CC BY
41
УДК 621.7.05
05.07.02 - Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Хейн Вин Зо
«МАТИ» - Российский государственный технологический университет им. К.Э.Циолковского
Россия, Москва Кандидат технических наук Докторант кафедры Технология Производства Летательных Аппаратов «ТПЛА»
E-Mail: [email protected]
Экспериментальные исследование механических свойств материалов при раскатке труб
Аннотация: Производство криволинейных элементов трубопроводов достаточно сложная и актуальная задача в современной промышленности. При изготовлении трубопроводов используются различные технологические операции: раздача, обжим, гибка и др. В связи с применением высокопрочных и молопластичных материалов, эти традиционные технологии не позволяют получить качественные детали, а также имеют низкую экономическую эффективность. Большая трудоемкость работ на этапе технологической подготовки производства в самолетостроении связана в известной мере с тем, что при изготовлении деталей возможности пластического деформирования исходной заготовки всегда ограничены, поэтому и в теоретическом, и в практическом плане важное значение имеют методы обработки, которые увеличивают предельные деформации заготовки. Это ведет к уменьшению технологических операций и переходов, что, в конечном итоге, снижает трудоемкость изготовления деталей. Поэтому исследования в этом направлении являются актуальными.
Ключевые слова: Исследования механических свойств материалов при раскатке труб.
Идентификационный номер статьи в журнале 191TVN613
Hein Win Zaw
«MATI - Russian State Technological University named after K.E. Tsiolkovsky»
Russia, Moscow E-Mail: [email protected]
Experimental researches on mechanical properties of materials at rotary expansion of tubes
Abstract: Production of curved pipe elements is complex and urgent task in modern industry. In the manufacture of pipes used various technological operations: distribution, crimping, bending, etc. In connection with the use of high-strength materials and less plasticity, these traditional technologies do not allow to get quality parts, and also have low economic efficiency. Much work on the complexity of the technological production preparation stage in the aircraft is connected to a certain extent that the possibility of the manufacture of components of plastic deformation of the original billet is always limited, so theoretically and in practice are important processing methods that increase the limit of deformation of the workpiece. This leads to a reduction in processing steps and transitions, which ultimately reduces the complexity of manufacturing details. Therefore, research in this field are relevant.
Keywords: Researches on mechanical properties of materials at rotary expansion of tubes.
Identification number of article 191TVN613
Процесс раскатка труб заключается в следующем (рис. 1). Исходную трубчатую заготовку 1 помещают в зазор между давильными оправками 2 и 3. Под действием усилия P стенка заготовки сжимается и утоняется, а вращающиеся оправки 2 и 3 обеспечивает бесцентровое вращение заготовки 1. По мере утонения стенки заготовки в очаге деформации
4 диаметр заготовки увеличивается.
Рис. 1. Схема процесса раскатки трубы с подпором
Механические свойства материалов при раскатке труб определяли по результатам растяжения образцов на испытательной машине ИР-100. Испытания проводились при комнатной температуре (20°С) при скоростях деформирования 10-30 мм/мин и сопровождались записью "машинной" диаграммы в координатах: усилие растяжения -абсолютное удлинение.
После испытания образцов на растяжение дополнительно осуществлялось измерение расстояния между рисками с использованием прибора "1^реС»г-60" и по результатам измерения рассчитывались величины равномерной и сосредоточенной деформаций: 5р и 5с.
По полученным результатам строилась зависимость: напряжение текучести as -интенсивность деформации єі. При этом на этапе равномерной деформации (до образования шейки) величина as определялась зависимостью:
Р(Єотн + !)
^ ,
(1)
где Fo - начальная площадь поперечного сечения испытуемого образца, Єотн - величина относительной деформации, Єотн=(1-ЬУЬ, а интенсивность деформации рассчитывалась по формуле
Єі = (! + Єо тн) .
(2)
На этапе сосредоточенной деформации определялось единственное значение функции as=ф(si) по выражениям (1), (2) в момент разрушения образца.
На рис. 2 - 7 приведены экспериментальные зависимости для различных материалов и дана их линейная и степенная аппроксимации.
400-830 с,
о5='80£1с:
(
0.0 0,01 0,0$ 0,12 0.16 I,
Рис. 2. Кривая упрочнения сплава Д16Т, труба 0 30 х 0,75
Рис. 3. Кривая упрочнения сплава Д16М, труба 0 30 х 0,75
Рис. 4. Кривые упрочнения сплава АМгЗМ: Рис. 5. Кривые упрочнения сплава АМгбМ:
1 - материал АМгЗМ, труба 0 28 х 1,5 трубы 0 30 х 1,0, 0 32 х 1,0 и 0 16 х 1,0
(результаты усреднены)
IV =15065,° И
Рис. 6. Кривая упрочнения стали 12х18Н10Т
Л
/ \ с3= 450е® 19
1
Рис. 7. Кривая упрочнения титанового сплава ОТЧ-1
Для других используемых материалов аппроксимация кривых упрочнения производилась с использованием справочных данных [1-2] и дана в табл1.
