close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3687.Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов [монография]

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
О.В. ПИЛИПЕНКО
ОБЖИМ И РАЗДАЧА
ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ТУЛА 2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Орловский государственный технический университет
О.В. Пилипенко
ОБЖИМ И РАЗДАЧА ТРУБНЫХ
ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Под редакцией д-ра техн. наук
СП. Яковлева
Издательство ТулГУ
Тула 2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 539.374; 621.983
Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных ма­
териалов: монография / О.В. Пилипенко - Тул. гос. ун-т. Тула, 2007. - 150 с.
ISBN 978-5-7679-1131-8
В монографии приведены результаты теоретических и эксперименталь­
ных исследований процессов обжима и раздачи трубных заготовок из анизо­
тропных материалов. Изложены математические модели процессов обжима и
раздачи трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией меха­
нических свойств. Предложены условие устойчивости трубной заготовки в пла­
стической области в виде образования симметричных складок на основе стати­
ческого критерия устойчивости и условие потери устойчивости в виде гофров в
очаге деформации при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала
на основе энергетического метода. Установлено влияние анизотропии механи­
ческих свойств материала, технологических параметров, геометрии рабочего
инструмента, условий трения на контактной поверхности заготовки и инстру­
мента на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы, пре­
дельные возможности формообразования процессов обжима и раздачи трубных
заготовок. Приведены результаты теоретических исследований совмещение
операций обжима и раздачи трубных заготовок из анизотропных материалов.
На основе исследований разработаны рекомендации по проектированию техно­
логических процессов обжима и раздачи трубных заготовок, даны примеры
внедрения новых технологических процессов на предприятиях страны.
Предназначена для научных работников и специалистов в области меха­
ники деформируемого твердого тела, обработки металлов давлением и техноло­
гии машиностроения, а также может быть полезна студентам и аспирантам тех­
нических вузов.
Рецензент:
д-р техн. наук, проф. А.Г. Овчинников, ГОУ ВПО «Москов­
ский государственный технический университет имени
Н.Э. Баумана».
© О.В. Пилипенко, 2007
ISBN 978-5-7679-1131-8
© Издательство ТулГУ, 2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Современные тенденции развития различных отраслей промыш­
ленности характеризуются резким повышением требований к качест­
ву и эксплуатационным свойствам изделий при снижении себестои­
мости их производства. Это стимулирует разработку высокоэффек­
тивных технологий, отвечающих указанным требованиям и реали­
зующих экономию материальных и энергетических ресурсов, трудо­
вых затрат. Процессы обработки металлов давлением (ОМД) отно­
сятся к числу высокоэффективных, экономичных способов изготов­
ления металлических изделий.
В точном машиностроении, автомобиле-, судо-, самолето-, раке­
тостроении, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении и
в других отраслях получили широкое распространение различного
рода трубопроводные системы. К важнейшим элементам таких кон­
струкций относятся концентрические осесимметричные переходники,
позволяющие осуществлять стыковку труб разного диаметра. К ним
предъявляются повышенные требования по механическим характери­
стикам, размерной точности и качеству поверхности. Значительной
экономии металла в штамповочном производстве, при их изготовле­
нии, можно добиться за счет применения трубной заготовки вместо
листовой заготовки. При этом коэффициент использования металла
повышается в несколько раз и соответственно уменьшается обработка
резанием.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Трубный прокат, подвергаемый штамповке, обладает анизотро­
пией механических свойств, обусловленной маркой материала и тех­
нологическими режимами его получения. Анизотропия механических
свойств материала трубной заготовки может оказывать как положи­
тельное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание тех­
нологических процессов обработки металлов давлением, в частности
операций обжима и раздачи.
Штамповка деталей из трубной заготовки операциями обжима и
раздачи недостаточно широко применяется в промышленности. По­
этому многие производственные детали, для изготовления которых
было бы рационально применение трубной заготовки, в настоящее
время все еще получают традиционными способами, что требует
большой трудоемкости, больших ресурсо- и энергозатрат, снижает
качество и производительность, увеличивает себестоимость изделий.
При разработке технологических процессов обжима и раздачи
трубных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией ме­
ханических свойств, в настоящее время используют эмпирические за­
висимости из различных справочных материалов, а также результаты
теоретических исследований, в которых не в полной мере учитыва­
ются механические свойства материала. Во многих случаях это при­
водит к необходимости экспериментальной отработки процессов об­
жима и раздачи, что удлиняет сроки подготовки производства изде­
лия.
В связи с этим большой практический и научный интерес пред­
ставляют разработка и исследование технологических процессов, ос­
нованных на использовании операций обжима и раздачи трубных за­
готовок. Поэтому создание научно обоснованных, инженерных мето­
дик расчета подобных процессов является актуальной, крупной науч­
но-технической задачей, внедрение которых вносит значительный
вклад в ускорение научно-технического прогресса,.
