, G.A. Nuzhdin
The results of the development of a mathematical model of isothermal free deformation of a blank from an anisotropic material to a quadrate matrix in the creep regime for aluminum alloys, to which the equation of the energy theory of creep and damageability is applicable, is presented. Dependences of the change in the relative values of the thickness of the workpiece in the dome and at the location of its fixing, the height of the workpiece and the maximum value of the accumulated damage (in the dome of the workpiece) are determined from the time of deformation under various loading laws for the aluminum alloy AM6.
Key words: pneumoforming, stresses, deformations, short-time creep, square matrix, damageability.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tiilaa ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Platonov Valeriy Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Nuzhdin Georgiy Anatolievich, candidate of technical sciences, mpf-tula@,rambler.ru, Russia, Moscow, Оrgan by quality system certification «Konsersium»
УДК 539.214; 669.14
АНАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ДЕФОРМИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА С УЧЕТОМ ПЛАСТИЧЕСКОЙ
ПОВРЕЖДАЕМОСТИ
В.Ю. Травин, Н.Д. Тутышкин
Приводится анализ прочности деформируемого материала с учетом пластической повреждаемости. Анализ основывается на положениях кинетической теории структурной повреждаемости дефектами деформационного происхождения. Прогнозирование прочности иллюстрируется на примере плосколистового материала, испытывающего растягивающие напряжения.
Ключевые слова: Структурные дефекты, деформационная повреждаемость, прочность, напряжения, деформации.
Прогнозирование и обеспечение надежной прочности технологического оборудования и оснастки является актуальной проблемной задачей. Решение этой задачи особенно актуально при конструировании и
229
