Визначення температури деформації при зворотному видавлюванні Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ТЕХНОЛОГИ ОТРИМАННЯ ТА ОБРОБКИ КОНСТРУКЦ1ЙНИХ МАТЕР1АЛ1В

Список л^ератури

1. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

2. Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей ГТД. Лопатки турбины. Часть II. Монография. / В.А. Богуслаев, Ф.М. Муравченко, П.Д. Жеманюк и др. - Изд-во ОАО "Мотор Сич", 2003. -420 с.

Одержано 27.02.2006р.

Определен оптимальный метод получения из сплава Ti-25Al плотной и однородной структуры литых катодов для ионо-плазменного напыления износостойких и декоративных покрытий.

The optimal method of dense and homogeneous cast cathodes structure receiving using Ti-25 Al alloy for ionplasma sputtering was defined.

УДК 621.983

Канд. техн. наук В. I. Дубина, канд. техн. наук О. В. Явтушенко

Нащональний техшчний ушверситет, м.Запорiжжя

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ДЕФОРМАЦИ ПРИ ЗВОРОТНОМУ ВИДАВЛ ЮВАНН1

Розглядаеться теоретичне визначення температури деформацИ при зворотньому видавлюваннi на основi юнематично можливого швидюсного поля деформацИ.

При видавлювант великогабаритних порожнистих

D

деталей з ввдносними розмiрами

= 180 - 220

D h

= 3° -100 (h - товщина дна, S- товщина стшки, D

- дiаметр детал^ в метал^ що пластично деформуеть-ся, можутъ одночасно пропкати змщнювальш (за ра-хунок ступеня, швидкосп деформацп, геометрп шстру-менту) i роззмiцнювальнi (за рахунок початково! температури заготовки i температури, зумовлено! деформацieю металу) - процеси. Залежно вщ того, який з цих процеав переважатиме, стан металу або сплаву тд час деформацп буде рiзним.

Час процесу деформацп при великих швидкостях деформацп, характерних для видавлювання на криво-шипних пресах, складае 0,02-0,3 секунди (при швидкостях деформування 0,1-0,5 м/с i швидкостях деформацп 10-4-102 с-1).

У цьому випадку тепло, що видшилося в зразку, що деформуеться, внаслiдок теплового ефекту деформацп не встигае розсiюватися в навколишне середо-вище, температура металу, що деформуеться, зростае, а сам процес наближаеться до адiабатичного.

При цьому змша температури знаходиться в прямiй залежносп вiд ступеня i швидкостi деформацп.

При зворотному видавлюваннi великогабаритних деталей особливо важливо знати величини пластично! деформацп в рiзних об'емах металу, що дефор-муеться.

Для вирiшення поставленого завдання розглянемо модель руху металу (рис. 1).

Рис. 1. Модель руху металу, прийнята для аналiзу теплового ефекту при зворотному видавлюванн

S

© В. I. Дубина, О. В. Явтушенко 2006 р.

ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006

59

Розбиваемо об'еми деформiвного металу (рис. 1) на 4 зони:

1 i 2 - пластичш зони, 3 i 4 - жорстш зони Робота пластично! деформацп в зош 2 складаеться з двох складових: перша з них являе собою роботу частинок металу, що перемщаються з зони 3 в зону 2. На схемi рис.1 прийнято, що пуансон нерухомий, а заготовка разом з матрицею рухаеться зi швидшстю Уд. Пластичнi зони 1 i 2 вiддiленi вщ жорстких зон 3 i 4 площинами г = к та г = 0.

У процеа видавлювання високо! заготовки стала ста-дiя деформацп мае площину роздалу течп А'Б, що роз-даляе пластичнi зони 1 i 2 вщ жорстко! зони 3 (рис. 1). В процеа деформування висота жорстко! зони поступо-во зменшуеться до нуля.

Для простоти ршення задачi допускаемо, що в де-формiвному об'емi металу можна провести два само-стiйних потока частин А i В (рис. 1). Необхщно визна-чити середнiй час перебування елементiв (частинок металу) в кожнш зонi. Формули для визначення часу перебування потоку А в зош 1 (/) i в зонi 2 (/), час перебування потоку В в зош 2 (/В2), усереднене значен-

ня пластично! деформацп в кожнш зош (еА1, 8А2, 8В2),

усереднене значення пластично! деформацп для всьо-го об'ему деформування ет, величини швидкосп де-формацi! 8 т надаш в роботi [3]. Як вщомо, механiчна робота деформацi! в основному перетворюеться в теплову енерпю.

