CC BY
1
9. Испытание на растяжение образца из разнотолщинного листового материала / А. Н. Малышев, В. Д. Кухарь, А. В. Черняев, В. А. Коротков // Черные металлы. 2023. № 1. С. 74-79. EDN OCFATU.
10. Кухарь В. Д., Ларин С. Н., Пасынков А. А. Становление и развитие кафедры "Механика пластического формоизменения" Тульского государственного университета (научный обзор) // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2016. № 1(44). С. 84-91. EDN WAZSJF.
Аникеева Юлия Сергеевна, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF DEFORMATIONS WHEN PRODUCING A CYLINDRICAL PRODUCT WITH A FLANGE PART
J. S. Anikeeva
The article examines the key mechanical engineering production, focusing on their importance for the development of industry and the production of innovative equipment. The main production methods of mechanical engineering are described: chipping, casting, additive technologies and forming. Each of the methods is considered, taking into account their advantages and disadvantages, as well as the scope of application. Particular attention is paid to the consideration ofplastic deformation of a cylindrical product using the methods of upsetting and extrusion. Based on computer simulation data, the distribution of strains is analyzed and it is emphasized that, although the maximum strain rates are similar for different methods, the distribution of these strains in the product and the impact on its quality differ, which determines the choice ofproduc-tion method depending on the specific requirements of the part. The article provides practically significant conclusions that can be used in mechanical engineering to optimize production processes.
Key words: metal forming, cylindrical shape, flange part, computer modeling, strain intensity, strain distribution.
Anikeeva Julia Sergeevna, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Bessmertnaya Yulia Vyacheslavovna, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.763:621.77:539.3
DOI: 10.24412/2071 -6168-2024-3-224-225
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АНИЗОТРОПИИ И СКОРОСТИ ЛОКАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
В АДДИТИВНЫХ СПЛАВАХ
А.Н. Чуканов, В.А. Коротков, А.А. Яковенко, Е.В. Цой, А.С. Фролов
В данной статье описано поведение образцов порошкового жаропрочного сплава типа 1псопе1 718, полученных по аддитивной технологии селективного лазерного сплавления (5ЬМ), в ходе их деформирования растяжением. Анализируется роль технологической анизотропии структуры образцов, характерной для технологии БЬМ, и её влияние на механические свойства готовых изделий из сплава 1псопе1 718. Описаны оборудование, методика наблюдения и измерения локальных деформаций в образцах, реализованные при помощи предварительного нанесения на образец делительной сетки с последующей фиксацией и математическим анализом её фото- и видеоизображений. Проведён статистический анализ диаграмм деформации, полученных при растяжении. Представлена методика определения коэффициента анизотропии (Ланкфорда) Я и скорости локализованной деформации реализующихся при нагру-жении в поперечных и продольных направлениях деформируемых образцов. Определены скорость деформации и временные диапазоны эволюционирования коэффициента анизотропии (Ланкфорда) Я. Выявлен рост коэффициента анизотропии образцов порошкового сплава 1псопе1 718, полученных по технологии БЬМ, с увеличением их деформации. Этот факт необходимо учитывать при разработке технологических процессов производства изделий ответственного назначения из исследованного материала.
Ключевые слова: 1псопе1 718, БЬМ, коэффициент анизотропии, скорость деформаций.
Проблема анизотропии физико-механических свойств листовых материалов слиткового производства (проката сталей и сплавов) и её влияние на процессы пластического деформирования обсуждается учёными и практиками почти два столетия [1-3].
Анизотропия листового проката является следствием образования текстуры (предпочтительной ориентировки кристаллографических осей в зернах обрабатываемого материала), характера распределения и ориентировки фаз и дефектов, а также остаточных напряжений, возникающих вследствие неоднородности пластической деформации при прокатке [4,5]. При деформации зерна и включения приобретают вытянутую форму, которая после отжига переходит в строчечную структуру, в результате чего свойства вдоль и поперек направления прокатки могут резко различаться [6,7]. Изучение кинетики развития текстуры при холодной прокатке показало, что анизотропия в общем случае возрастает с увеличением деформации до определенного предела, после которого изменяется уже мало [8]. Анизотропию механических свойств прокатанного листа можно уменьшить разбросом текстуры относительно направления прокатки.