Проблема повышения качества и точности осесимметричных
деталей остро стоит перед всеми предприятиями, которые имеют
листоштамповочное производство.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ
И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССОВ ОБЖИМА И РАЗДАЧИ
ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
1.1. Теоретические н экспериментальные исследования операций
обжима и раздачи трубных заготовок
Рассмотрению операций обжима и раздачи посвящены труды
многих исследователей, работающих как в области обработки метал­
лов давлением, так и в области теории пластичности.
В работах [79, 80] Н.Н. Малинин с помощью теории пластиче­
ского течения получил зависимости для определения напряжений в
параметрическом виде в случае установившихся процессов деформи­
рования трубы коническим инструментом. Решение выполнено с ис­
пользованием условия пластичности Губера - Мизеса, с учетом тре­
ния заготовки по инструменту и изменения толщины в процессе де­
формирования. В работе [24] дано обобщение для упрочняющегося
материала с произвольной диаграммой растяжения, а в [23] приведе­
но решение, полученное с использованием условия пластичности
Треска-Сен-Венана. При этом исходные свойства заготовок принима­
лись постоянными.
В работах В.В. Соколовского [129, 130] приводятся решения ус­
тановившегося и неустановившегося процессов волочения тонко­
стенной трубы через коническую матрицу. Решение выполнено без
учета трения в рамках теории пластического течения с условием те5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
кучести Губера - Мизеса и с линейным условием текучести, предло­
женным В. Прагером [110].
В решении ГЛ. Смирнова-Аляева и Г.Я. Гуна [127], полученном
с использованием приближенного метода, разработанного авторами
на основе теории вязко-пластического течения [128], дан вывод фор­
мулы для расчета толщины стенки при безоправочном волочении
труб, получены зависимости для определения силы и деформации
при обжатии, раздаче и волочении тонкостенных труб. Решения
справедливы для любой формы инструмента, однако вычисления
весьма трудоемки.
Поле напряжений при обжиме заготовки конусным инструмен­
том с учетом изменения толщины стенки в очаге деформации опреде­
лено А.А. Ильюшиным по деформационной теории пластичности с
условием пластичности Треска. Решение получено без учета трения и
упрочнения [61].
Перечисленные решения, несмотря на их научную ценность, не
находят широкого применения из-за относительной сложности.
Наиболее приемлемы для практического использования зависи­
мости напряжений от основных технологических факторов для опе­
раций обжима и раздачи, полученные совместным решением уравне­
ний равновесия с условием пластичности Треска. Так, используя ли­
нейную аппроксимацию кривой упрочнения, Е.А. Попов получил
формулу для определения меридионального напряжения, возникаю­
щего при обжиме трубной заготовки в конической матрице [102]. Это
выражение позволяет определить величину меридионального напря­
жения, действующего в стенках недеформируемой части заготовки, с
учетом формоизменения, влияния трения, изгиба и спрямления на
входе в матрицу, упрочнения, а также изменения толщины заготовки,
при обжиме в конической матрице без образования цилиндрического
пояска. В тех случаях, когда желательно повысить точность расчетов,
влияние изменения толщины заготовки и упрочнения учитывается
аналогично тому, как это было принято при анализе операций листо­
вой штамповки.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
Анализ операции обжима трубной заготовки, имеющей исход­
ную переменную вдоль оси толщину стенки, выполнил В.И. Оцхели
[91]. Ему удалось решить и обратную задачу - найти исходный закон
распределения толщины заготовки, при обжиме которой будет полу­
чено изделие с равномерной толщиной стенки.
Задача о распределении напряжений при раздаче труб, имеющих
исходную переменную вдоль оси толщину стенки, решена В.И. Ер­
шовым и О.В. Поповым. При этом закон распределения толщины
стенки заготовки задавался в виде линейной функции. Проинтегриро­
вав уравнение равновесия совместно с условием пластичности, они
получили формулу для определения меридионального напряжения
[108].
Прием по заданию закона изменения толщины стенки заготовки
использует О.В. Попов при рассмотрении вопросов получения тонко­
стенных деталей с переменной толщиной стенки [106,107]. Им выде­
ляется три основных типа утолщения при обжиме: клиновидное, па­
раболическое и синусоидальное.
Этот прием по определению напряженного состояния в заготов­
ках, имеющих исходную переменную толщину стенки, следует при­
знать продуктивным. Им можно пользоваться и для учета изменения
толщины заготовки в процессе деформирования. Для этого, как ука­
зывает Е.А. Попов, достаточно задать закон изменения толщины, не
оговаривая причины, его вызвавшие [102, 133].
