Предельные возможности деформирования при раздаче анизотропных трубных заготовок Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

трубной заготовки из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 5. С. 3-11.

M.V. Gryazev, K.S. Remnev, S.S. Yakovlev

INFLUENCE OF FACTOR OF NORMAL ANISOTROPY OF TRUMPET PREPARATIONS ON STABILITY IN THE FORM OF FORMATION OF FOLDS

Regularities of influence of factor of normal anisotropy of mechanical properties of trumpet preparations on stability in the form of formation of folds are revealed.

Key words; anisotropic material, plasticity, stability, regularities, criterion, deformation, tension, height, thickness.

Получено 20.07.12

УДК 621.983

С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82,

mpf -tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

М.В. Грязев, д-р техн. наук, проф., ректор, (4872) 35-14-82,

mpf -tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

К.С. Ремнев, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-14-82,

mpf-tula@rambler.ru, (Россия, Тула, ТулГУ)

ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРИ РАЗДАЧЕ АНИЗОТРОПНЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК

Приведены результаты теоретических исследований предельных возможностей формоизменения операции раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств, коническим пуансоном.

Ключевые слова: анизотропия, раздача, напряжение, деформация, разрушение, пуансон, матрица, труба.

В работе [1] рассмотрена операция раздачи трубной заготовки коническим пуансоном с углом конусности а (рис. 1) и коэффициентом раздачи Kр = гк / rQ. В основу анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, основанный на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений на границах участков, а также изменения направления течения материала [2].

Р

У

Л V 1

- 1

а Й > // а?-

Г *

%

с Г0 *

Рис. 1. Схема раздачи трубной заготовки коническим пуансоном

Р

Рис. 2. Схема раздачи трубной заготовки коническим пуансоном с образованием цилиндрической части

Предполагалось, что процесс раздачи трубной заготовки протекает в условиях плоского напряженного состояния (а 2 = 0), на контактной границе реализуется закон трения Кулона. Материал принимается несжимаемым, изотропно упрочняющимся, обладающим цилиндрической анизотропией механических свойств, для которого справедливо условие текучести Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического течения [3].

Полученные соотношения для определения деформированного и напряженного состояний, силовых режимов операции раздачи анизотропных трубных заготовок позволили установить предельные возможности процесса.

Предельные величины коэффициента раздачи Krp) при раздаче

трубных заготовок коническим пуансоном могут ограничиться допустимым изменением толщины стенки заготовки (по техническим условиям) и локальной потерей устойчивостью заготовки.

Предельные возможности формоизменения оценены из условия,

что максимальная величина осевого напряжения на стенку, не превышала величины напряжения а^р:

ар тах

ар тах

<

аsр

передающегося

(1)

а также по критерию локальной потери устойчивости анизотропного упрочняющегося материала, полученного на основе критерия положительности добавочных нагрузок, для плоского напряженного состояния заготовки

[4]

1_ (Л<з]

г

у1ар-2арвт + авт2

1_ <Л<51

(2)

г

]/ар-2арвт + авт2

где

реф___ зяескр + 1)____ 3(Яв + 1)Яр

ср

Ср ' ар 2<Кр + д9 + Дрл9) • "6 2(йр + Яе + Дрй9)

= 2(йр + ; = ^Р " 2аРвИ + "ви2 ;

°вср' арср " сРеДние напряжения в очаге деформации, причем на участке, где <79 > 0; а5р - сопротивление материала пластическому деформированию в условиях плоского напряженного состояния при заданной величине изменения начальной толщины стенки заготовки; и - коэффициенты анизотропии.

В расчетах принималось = о,2р ■ Эта величина напряжения

а0,2р соответствует условию, что при р = г0, £ = ^0,

Неравенства (1) и (2) не разрешаются в явном виде относительно предельного коэффициента раздачи К^, поэтому зависимости предельного коэффициента от геометрии инструмента и условий трения на инструменте устанавливались путем численных расчетов по этому неравенству.

Результаты расчетов предельных возможностей формоизменения по приведенным выше условиям деформирования представлены на рис. 6, откуда видно, что предельные возможности формоизменения при раздаче трубных анизотропных заготовок ограничиваются первым условием деформирования.

Здесь кривые 1 и 2 соответствуют величинам коэффициентов раздачи К^, вычисленным по критерию локальной потери устойчивости (2)

и максимальной величине осевого напряжения

°ртах

соответственно.

Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 08кп и алюминиевого сплава АМгб со следующими механическими характеристиками и геометрическими размерами трубной заготовки (г0=50 мм; ¿о =4 мм; ц = 0,05;

Ъ = + Вг?): сталь 08кп - сю =377,15 МПа; 5 = 488,9 МПа; т = 0,48;

61

Rp = 0,817, Я0 = 0,783; алюминиевый сплав АМг6 - а/0 = 194,19 МПа; B = 275,11 МПа; m = 0,256 ; Rp = 0,67; Яе = 0,54 [4].

1,72

1,68

1,64

КпР

р 1,6

1,56

1,52

—

2

10

15

а

а

20 градус

30

КТ

Р

1,55 1,54 1,53 1,52 1,51 1,5 1,49 1,48 1,47 1,46

10

■V

/

15

20

а

б

градус зо

Рис. 1. Графические зависимости изменения Krp) от а: а - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМг6

Как и при исследовании силовых параметров процесса раздачи трубной заготовки, выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах 15... 18°, соответствующие максимальной величине предельного

коэффициента раздачи Krp).

Приведенные выше соотношения могут быть использованы для оценки предельных возможностей деформирования операции раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

Работа выполнена по государственным контрактам в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические

кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы и грантам РФФИ.

Список литературы

1. Яковлев С.С., Грязев М.В., Ремнев К.С. Силовые режимы операции раздачи анизотропных трубных заготовок // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 8. С. 70-78.

2. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов; В.А. Голенков, С.П. Яковлев, С.А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь // под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.

3. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов Кишинев: Квант. 1997. 331 с.

4. Яковлев С.С., Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.

S.S. Yakovlev, M.V. Gryazev, K.S. Remnev

LIMITING POSSIBILITIES OF DEFORMATION AT DISTRIBUTION OF ANISOTROPIC TRUMPET PREPARATIONS

Results of theoretical researches of limiting possibilities of a formoizmeneniye of operation of distribution of the trumpet preparations possessing cylindrical anisotropy of mechanical properties, are given by a conic punch.

Key words: anisotropy, distribution, tension, deformation, destruction, punch, matrix,

pipe.

Получено 20.07.12