Проблема влияния анизотропии на эксплуатационные свойства актуальна и для современных инновационных материалов, к которым относят изделия аддитивных технологий (АТ) из порошковых сталей и сплавов.
Пористость, структурная неоднородность, анизотропия структуры и свойств снижают надёжность изделий АТ, приводят к деформационной нестабильности в виде формирующихся объёмов локализованной пластичности, волнового характера их распространения, провоцируя фрагментацию и внезапное разрушение. Обеспечение надёжности изделий АТ возможно при изучении механизма влияния технологической анизотропии на волновые деформационные процессы, получении контроля над ним и формирования стабильного комплекса эксплуатационных свойств [9-12].
Анизотропия механических свойств изделий АТ послойного (селективного) лазерного сплавления (БЬМ) проявляется в различии пределов текучести 00,2, временного сопротивления разрыву ов, относительного удлинения 5 и других параметров в изделиях, выращенных в разных направлениях относительно платформы принтера [13].
Исходя из сказанного, целесообразно провести углубленный анализ влияния анизотропии на рабочие характеристики изделий АТ. Одним из информативных параметров такого влияния является коэффициент анизотропии Я (параметр Ланкфорда).
Целью работы являлось определение коэффициентов анизотропии, их эволюционирования при растяжении, а также скорости локализованной деформации в поперечном и продольном направлениях в сечениях нагруженных образцов, изготовленных по АТ (БЬМ).
Материал и методики исследования. Объектами исследования являлись плоские образцы (100х10х2 мм) порошкового жаропрочного сплава 08ХН53БМТЮ (аналог А1Б1 Мтом! 718), изготовленные по технологии БЬМ в вертикальном направлении относительно платформы 3^-принтера БЬМ280 2.0НЬ.
В зоне расчетной длины образцов лазером наносили делительную сетку [14-16] с ячейками размером 1х1 мм по всей поверхности (рис. 1).
Каждый ряд ячеек рассматривали как поперечное сечение, начальная площадь которого известна. Исследовали локальный участок образца объёмом равным начальной площади поперечного сечения, умноженному на размер ячеек ряда в продольном направлении.
Образцы подвергали одноосному растяжению на испытательной машине Р5-ПК (ГОСТ 11701-84) [17] с постоянной скоростью перемещения захватов 5 мм/мин. на воздухе при комнатной температуре с записью графика «нагрузка-перемещение» [18,19].
ноесрхност н
контактирую tune с SKKliHUnJ
фикенрееснше сечен ия, рвтрры которых i контролируются е npowfc рпстямсения
Рис. 1. Образец с делительной сеткой (схема)
На основе анализа изображений цифровой фото- и видеозаписи деформируемой поверхности образцов проводили измерения геометрии ячеек делительной сетки в выделенных поперечных сечениях образцов образованных рядом ячеек (рис .1) [19].
Номера поперечных сечений соответствовали их расстоянию в миллиметрах от места зажима образца неподвижным захватом испытательной машины. Таким образом, каждое поперечное сечение образовывалось одним рядом ячеек делительной сетки [14-17,20].
Процесс растяжения до разрушения фиксировали с помощью специализированного фото- и видеооборудования (цифровой фотокамеры Canon EOS 5D Mark IV и видеокамеры Sony Alpha 7 III с 35-миллиметровой полнокадровой матрицей), позволявшего получать изображение деформируемых образцов SLMв непрерывном (.mov) и интервальном режимах (1.. .10 сек) в форматах 4k с разрешением (6720х1480) и (3840х2160 пикс.), соответственно (рис. 2) [11,13,18,19].
