CC BY
7
Технологии и машины обработки давлением
DEVICE FOR ISOTHERMAL DEFORMATION, COMBINED WITH ELECTRIC HEATING
V. V. Gromov, S.A. Evsukov
The paper analyzes the method of isothermal deformation, in which a uniform temperature field inside the workpiece is maintained by heat dissipation during the flow of alternating electric current through the contact surface of the sample and the forming tool and provides recommendations for the selection of die steels and alloys, lubricants and transformer equipment for the implementation of this method of stamping.
Key words: Isothermal metal forming, resistance heating.
Gromov Valeriy Vladimirovich, senior lecturer, gromovvv172007@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University. N.E. Bauman,
Evsyukov Sergey Alexcandlovich, doctor of technical sciences, professor, head of chair,mt6evs@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow State Technical University. N.E. Bauman
УДК 621.983; 539.374
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С РЕАЛИЗАЦИЕЙ ВЯЗКОГО ТЕЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА
С.Н. Ларин, Ю.В. Бессмертная
Представлены результаты исследований математической модели формообразования стрингерных трехслойных конструкций из листовых заготовок из алюминиевых и титановых сплавов, проявляющих установить зависимость изменения свойств от скорости деформирования в условиях кратковременной ползучести. Оценено напряженно-деформированное состояние с учетом развивающейся анизотропии механических свойств.
Ключевые слова: формоизменение, трёхслойные листовые конструкции, каналы трапециевидной формы, вязкое течение, деформации, сила.
По полученным в работах [1 - 3] соотношениям были изучены силовые режимы, определена рациональная геометрия инструмента и изделий, критические режимы формовки, напряжения и деформации в формуемой заготовке. За основу был взят закон изменения давления, и в зависимости от времени деформирования были исследованы перечисленные выше параметры в условиях изотермического формоизменения. Также было проведено уточнение полученных результатов с учетом анизотропии механических свойств формуемой конструкции. Все исследования выполнялись для труднодеформируемых сплавов, требуемые характеристики которых представлены в материалах работ [2 - 13].
Таблица 1
Коэффициенты анизотропии сплавов АМг6 и ВТ6С при вязкопластическом и вязком течениях материала
Материал Температура испытаний, °С Коэффициенты анизотропии Яа при угле вырезки образца а,град
Вязкопластическое течениематериала Вязкое течение материала
0 45 90 0 45 90
АМг6 530 ± 2 0,81 0,85 0,93 0,94 1,05 0,91
Сплав ВТ6С 930 ± 2 1,03 1,20 0,96 0,85 0,96 0,77
Таблица 2
Константы уравнения состояния при вязком течении материала
Материал Температура испытаний, ° С хс 5^е/Ое0 ) И Хе (1 -аф
В, с-1 °е0, МПа п т
Сплав АМг6 450 ± 2 2,6712 10-3 26.8 3.81 0.81
530 ± 2 2,7524 10-5 18.3 3.11 0.51
Сплав ВТ6С 930 ± 2 7,8914 10-4 38 2.03 0.50
Таблица 3
Константы разрушения при вязком течении сплава АМг6
Материал Температура испытания, Аспр = Ъ0 + Ъ еова + Ъ2 собЬ + Ъ ООБ^)
°С В, МПа Ъ0 Ъ1 Ъ2
Сплав АМг6 450 ± 2 6,2 1,0 1,17 1,282
530 ± 2 4,06 1,0 -0,3 -0,31
Рассмотрим графические зависимости изменения эквивалентного напряжение ое = ое / оео , напряжений о х = о х / о ео , о у = о у / ое0 и эквивалентной скорости деформации Xе от времени деформирования г для алюминиевого АМг6 и титанового ВТ6С сплавов, поведение которых опи-
58
Технологии и машины обработки давлением сывается энергетической и кинетической теориями ползучести и повреждаемости для вязкого течения, при температуре обработки 450 и 930° С, при заданном законе изменения давления (рис. 1, 2).