За ащабатичних умов усе тепло, що видшилося, в результат теплового ефекту деформацi! витрачаеться на тдвищення температури металу, що деформуеться. Зростання температури в елементарному об'емi тiла, що пластично деформуеться, за [1] буде дорiвнювати:

Л = Ь±

0 }Рс

(1)

де с - питома теплоемнiсть деформiвного металу; р - питома вага;

] - мехашчний еквiвалент теплоти; ст£ - напруга текучостi матерiалу, що деформуеться. У разi пластично! деформацп iз змiцненням слiд враховувати зм^ ст £ . Вплив змщнення на величину ст £, дшчу по всьому об'ему обласп, що деформуеться, приблизно може бути враховано замiною у формулi (1) напруги текучостi - ст £ середшм для вог-нища деформацi! значениям напруги текучосп - стт, визначуваним виходячи з усереднено! (середньозваже-но!) пластично! деформацп е т , або по середнiй лога-рифмiчнiй деформацi!:

1 Р

е = 1п— ,

I

де Р - площа робочого отвору матрицц I - площа робочого торця пуансона.

(2)

При використанш ступенево! залежностi напруги текучосп вщ величини деформацi!, середне за об' емом тдвищення температури металу, що деформуеться, з урахуванням змiцнения буде дорiвнювати:

д/ = -стт. е JP с

де ет - усереднена за об'емом (середньозважена) пластична деформащя, визначувана рiвияниями на-веденими в робоп [3], або за номограмою, поданою на рис. 2;

ст т - iстинна напруга текучостi, визначувана за формулою:

стт = с-е" або, стт = с-(В + е)п; (4)

С, В, п - константи, визначенi з дослщв на одно-вiсне розтягування або стиснення, п = 0,1-0,5; В = 0-0,3 [1-3];

Б - дiаметр матриш, ё - дiаметр пуансона.

ю ну Ш2 шз т 1сб к~& ш юв Ю9 „ р

Рис. 2. Графки змiни усередненоТ пластично! деформацп при зворотному видавлюванн залежно вщ вiдношення

Повна температура металу, що деформуеться, буде дорiвиювати:

1т = 10 + Д/т :

(5)

де /0 - початкова температура заготовки.

Зростання температури деформiвного металу зна-ходиться у прямiй залежносп вiд усереднено! величини пластично! деформацп для всього об'ему обласп.

Як видно з графМв (рис. 2), для великих ступеней деформацп зона 2 штатного впливу на збшьшення величини середньозважено! пластично! деформацп для

МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕС1В В МЕТАЛУРПТ ТА МАШИНОБУДУВАНН1

всього об'ему областi деформацп не мае, тому що !! об'ем у 10-100 разiв менший вщ зони 1.

Так, наприклад при зворотному видавлюваннi стакана дiаметром 85 мм, товщиною стiнки £ = 0,5 мм, об'ем металу, що тдлягае деформацп в зош 1, у 45 разiв бшьший нiж у зонi 2. Це означае, що тепло, що виднеться внаслщок пластично! деформацi! металу в зош 2, буде мало впливати на зм^ усереднено! тем-ператури всього деформiвного металу.

Висновок

Знаючи температуру деформацi! металу, величини ступеня деформацi! i швидкостi деформацi!, можна

точнiше визначити iстинний onip деформацп, зусилля видавлювання i правильно вибрати вщповщне облад-нання.

Список л^ератури

1. Johnson W., Kudo H. The Mechanics of Metal Extrusion Manchester University Press, 1962. - 287 с.

2. Johnson W., Mellor P. Phsticity for Mechanical Engineers, von Nostrand, London, 1962. - 340 с.

3. Дубина В. И. Исследование энергоемкости штамповки полых изделий при обратном выдавливаниим и вытяжке на кривошипных прессах, Автореферат кандидатской диссертации, ХАИ, 1966. - 17с.

4. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1977. -423 с.

Одержано 14.03.2006 р.

Рассматривается теоретическое определение температуры деформации при обратном выдавливании на основе кинематически возможного скоростного поля деформации.

The deformation temperature's theoretical definition during reverse pressure based on cinematically possible fields of deformation is studied.

ISSN 1607-6885 Новi матерiали i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006 61