Таблица 1
Аппроксимация кривых упрочнения
№ п/п Материал Степенная аппроксимация
1 Сталь Ст.3 = 880 -еО18
2 АМцМ = 190 -еО'20
3 Сталь 20 = 910 -еО'30
4 30ХГСА = 1180 -е017
Рис. 8. Схемы вырезки образцов для растяжения
Рис. 9. Испытательная машина ИР-100
Вывод
Из графиков видно, что при больших степенях деформации линейная аппроксимация функции Gs=GTO+nsi не уступает в точности степенной и удовлетворительно отражает реальные закономерности деформирования (с погрешностью не более 3-6%) для различных материалов Д16Т, Д16М, АМгЗМ, 12Х18Н10Т, ОТ4-1 и др. Для сплава АМгбМ линейная аппроксимация кривой упрочнения от степени формоизменения может быть использована для конкретного участка кривой упрочнения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Полухин П.И., Гунн Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. -М.: Металлургия, 1983. - 352 с.
2. Чумадин А.С. Методы построения и аппроксимации кривых упрочнения металлов и сплавов. Учебное пособие. -М.: МАТИ, 2001. - 43 с.
3. Хейн Вин Зо. к.т.н. (докторант). Особенности прцесса раскатки труб. ХХХIX «Гагаринские чтения». Тезисы докладов молодежной научно-технической конференции. - М.: МАТИ, 2013:
4. Хейн Вин Зо. к.т.н. (докторант). Исследование напряженно-деформированного состояния материала в очаге деформации при раскатке труб. Всероссийский научно-практический «Журнал научный обозреватель»11(35)- 2013 http:// nauchoboz.ru //:С-92
5. Хейн Вин Зо. к.т.н. (докторант). экспериментальные исследования раскатки и ротационного обжима концевых участков труб. Журнал научная перспектива»10(44).2013 http:// naupers.ru //:С-120.
6. Чумадин А.С., Бурштейн Н.М., Архипов В.Н. Способ изменения диаметра концевого участка трубы. Патент РФ №2104112, 1998.
7. Абибов А.Л., Бирюков Н.М., Бойцов В.В. и др. Технология самолетостроения. -М.: Машиностроение, 1970. - 499 с.
8. Листовая штамповка. Расчет технологических параметров. Справочник / В.И. Ершов, О.В. Попов, А.С. Чумадин и др. - М.: Изд-во МАИ, 1999. -516 с.
9. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 480 с.
10. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. -Л.: Машиностроение, 1971. -782 с.
11. Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. - М.: Машиностроение, 1971. - 239 с.
Рецензент: Симаранов. С. Ю., Генеральный директор ЗАО « Техноконсалт», доктор технических наук, профессор.
REFERENCES
1. Poluhin PI, Gunn GJ, Galkin AM Resistance to plastic deformation of metals and alloys. Handbook. -M.: Metallurgy, 1983. - 352.
2. Chumadin AS Methods of construction and curve-fitting hardening of metals and
alloys. Textbook. -M.: MATI 2001. - 43.
3. Hein Win Zaw (Doctoral Researcher). Features rolling processes that use tubes.
HHHIX "Gagarin readings." Abstracts of youth scientific conference. - M.: MATI, 2013:
4. Hein Win Zaw (Doctoral Researcher). Investigation of the stress-strain state of the
material in the deformation zone in the pipe expansion. All-Russian Scientific and
Practical "Journal science writer," 11 (35) - 2013 http:// nauchoboz.ru / /: C-92
5 Hein Win Zaw. (Doctoral Researcher). experimental studies of rolling and rotary
crimping pipe end parts. Journal of Scientific Perspective "10 (44) .2013 http:// naupers.ru / /: C-120.
6. Chumadin AS, NM Burstein, V. Arkhipov The method of changing the diameter of
the pipe end portion. RF patent number 2104112, 1998.
7 AL Habib, NM Biryukov, VV Fighters Technology and other aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1970. - 499 p.
8. Stamping. Calculation of process parameters. Directory / VI Ershov, OV Popov, AS Chumadin etc. - M.: Publishing house MAI, 1999. -516 With.
9. Popov EA, Kovalev VG Shubin, IN Technology and automation stamping. - Moscow: Publishing House of the MSTU. NE Bauman, 2003. - 480.
10. Romanovsky VP Handbook of cold forming. -L.: Engineering, 1971. -782 With.
11. Greditor MA The squeezing of squeezing and rotating. - M.: Mechanical Engineering, 1971. - 239.