Полученные изображения (рис. 2) обрабатывали с заданными временными интервалами в графических редакторах. Определяли изменение длины ячеек делительной сетки (l¡, мм) и их относительную деформацию е=(1к-1н)/1н). Строили графики зависимостей локальной относительной деформации поперечных сечений образца (е= f(l) по результатам измерения линейных размеров соответствующего ряда их ячеек в поперечном и продольном направлениях, а также в фиксированном интервале времени процесса растяжения (е = f(t) сек) [18,19].
Параллельно выполняли микроструктурный анализ различных участков образцов до и после испытаний
[21].
На основе массивов данных локальной относительной деформации в выделенных сечениях рассчитывали коэффициенты её анизотропии (коэффициенты Ланкфорда) R.
Методики определение коэффициента анизотропии по размерам сечений образца. Для определения коэффициента анизотропии (R) в каждом заданном поперечном сечении использовали данные о начальных (до растяжения) размерах сечения по ширине bo и толщине So и его конечных размерах по ширине bk и толщине Sk после растяжения образца. По этим величинам рассчитывали логарифмические деформации £b=ln(bo/bk) и es=ln(Se / Sk). Коэффициент анизотропии в исследуемом сечении образца определяли в соответствии с выражением R= а/ £s [20].
Ввиду отсутствия возможности измерения in situ в процессе нагружения Sk и Cs, в работе коэффициенты анизотропии определяли по индивидуальным размерам ячеек делительной сетки. Использовали данные о начальных
(до растяжения) размерах ячеек, расположенных в определённом сечении по ширине Ьо и длине 1о и их конечных размерах Ьк и 1к в этом сечении после растяжения. С их использованием рассчитывали суммарные логарифмические деформации ячеек в выделенных поперечных еь=1п(Ьо/Ьк) и в продольных Е1=1п(1с/1к) направлениях. Коэффициенты анизотропии в заданных сечениях определяли по формуле (1) [20]
Я= еь/(е- еь). (1)
Рис. 2. Фотофиксация ячеек делительной сетки в процессе растяжения образца и их изображение
Непрерывная видео-регистрация делительно сетки на поверхности образца позволяла определять размеры её ряда ячеек в поперечном и продольном направлениях в сечениях в любой момент времени испытания. Это дало возможность определять как относительные, так и логарифмические деформации на локальных участках образца в определённых поперечных сечениях и рассчитывать коэффициенты анизотропии в зависимости от интенсивности деформации.
На этой основе был разработан алгоритм, учитывающий изменение размеров границ линий делительной сетки. Он включал фиксацию количества пикселей, располагающихся на стороне одной ячейки (1 мм) делительной сетки. Программный анализ цифровых изображений выявил, что это количество равно 30 пикселей. Размер пикселя приняли равным 1/30 мм.
С учётом аналогово-цифрового преобразования исходного изображения делительной сетки, а также его дискретизации при графической обработке в ПО, погрешность измерения размера ячейки делительной сетки в сечении принимали равной Ali ~ 1/30 ~ 0,0333 мм. Эту погрешность, считали вычислительной неустранимой. Её учитывали при определении локальных относительных деформаций С i и С ъ, а также при построении волновых спектров в координатах е =/(li), е ==/(fi).
Результаты экспериментов. Для определения коэффициентов анизотропии в поперечных сечениях в процессе растяжения использовали данные по изменению суммарной ширины и среднеарифметической длины ряда ячеек в заданных сечениях.
Основу расчётов составили данные размеров ячеек в поперечном сечении, удалённом на 22 мм от неподвижного (верхнего) захвата (далее, сечение №22).
В сечении №22 за начальный размер bo принимали сумму начальных в поперечном направлении размеров (ширины) десяти его ячеек и среднеарифметическое значение длины 10 этих ячеек в продольном направлении.
