CC BY
135
INFLUENCE OF THE SPEED IN SIMULATION OF THE PROFILE WORKPIECE FORMING PROCESS BY BENDING WITH STRETCHING IN THE HOT STA TE
E.A. Panferova
The influence of the velocity of process conducting, temperature and time of aging on the quality indicators of stretch forming process is investigated. A mathematical model of the process of profile workpieces forming in heated state, which allows evaluate the distortion of the part cross-section, is developed.
Key words: distortion of the cross-section, profile workpieces, mathematical simulation, stretch forming process.
Ekaterina Aleksandrovna Panferova, postgraduate, catherine.panferova @gmail. com , Russia, Voronezh, Voronezh State Technical University
УДК 621.77
ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ НА ДВУХОСНОЕ РАСТЯЖЕНИЕ
Ю.К. Филиппов, А.В. Молодов, А.Г. Зайцев, Р. А. Евсиков
Рассмотрены основные методы двухосного растяжения листового материала. Предложена схема двухосного растяжения путем вытяжки образцов типа диска с выточкой. Результаты экспериментов уточняют кривую пластичности на диаграмме пластичности исследуемых материалов.
Ключевые слова: листовая штамповка, деформированное состояние, двухосное растяжение, предельная штампуемость.
При проектировании и расчете формообразующих операций листовой штамповки необходимо располагать сведениями о предельной штам-пуемости того или иного материала. Исходя из этого, проектировщику требуется знать значения предельной пластичности материала при различных видах напряженно-деформированного состояния. В данной работе предлагается методика испытания дисковых образцов в условиях двухосного растяжения [1].
Обычно схема двухосного растяжения листовой заготовки (рис. 1) реализуется выпучиванием достаточно пологого сферического купола. Как следует из известной формулы Лапласа, давление жидкости или газа, с
помощью которых осуществляется выпучивание [2],
где 8 - толщина листа; т Я - радиус кривизны купола.
3
Рис.1. Схема двухосного растяжения
Такой вид испытаний имеет следующие недостатки [3]:
1) разрушение часто происходит в месте зажима листовой заготовки;
2) для того чтобы радиальными напряжениями и градиентом тангенциальных деформаций можно было принебречь, толщина испытуемого образца должна быть очень малой;
3) потеря пластической устойчивости купола происходит значительно быстрее, чем в плоском образце.
Метод испытания дисковых образцов на двухосное растяжение с применением процесса холодной объемной штамповки дает возможность получить показатель напряженного состояния К и построить диаграмму пластичности.
Известно, что плоское напряженное состояние растяжения возникает в дне цилиндрической детали при вытяжке, однако получить разрушение в донной части не удается; условия деформации в начальной стадии вытяжки и трение заготовки о пуансон приводит к тому, что разрушение обычно возникает в зоне заготовки, примыкающей к закруглению пуансона [4, 7].
Марчиньяком З. предложен способ испытания на двухосное растяжение путем вытяжки, причем между испытуемым образцом и пуансоном устанавливается мягкая прокладка с отверстием. Благодаря этому силы трения, действующие на заготовку в области закругления пуансона, изменяют свой знак, и разрушение происходит под пуансоном [5].
В настоящей работе предложен и использован способ создания схемы двухосного растяжения путем вытяжки образцов типа диска с выточкой (рис. 2).
И
_411!
Г : VII 1И11!1
Ш" 1
Рис. 2. Образец
При испытании образец 1 (рис 3) с выточкой устанавливается между двух конических пуансонов 2. Инструмент устанавливается на универсальную испытательную гидравлическую машину силой 20000 кН.
Для проведения испытания были изготовлены по пять образцов с диаметром рабочей части 20 мм из стали 20Х и алюминиевого сплава Д-16. Образцы имели следующие размеры: наружный диаметр 65 ± 0,1 мм, внутренний диаметр у дна 25 ± 0,2 мм, толщина дна 1,8 ± 0,1 мм, отношение Я/8=10/1,8=5,5 и показатель напряженного состояния К=0,67.
Р
I
-*-
Р
Рис. 3. Схема двухосного растяжения
Поскольку прессованные прутоки, из которых изготавливались испытуемые образцы, могли обладать анизотропией и неоднородностью по толщине, а дисковые образцы при испытании растягиваются в направлении, перпендикулярном направлению волокон [6], образцы для испытания на двухосное растяжение также были вырезаны в поперечном направлении относительно волокон и имели в профильном сечении такие же размеры, как и профильное сечение дисковых образцов.
При проведении эксперимента на исследуемой части образца краской наносили точки, в которых производятся замеры для определения деформации. Для измерения результатов испытания использовали устройство, показанное на рис. 4.
После деформации испытуемых образцов (рис. 5) были построены диаграммы изменения толщины донной части образцов (рис. 6) и уточненные диаграммы пластичности для материалов 20Х и Д16. (рис. 6 - 8).