Авторы работ [91, 104] рассмотрели операцию обжима с учетом
объемности схемы напряженного состояния. Контактная зона очага
деформации делится на две части, отличающиеся записью условия
пластичности. Зная распределение напряжений, можно через уравне­
ние связи, в случае монотонного процесса, определить параметры
формоизменения заготовки и, в частности, получить формулы для
расчета утолщения заготовки в очаге деформации в любой момент
деформирования.
Из двух условий монотонности процесса деформирования мате­
риального элемента, неизменности направления главных осей скоро7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
;тей деформации и постоянства соотношения главных компонентов
скоростей деформации [90, 125, 126] в операциях обжима и раздачи,
выполняется лишь первое. Поэтому используются дополнительные
допущения. Для неустановившихся процессов деформирования уста­
новлено [90, 142], что изменение отношения S/SQ для каждого мате­
риального элемента заготовки за время процесса деформирования не­
велико, поэтому эти процессы можно признать квазимонотонными.
С учетом этих соображений Е.А. Поповым предложена методи­
ка расчета формоизменения, отличающаяся простотой расчетов и на­
глядностью полученных зависимостей [90, 102]. Выражение, харак­
теризующее изменение толщины заготовки в очаге деформации, попучены из уравнения связи. При этом значение показателя степени
определяется по теореме о среднем значении функции. Эти формулы,
несмотря на свою простоту, имеют в некоторых случаях достаточно
высокую точность, что неоднократно отмечалось во многих работах.
Точность других, более сложных формул [141], не намного превыша­
ет точность полученных формул.
В работах [4, 143] показано несущественное влияние упрочне­
ния материала на величину деформаций заготовки в процессе дефор­
мирования в операциях обжима и раздачи, в частности, на изменение
толщины стенки. Что касается изменения длины образующей заго­
товки при обжиме и раздаче, то это наиболее слабое звено имеющих­
ся методов расчета заготовки. Обычно это изменение или задается
осредненными эмпирическими коэффициентами, или определяется из
условия постоянства объема. Так М.Н. Горбунов, рассматривая опе­
рацию раздачи, принимает, что заготовка после деформации имеет
толщину, изменяющуюся по линейному закону от начальной в на­
чальном сечении до конечной на кромке [34 - 36]. Это позволило ему
из условия постоянства объема получить формулу для определения
длины заготовки.
Аналогично в работе [3] подучены зависимости для обжима. В
ряде случаев при расчетах считается, что длина заготовки не изменя­
ется и расчет ведется по условию постоянства площади поперечного
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
сечения. В работе [69] зависимости для определения длины обра­
зующей в операциях обжима и раздачи также получены при исполь­
зовании условия постоянства объема деформируемого металла.
В работе [117] установлено, что при деформировании трубной
заготовки без ограничения одной из операций происходит уменьше­
ние длины образующей заготовки на величину до 10... 12 % от перво­
начальной длины. За счет изменения соотношения степеней обжима и
раздачи можно управлять изменением длины образующей деформи­
руемой заготовки (уменьшать или увеличивать) в пределах +10...12 %
от первоначальной длины. В условиях горячей деформации измене­
ние длины образующей не зависит от свойств материала и относи­
тельной толщины стенок (исследован диапазон so /DQ = 0,03...0,09).
В результате анализа экспериментальных исследований процес­
са горячей штамповки плоских фланцев из трубных заготовок пред­
ложена зависимость для определения конечного значения толщины
стенки краевых частей заготовки, учитывающая совокупность реаль­
ных факторов, влияющих на процесс деформирования [73].
Возможность и эффективность использования операций обжима
и раздачи в технологических процессах в значительной степени зави­
сит от величины допустимого формоизменения. Так как при обжиме
материал заготовки находится в условиях двухосного неравномерно­
го сжатия в осевом и окружном направлениях, то технологические
возможности процесса ограничиваются потерей устойчивости заго­
товки.
Аверкиевым Ю.А. экспериментально установлено два вида по­
тери устойчивости [2, 5]. При соотношении размеров
—^-100 > 2,5...3,0 заготовка теряет устойчивость в зоне передачи силы
А)
с образованием поперечных (по отношению к оси изделия) складок.
Для заготовок, у которых -2-100 < 2,0...2,5, потеря устойчивости на-
А>
ступает в виде продольных складок в зоне пластической деформации.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Аналогичные результаты получены В.И. Фроловым [135, 136]. Кри­
тическое напряжение ст^ рекомендуется определять по формуле
А.С. Вольмира [27].
Большое внимание изучению процессов обжима и раздачи труб
уделено в работах М.И. Горбунова. В частности, для процесса обжи­
ма в конической матрице [36] указываются три причины ограничения
этого процесса: потеря устойчивости заготовки в осевом направлении
с образованием складки на недеформированной части трубы в зоне
передачи силы; потеря устойчивости заготовки в окружном направ­
лении с образованием складок вдоль образующей в конической час­
ти; выворот труб во внутрь.