Использованная методика фото-видеофиксации испытаний позволила синхронизировать время процессов растяжения и регистрации размеров ячеек, что обеспечило возможность регистрации размеров ячеек в определённый интервал времени.
Ширина сечения №22 имела начальную величину bo=8,93 мм и конечную Ък22=8,00 мм. В процессе растяжения изменение ширины регистрировали в зависимости от времени растяжения (рис.3а) и полученные результаты аппроксимировали линейным уравнением по методу наименьших квадратов (2):
Ь22 = 8,9 3 3 3 - 0,00 7 3 t (2)
I *
t 4
С
и
3 „
50 100 150
Время растяжения, сек
О 0,05
реформащш по ширине
0,1
а б
Рис. 3. Графики изменения ширины (а) и длины(б) ячеек, расположенных в поперечном сечении №22
Аналогично регистрировали изменение ячеек в продольном направлении (рис. 3б), которое описывали линейным уравнением (3)
122 = 0,92 21 + 0,00 1 5 t (3)
Средняя ошибка аппроксимации не превышала 3%.
Полученные линейные уравнения позволяют вычислять ширину, длину ячеек, их логарифмические деформации в любой момент времени, а также определять по уравнению (1) величину коэффициента анизотропии Я.
Коэффициент анизотропии Я от времени растяжения в различных сечениях
№ сечения Время испытания, сек 40 50 80 110 120
1 Деформация по ширине 0,0332 0,0417 0,0676 0,0942 0,1032
Деформация удлинения 0,0630 0,0782 0,1223 0,1646 0,1783
Коэфф. анизотропии 1,11 1,14 1,24 1,34 1,37
2 Деформация по ширине 0,0344 0,0432 0,0701 0,0977 0,1070
Деформация удлинения 0,0593 0,0735 0,1152 0,1552 0,1682
Коэфф. анизотропии 1,38 1,43 1,55 1.70 1,75
Используя описанную методику и полученные уравнения аппроксимации, коэффициент анизотропии можно определять в любом поперечном сечении образца. В качестве примера в данной работе определяли изменения коэффициента анизотропии в поперечном сечении №4 (Я4), которое находилось вблизи неподвижного захвата испытательной машины. Близость сечения №4 к захвату испытательной машины оказывала влияние на начальных этапах процесса растяжения на величину коэффициента анизотропии. Этот факт учли в дальнейшем при выборе и анализе поперечного сечения №22, лишённого этого недостатка.
Анализ результатов эксперимента. Регистрация изменения размеров ячеек в поперечных сечениях №4 и №22 позволила выявить увеличение коэффициента анизотропии Я исследуемого материала в процессе растяжения образца (табл.).
Графический (рис.4) и статистический анализ зависимостей коэффициентов анизотропии Я выявил общую тенденцию к росту в процессе растяжения, описываемую при аппроксимации линейной зависимостью от величины деформации. Как в сечении №22 (Я22 =1,1904ег+1,1218; средняя ошибка аппроксимации 5,4%), так и в сечении №4 (й4 = 3,3622£; + 1,1778). Это свидетельствовало о едином механизме, контролирующем развитие анизотропии в обоих сечениях образца. Некоторое различие в математическом описании развития анизотропии в них связывали с близостью сечения №4 к неподвижному захвату испытательной машины.
а б
Рис. 4. Изменение коэффициента анизотропии в сечениях № 22 (а) и №4 (б) от деформации при растяжении
Расчёт скорости деформации в сечениях образца №4 и №22. Скорость деформации определяли в сечениях №4 и №22 до момента образования шейки.
В сечении №22 деформация удлинения ряда ячеек начала активно развиваться через 30 сек. и на 80 сек. испытаний оказалась равной Ст=1п(1+ё)=1п(1,1071)=0,1017. В течении 50 сек. скорость деформации составляла ^22=0,1071/50сек=0,002035 с-1. В этот момент времени шейки на образце не наблюдали. Далее, в течении 80 сек. испытания скорость деформации в сечении №22 была равна ^22=0,1643/80 сек = 0,002054 с-1.