Таблица 4
Константы разрушения при вязком течении сплава ВТ6С_
Материал Температура испытания, £<С = В ( Ьо + ¿1008« + ¿2^08^ + ^СОБ/)
°С В Ьо ¿1 ¿2
Сплав ВТ6С 930 ± 2 0,693 1,0 0,262 0,327
Таблица 5
Параметры уравнения состояния при вязком течении титанового
сплава ВТ14
Материал Температура испытаний, ° С ХС = В(се/ о*)п
В, с-1 о* ,МПа п Апр ,МПа
Сплав ВТ14 800 0.438-10-7 1,0 2.72 41.0
840 0.181 -10-6 1,0 2.55 38.0
875 0.117-10-5 1,0 2.28 36.2
900 0.510-10-5 1,0 2.02 33.2
920 0.498 10-5 1,0 2.18 21.0
Таблица 6
Параметры уравнения состояния титановых, алюминиевых сплавов __при в вязком течении материала_
Материал Температура испытаний, ° С В (ое/ 0*)п Хе (1 -И )т
В, с-1 о* ,МПа п т £С епр Апр ,МПа
Сплав ВТ14 950 0,698 -10-6 1,0 2,86 1,30 1,23 -
1000 0,109-10-6 1,0 3,76 1,85 1,05 -
Сплав ВТ6С 860 8,2 -10-7 1,0 1,88 1,0 - 54,8
900 1,64 -10-7 1,0 2,66 1,0 - 38,5
940 8,45 -10-7 1,0 2,27 1,0 - 21,9
АМг6 420 1,38-10-9 1,0 3,97 0,40 0,8 -
8x10 31 /с
6X1 0_3-
4 х 10~ 3-2х10~3-
о о 175 350 525 с 700
t --
Рис. 1. Зависимости изменения se, sx, Sy и Xe от t для алюминиевого сплава АМг6 (po = 0 МПа;
n
ap = 0,05 МПа/ с p, np = 0,4)
2x10" и i 1.5 xlO"3-lxlO"3-
i,
0.5 xlO"3
0 275 550 825 с 1100 t --
Рис. 2. Зависимости изменения se, s x, s y и Xe от t для титанового сплава ВТ6С (po = 0 МПа ;
n
ap = 0,04 МПа/ с p, np = 0,5)
Из анализа рис. 1, 2 видно, что с ростом времени деформирования t на начальной стадии деформирования происходит резкое увеличение эквивалентного напряжения s e и напряжений s x, s y, далее осуществляется
плавное увеличение данных параметров. Эквивалентная скорость деформации Xe плавно увеличивается до определенной величины времени деформирования t, далее происходит резкое изменение Xe, что указывает на начало перехода материала из вязкого в вязкопластическое состояние. Максимальная скорость деформирования Xe для алюминиевого сплава
60
АМг6 в 3 раза больше, чем для титанового сплава ВТ6С, а величина максимального относительного эквивалентного напряжения ое меньше на 10 %.
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-08-00020.
Список литературы
1. Ларин С.Н., Трегубов В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния заготовки при формоизменении трехслойных конструкций с каналами трапециевидной формы // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 1. С. 189 - 197.
2. Ларин С.Н. К определению силовых режимов деформирования трехслойных конструкций с каналами трапециевидной формы в изотермических условиях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 2. С. 269 - 278.
3. Ларин С.Н. Силовые режимы и предельные возможности деформирования трехслойных конструкций с каналами трапециевидной формы в режиме кратковременной ползучести // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 4. С. 14 - 21.
4. Изотермическая пневмоформовка анизотропных высокопрочных листовых материалов / С.Н. Ларин[и др.] / под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 352 с.
5. Ларин С.Н., Бессмертный А.В. Подходканализунапряженно-деформированногосостоянияприформированииэлементовмногослойныхли стовыхконструкцийспрямоугольнымиканалами// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 1. С. 246-250.
6. Изотермическое деформирование металлов / С.З. Фиглин, В.В. Бойцов, Ю.Г. Калпин, Ю.И. Каплин. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.
7. Ларин С.Н., Бессмертный А.В., Кухарь В. Д.Математическая модель формоизменения трехслойных листовых конструкций из анизотропных материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 2. С. 435-446.
8. Огородников В. А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Вища школа, 1983. 175 с.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, тр{-Ы1а@,гатЬ1ег. ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, доцент, тр№и1а@,гатЬ1ег.ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет
61
STRESS-DEFORMED STATE OF PRODUCTS IN DEFORMATION OF THREE-LAYER STRUCTURES WITH IMPLEMENTATION OF VISCOUS CURRENT
OF MATERIAL
S.N. Larin, Yu.V. Bessmertnaya
The results of studies of the mathematical model of the formation of stringer three-layer structures from sheet aluminum alloy showing the dependence of the change in properties on the rate of deformation under conditions of short-term creep are presented. The stressstrain state was estimated with allowance for the developing anisotropy of the mechanical properties.
Key words: shape change, three-layer sheet constructions, trapezoidal channels, viscous flow, deformations, force.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
BessmertnayaYuliyaVyaceslavovna, candidate of technical sciences, assistant, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539.374
МНОГОФАКТОРНОЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВЫРУБКИ ТРЕХСЛОЙНЫХ УПЛОТНИТЕЛЕЙ
Г.В. Панфилов, В.Т. Нгуен, Д. А. Фомичева
Проведено многофакторное экспериментальное исследование процесса вырубки полуфабрикатов трехслойных уплотнителей с центральным металлическим слоем и эластичными наружными слоями. Установлены рациональные размеры и форма клинового инструмента, обеспечивающего жесткий прижим центрального металлического слоя перед вырубкой с минимальными допустимыми повреждениями эластичных слоев
Ключевые слова: многофакторный натурный эксперимент, вырубка трехслойных уплотнителей, инструмент с клиновыми выступами.
В различных отраслях промышленности, таких, как машиностроение, авиастроение, атомная энергетика, строительство нефтяных и газовых магистралей, достаточно широко применяются многослойные пластиковые и комбинированные с металлом конструкции, в том числе и уплотнитель-ные элементы различной конфигурации и назначения. В частности, значительный интерес представляют трехслойные уплотнители, у которых центральный слой выполнен из перфорированной нержавеющей стали, а наружные слои - из терморасширенного графита.
62