Рис. 4. Измерительное устройство
Рис. 5. Дисковые образцы из стали 20Х и Д16 после испытания
Рис. 6. Диаграмма изменения толщины донной части дна
дискового образца
"р о.ао т—
0.40
0.30
0.20
0.10
—Ч 0-/0". 0.80
Рис. 7. Диаграмма пластичности сплава Д16
о.оо
о.вв Т
ом--
1
ЭХ" ______
____ 2 _____ ____ 1____
____
____ ---- ___ --- _____ ----- _____ ----- _____ ----- — _____
_____ -----
0.20 0.' о.......о.4о.......6л
V
СГ /сг,
Рис.8. Диаграмма пластичности стали 20Х
Выводы
После обработки результатов были получены четыре достоверно надежные точки диаграммы пластичности при значениях К, близких к 0, 0,33, 0,58 и 0,67. Уточнена кривая пластичности на диаграмме пластичности стали 20Х и алюминиевого сплава Д16.
Список литературы
1. Богатов А.А., Мижирицкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. С. 144.
2. Важенцев Ю.Г. Прочность и пластичность материалов под гидростатическим давлением. Томск: ТомПИ, 1978. 86 с.
3. Дель Г.Д. Пластичность деформированного металла Физика и техника высоких давлений. 1983. №11. С. 28-32.
4. Калпин Ю.Г., Филиппов Ю.К. Влияние упрочнения на пластичность металла при холодной деформации. М.: МАМИ, 1989. 148 с.
5. Огородников В. А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Выща школа, 1983. 175 с.
6. Экспериментальное исследование механических свойств демпфирующего материала / С. А. Типалин [и др.] // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2010. №1. С. 166-170.
7. Сопротивление деформации и пластичность металлов при обработке давлением / Ю.Г. Калпин [и др.] М.: Машиностроение. 2010, 244 с.
Филиппов Юлиан Кириллович, д-р техн. наук, проф., kiod@maiLru, Россия, Москва, Университет машиностроения,
Молодов Андрей Викторович, канд. техн. наук, доц., kiod@mami.ru Россия, Москва, Университет машиностроения,
Зайцев Антон Геннадьевич, асп., kiod@mami.ru Россия, Москва, Университет машиностроения,
Евсиков Роман Александрович, асп., kiod@mami.ru Россия, Москва, Университет машиностроения
RESEARCHES MATERIAL OF BIAXIAL STRETCHING
U.K. Filippov, A. V. Molodov, A.G. Zaycev, R.A. Evsikov
The article describes the main methods of biaxial stretching of sheet material. Developed a scheme of biaxial stretching for stamping parts such as disk with recess. Received chart plasticity materials such as D16 and 20H
Key words: stamping, deformation, biaxial tensile, limit formability.
Filippov Yulian Kirillovich, doctor of technical sciences, professor, kiod@mami.ru, Russia, Moscow, Umech,
Molodov Andrey Viktorovich, candidate of technical science, docent, kiod@mami., Russia, Moscow, Umech,
Zaycev Anton Gennadievich, postgraduate, kiod@mami.ru, Russia, Moscow,
Umech,
Evsicov Roman Aleksandrovich, postgraduate, kiod@mami. ru, Russia, Moscow,
Umech
УДК 621.77
PLASTOMETRIC TESTING OF 20MnB4 AND 30MnB4 MICROADDITION COLD UPSETTING STEELS AND C45 AND C70
HIGH-CARBON-STEELS
S. Sawicki, H. Dyja, A. Kawalek
The paper presents a method for determining the real steel work-hardening curves based on the cylindrical specimen compression test. The subject of testing were steels with micro-additions intended for cold upsetting (20MnB4, 30MnB4) and selected high-carbon steels of a carbon content from 0,45 to 0,73 % (C42D - C76D). The tests were carried out using the physical simulator of metallurgical processes GLEEBLE 3800 for the temperature range of 700...1 200 °C and the strain rate range of 0,1...50,0s-1. Based on plastic deformation parameters recorded during the experiment, mathematical processing, that is the digital filtration and approximation of the obtained testing results, will be performed. Then, using the inverse method, the actual values of the coefficients of the numerical models for the rheologi-cal properties of the tested materials will be determined.
Key words: steels 20MnB4, 30MnB4, C45, C70, plastometric testing.
1. Introduction. A basis for carrying our the proper simulation and design of technological processes is the knowledge of characteristics describing the rheological properties of steel. For plastic working processes, the basic feature characterizing material to be plastically formed is the yield stress sp. Determining the sp value of the examined steel is very important when designing hot rolling processes [1 - 10]. The correct determination of the steel properties in the form of stress-strain diagrams ensures the subsequent enhancement of calculation accuracy when using empirical formulas, as well as during numerical computations.
