CC BY
27
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.983
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),
С.С. Яковлев, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82,
mpf-tula@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА НОРМАЛЬНОЙ АНИЗОТРОПИИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК НА УСТОЙЧИВОСТЬ В ВИДЕ ОБРАЗОВАНИЯ СКЛАДОК
Выявлены закономерности влияния коэффициента нормальной анизотропии механических свойств трубных заготовок на устойчивость в виде образования складок.
Ключевые слова; анизотропный материал, пластичность, устойчивость, закономерности, критерий, деформация, напряжение, высота, толщина.
Технологические возможности многих процессов штамповки лимитируются потерей устойчивости заготовки второго типа при ее формоизменении, т.е. явлением волнистости, складок, гофров на участках заготовки, деформируемых при сжимающих или сжимающих и растягивающих напряжениях. Анализ потери устойчивости цилиндрической заготовки выполнен на основании статического критерия устойчивости. Сущность статического критерия устойчивости состоит в том, что рассматриваются состояния равновесия, бесконечно близкие к основному состоянию равновесия, т.е. при некотором значении нагрузки наряду с основной формой возможна другая форма равновесия, а именно, при несколько искривленной заготовке [1, 2].
Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения. Анизотропия механических свойств материала трубной заготовки может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением [3].
Принималось, что в начальной стадии потери устойчивости при осадке свободно опертой заготовки концы заготовки защемлены (рис. 1). Материал заготовки цилиндрически ортотропный, подчиняется условию текучести Мизеса-Хилла [3]. Напряженное и деформированное состояние цилиндрической заготовки до момента потери устойчивости заготовки принимается приближенно плоскими. Предложено выражение для определения критического напряжения [4], соответствующего потери устойчивости цилиндрической заготовки второго типа:
ъ x кр Ek
2 2 Б, + 5
h
2
3h
2
2
Яс2р4п 2
(1)
где Яср - радиус срединной поверхности исходной заготовки; Ek - каса-
/„„./(Ичг- а ^П-1 П-1
тельный модуль упрочнения (= ъ^о + А в^ ); Ek =-= АпС вх ;
hо, ^ - исходная и текущая высота цилиндрической заготовки; ^о, ^ - ис-
ходная и текущая толщина цилиндрическои заготовки.
а б
Рис. 1. Цилиндрическая оболочка: а - до деформирования; б - после потери устойчивости
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Здесь Ях и Яу - коэффициенты анизотропии в направлении главных осей анизотропии х и у соответственно;
2 (Их + ИхИу + Иу) (1 + Яу)
В
1
3 Ку КуКх +1 + Ку
2 (Ях + КхКу + уа + *у) № + 2 " 3 Яу(ЯуЯх + 1 + Яу) (2Яу + 1 )ЯХ '
2(Ях + Яу + ) 1 (ЯхЯу +Я$ + 2ЯЛ,+1 + Я£)
3Л1/2
3 4/2 1 + ^ +
1п(/7о / ; й = /?о/е8* ; 5 = ¿о^о / ^ •
В работе [3] предложено выражение для определения критической относительной высоты трубной заготовки, соответствующей потери устойчивости цилиндрической заготовки второго типа:
/;Л 2л2е3гхЯСХ) ,-
— =-
л/3
/д/[аю + ^Са(^)8;]4я2^с2рв28- - В(Ъ)ЕкВ2(Ъ)к% . (2)
Эта формула совпадает с формулой для определения /яр в случае изотропного материала.
Приведенные выше соотношения позволили установить влияние коэффициента нормальной анизотропии механических свойств исходной трубной заготовки на устойчивость в виде образования складок.
На рис. 2 приведены графические зависимости изменения величины
от степени деформации гх (при Г0=5О мм; мм; ц = 0,05) для
первого материала - а7о = 377,15М77а; ^ = 488,9М77а; а = 0,48 и второго материала - о^ = 194,19М77а; А = 275,11М77я; а = 0,256, . При следующих размерах трубных заготовок: ЯСр =50мм, £9 =4мм.
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением степени деформации гх устойчивость заготовки и, следовательно, величина /^о/^о уменьшается и достигнув минимума начинает незначительно возрастать в связи с увеличением толщины стенки заготовки и упрочнения материала. Уменьшение коэффициента нормальной анизотропии Я приводит к более устойчивому протеканию процесса осадки трубной заготовки. Полученные зависимости справедливы до /?о / Т^р < 6. При больших отношениях у заготовки начинают возникать две выпучины на расстоянии от
б
Рис. 2. Зависимость величины h0 / s0 от вx и R: 1 - материал; 2 - материал
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. Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей. М.: Машиностроение. 1973. 240 с.
2. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука. 1967. 984 с.
3. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
4. Яковлев С.С., Грязев М.В., Ремнев К.С. Критерий устойчивости
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
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 Кр = гк /Го. 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].