Полученные скорости деформации в сечении №22 до начала развития шейки и после её появления практически равны. Если бы поперечное сечение №22 находилось в области образования шейки, то в нём возникло бы трёхосное напряжённое состояние, при котором скорость деформации во времени увеличивается. Этого не наблюдали. Следовательно, сечение №22 находилось в области равномерных деформаций.
В сечении №4 деформация началась позже на 40 секунд и закончилась через 120 секунд, т.е. продолжалась 80 секунд. Скорость деформации в этом случае была равна ^4=0,1643/80сек=0,002054 с-1.
Сравнение скоростей деформации в сечениях №4 и №22 показало их равенство. Следовательно, в этих сечениях деформирование осуществлялось при линейном напряжённом состоянии.
Учитывая приведенное, определили скорость деформации удлинения всего образца ^обр при скорости перемещения подвижного захвата 5 мм/мин. Скорость деформации удлинения всего образца составила ^обр=0,01849 с-1.
1. В ходе испытаний на растяжение образцов порошкового сплава 1псопе1 718, изготовленного по АТ (БЬМ), определили абсолютные значения коэффициентов анизотропии (Ланкфорда) в их поперечных сечениях, находящихся на различном расстоянии от захватов испытательной машины.
2. Коэффициенты анизотропии в сравниваемых поперечных сечениях № 4 и №22 были одинаковыми, что свидетельствовало о равномерной деформации образца в них.
3. Установили сходный характер зависимостей, описывающих рост коэффициентов анизотропии в разных сечениях исследованных образцов с ростом нагрузки от величины деформации.
4. Определили скорости поперечной деформации в сечениях №4 и №№22. Установили равенство их абсолютных величин в процессе испытания (^4= ^22=0,002054 с-1) независимо от расположения на расчётной длине образца.
5. Определили скорость удлинения всего образца ^обр при скорости перемещения подвижного захвата 5 мм/мин ^обр=0,01849 с-1.
6. Разработанная и использованная в работе методика определения локализованной деформации и коэффициентов анизотропии, основанная на цифровой фото- и видеофиксации геометрии делительной сетки, нанесённой на поверхность образца, показала свою высокую точность и может быть рекомендована для проведения аналогичных исследований.
Благодарности. Представленные в данной статье исследования выполнены на средства гранта 2022 г. по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» по научному проекту: «Волновая деформация и ее взаимосвязь с ортотропией структуры и физико-механических свойств в изделиях селективного лазерного сплавления» (соглашение № 23-29-00433 от 13.01.2023 г.) (https://rscf.ru/project/Ne 23-29-00433/).
Список литературы
1. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченков В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинёв: Квант, 1997. 331 с.
2. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение,! 977. 423 с.
3. Ковка и штамповка. Справочник в 4-х томах/ Под ред. Е.И. Семёнова - М.: Машиностроение. - 2010. Т. 4. Листовая штамповка. 439 с.
4. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение, 1986.
5. Ларин С. Н., Платонов В. И., Коротков В. А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. №7. С. 83-87.
6. Коликов А.П., Романцев Б.А. Теория обработки металлов давлением. М.: МИСиС, 2015. 451 с.
7. Хван А. Д., Хван Д. В., Воропаев А. А. Пластическая анизотропия металлических сплавов // Металлы. 2020. № 3. С. 103-108.
8. Малышев А. Н., Кухарь В. Д., Черняев А.В., Коротков В. А. Определение плоскостной анизотропии листового проката с учетом влияния интенсивности деформации // Чёрные металлы. 2022. №2. С. 11-14.
9. Чуканов А.Н. Анизотропия деформации при послойном лазерном синтезе изделий // «Перспективные технологии и материалы». Матер. ВНПК с межд. уч., (Севастополь, 14-16.10.2020 г.), Научное издание. СевГУ. 222с., С. 169-174.
10. Чуканов А.Н. Анизотропия физико-механических свойств при послойном лазерном синтезе // «Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов», посвящ. 150-ю акад. А.А. Байкова: Сб. научн. статей МНПК. (18.09.2020 г); Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2020. 271 с. С. 244-247.
11. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В., Матвеева А.В. Машинное зрение в анализе волновых спектров деформации аддитивных изделий SLM-технологии // «Перспективные материалы науки, технологий и производства», Межд. научно-практич. конф. (24.05.2022 г.); Сб. научн. статей Юго-Зап. гос. ун-т. Курск: ЮЗГУ, 2022. 377 с. С. 325329.
12. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В., Матвеева А.В. Волновой характер деформации при растяжении изделий послойного лазерного синтеза // 7 ВНТК с межд. уч. «Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении (МТО-62)» (10-11.02. 2022 г.): Сб. научн. статей., Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2022. С. 206210.
13. Чуканов А.Н., Терёшин В.А., Цой Е.В., Матвеева А.В. Структура волнового спектра пластической деформации изделий ЖМ-технологии//ХУП Межд. научно-практ. конф. «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации».- Сб. научн. тр. (17-18.03.2022 г.). Юго-Зап. гос. ун-т, Курск: ЮЗГУ, 2022. 386 с. С. 369-372.
14. Деформация и напряжения при обработке металлов давлением. Применение методов Муар и координатных сеток / П.И. Полухин [и др.]. М.: Металлургия, 1974. 336 с.
15. Ренне И.П. Экспериментальные методы исследования пластического формоизменения в процессах обработки металлов давлением с помощью делительной сетки / И.П. Ренне. Тула.: ТПИ, 1970. 135 с.
16. Коротков В.А. Учет анизотропии механических свойств материала при расчетах технологических параметров процесса вытяжки : Автореферат дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. (05.16.05) / Тульск. политехн. ин-т. - Тула: [б.и.], 1973. 19 с.
17. ГОСТ 11701-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов. М.: Стандарты, 1984. 15 с.
18. Чуканов А.Н., Добровольский Н.Н., Цой Е.В., Яковенко А.А. Математические методы наблюдения волновых процессов при деформации изделий 3d технологии» // Известия Юго-Западного государственного университета. Техника и технологии. 2023. Т.13 (4). С. 32-42.
19. Чуканов А.Н., Цой Е.В., Яковенко А.А. Наблюдение волновых процессов при деформации изделий SLM технологии // Современные материалы, техника и технологии. 2023. №4(49). С. 28-33.
20. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1967. 340 с.
21. Чуканов А.Н., Цой Е.В., Яковенко А.А. Матвеева А.В. Микроструктура, механические свойства и волновые процессы при деформации образцов сплава 316L SLM-технологии//4 МНПК «Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов», посвященная памяти академика А.А. Байкова (СМП-04)». Сб. научн. тр. (15.09.2023 г.). Юго-Зап. гос. ун-т, Курск: ЮЗГУ, 2023. С. 174-181.
Чуканов Александр Николаевич, д-р техн. наук, доцент, вед. научн. сотр., alexchukanov@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого университет,
Коротков Виктор Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковенко Александра Александровна, канд. техн. наук, инженер-технолог, dispozicyal 00@mail. ru, Россия, Тула, ООО «Металлург-Туламаш»,
Цой Евгений Владимирович, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого университет,
Фролов Артём Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого университет
DETERMINATION OF THE ANISOTROPY COEFFICIENT AND LOCAL DEFORMATION RATES IN ADDITIVE ALLOYS A.N. Chukanov, V.A. Korotkov, A.A. Yakovenko, E.V. Tsoi, A.S. Frolov
This article describes the behavior of Inconel 718 powder heat-resistant alloy samples obtained by additive technology of selective laser fusion (SLM) during their deformation by stretching. The role of the technological anisotropy of the sample structure characteristic of SLM technology and its effect on the mechanical properties of finished products made of Inconel 718 alloy is analyzed. The equipment, methods of observation and measurement of local deformations in samples are described, implemented by pre-applying a dividing grid to a sample with subsequentfixation and mathematical analysis of its photo and video images. A statistical analysis of strain diagrams obtained under tension has been carried out. A method for determining the anisotropy coefficient (Lankford) R and the rate of localized deformation realized under loading in transverse and longitudinal sections of deformable samples is presented. The deformation rate and time ranges of the evolution of the anisotropy coefficient (Lankford) R are determined. An increase in the anisotropy coefficient of Inconel 718 powder alloy samples obtained using SLM technology was revealed with an increase in their deformation. This must be taken into account when developing technological processes for the production of responsible products from the studied material.
Key words: Inconel 718, SLM, anisotropy coefficient, strain rate.
Chukanov Alexander Nikolaevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, leading researcher, alexchukanov@yandex. ru, Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University.
Korotkov Viktor Anatolievich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, vak [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
Yakovenko Alexandra Aleksandrovna, Candidate of Technical Sciences, technologist, dispozicya100@mail. ru, Russia, Tula, Metallurg-Tulamash LLC.
Tsoi Evgeny Vladimirovich, post-graduate student, [email protected], Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical University.
Frolov Artiom Sergeevich. student, [email protected], Russia, Tula, L.N. Tolstoy Tula State Pedagogical
University.
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-229-230 РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ РИФЛЕНОЙ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ
С.С. Яковлев, Ю.С. Галкин, Я.В. Грибачев
Статья посвящена новому способу создания рифлёной поверхности на цилиндрических оболочках методом обработки металлов давлением. Подчеркивается, что существующие методы имеют ряд ограничений, в частности, по высоте получаемого изделия, что обусловлено ограниченным рабочим ходом пресса или длиной и металлоемкостью оснастки. В связи с этим, существует потребность в разработке новых способов и устройств для получения рифленых оболочек или труб с большой рифленой длиной. В работе предлагается новый способ рифления, который заключатся в совмещении процессов волочения и рифления, что позволяет получать относительно более длинные изделия за один рабочий ход. Описывается принцип работы и конструкция используемой оснастки, в частности, волоки с продольными клиновыми выступами на рабочем пояске. При протягивании цилиндрической оболочки через волоку происходит локальное редуцирование с одновременным формированием продольных рифлей на наружной поверхности. Внутренний диаметр оболочки при этом не меняется, а внешний диаметр по впадинам уменьшается на две высоты получаемых рифлей. Новый способ расширяет технологические возможности получения оболочек с рифлёной поверхностью и имеет преимущества перед существующими методами.
Ключевые слова: рифление, волочение, обработка металлов давлением, рифленая внешняя поверхность, цилиндрическая оболочка.
Обработка металлов давлением — это совокупность технологических процессов, при которых заготовке придается необходимая форма и размеры путем пластической деформации без нарушения ее сплошности. Метод широко применяется в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, авиастроение, судостроение и др. [1-4].
Существует множество способов рифления оболочек, при этом существуют как внешние, внутренние рифли, но и одновременное нанесение на обеих поверхностях [5-9]. Существующие способы имеют свои преимущества и недостатки, однако все они ограничены по высоте получаемого изделия, так как рабочий ход пресса или длина оснастки ограничены. Поэтому существует необходимость в создании новых способов и устройств для получения рифленых оболочек или труб в большой относительной длине.
Одним из методов для получения рифлёной поверхности на цилиндрических оболочках является метод, который широко используется для накатки пластическим деформированием и устройства с накатными роликами [10]. Накатывание рифлей проводят цилиндрическими роликами, свободно установленными на осях в специальных державках. Обработку выполняют на токарных, револьверных станках и автоматах при скоростях от 10 до 90 м/мин в
229