Приравняв силы, необходимые для обжима в конической мат­
рице и критическую силу, равную произведению предела текучести
на величину площади сечения заготовки, М.Н. Горбунов определяет
предельное значение коэффициента обжима.
Кроме этого, в работе [36] показано на основании эксперимен­
тов, что появление складок вдоль образующей зависит от степени де­
формации, угла конусности и относительной толщины заготовки.
Значение критических деформаций, при которых наступает потеря
устойчивости, практически не зависит от свойств материала.
В работе [36] указано, что, начиная с некоторых углов конусно­
сти, заготовка при ее заталкивании в матрицу, полученный началь­
ный изгиб не спрямляется, а продолжает заворачиваться внутрь по
радиусу свободного изгиба. Критический угол конусности, выше ко­
торого заготовка не спрямляется, по опытным данным лежит в диапа­
зоне 50...55° . Значение критического угла довольно устойчиво, не
зависит от свойств материала и в малой степени зависит от толщины
и диаметра заготовки. Дальнейшее исследование этого вопроса про­
водится в работе [38].
В работе [63] экспериментально определены условия гофрообэазования в окружном направлении при обжиме низких тонкостен­
ных колец коническим пуансоном с углом конусности а = 45°. Пока10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава I. Современное состояние теории и технологии ...
зано, что при двухпереходном процессе деформирования для колец
из малоуглеродистых сталей гофрообразование возможно только на
первом переходе, и основными факторами являются относительные
толщина и высота исходных заготовок.
В работе [89] разработана математическая модель обжима кон­
цов труб по жесткому пуансону заданного радиуса. Представлены не­
которые
результаты
численного
расчета
напряженнодеформированного состояния в процессе формирования конца трубы
сферической формы. Анализ численных расчетов позволил сделать
допущения, при которых построено аналитическое решение нелиней­
ной краевой задачи о сферическом движении материала для случая
Сен-Венана-Мизеса.
Автором работы [123] было предложено решение задачи, со­
стоящей в повышении эффективности изготовления трубчатых дета­
лей с переменным диаметром и толщиной стенки в результате ис­
пользования операции обжима с утонением. Теоретические исследо­
вания процесса обжима с утонением выполнены с использованием
основных положений механики сплошной среды и теории пластично­
сти изотропно-упрочняющегося тела. Анализ напряженного и дефор­
мированного состояний заготовки осуществлен методом конечных
элементов.
Авторами работы [78] на базе теории осесимметричного дефор­
мирования изотропных тонкостенных цилиндрических заготовок по­
лучены зависимости для определения предельной степени деформа­
ции и технологической силы, на основе которых разработана техно­
логия обжима корпуса огнетушителя и спроектирован рабочий инст­
румент.
В работах [19, 65 - 67] исследуется аналогичное явление, возни­
кающее при раздаче труб. Указывается правомочность распростране­
ния полученных результатов в соответствии с методом подобия на
трубы большего диаметра.
Строгий анализ потери устойчивости выполнен А.А. Бебрисом
[19]. На основе теории локальности деформации он создал методику
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
расчета устойчивости заготовки в формоизменяющих операциях лис­
товой штамповки и, в частности, операции обжима. Однако получен­
ные им результаты сложны в обращении и требуют хорошей матема­
тической подготовки.
Путям повышения устойчивости заготовок в формоизменяющих
операциях посвящена работа А.Г. Пашкевича и М.Ф. Каширина [92].
Эти авторы экспериментально исследовали три возможных схемы нагружения зоны передачи силы: свободное осевое сжатие, сжатие с ог­
раничением по внутренней поверхности, сжатии с ограничением по
внешней поверхности. Авторами установлено, что уменьшение опас­
ности потери устойчивости цилиндрических трубных заготовок в
процессах штамповки осевой силой деформирования возможно при
использовании в штампах обойм, ограничивающих зону передачи- си­
лы по внешней поверхности. Эффективность применения обойм воз­
растает с увеличением относительной толщины заготовок. Примене­
ние внутренних ограничивающих вкладышей эффекта увеличения
несущей способности оболочек не дает. Логическое продолжение
этих исследований отражено в работах [111, 112], где рассмотрено
действие жестких и эластичных прижимов.
На слабую зависимость устойчивости заготовки от механиче­
ских свойств материала, при обжиме в конической матрице, особенно
в его начальной стадии, указывается в [10]. Интересно также реше­
ние, выполненное на основе энергетического критерия устойчивости
[93]. В неявном виде получена зависимость предельного коэффици­
ента обжима от относительной толщины заготовки, угла конусности
и механических свойств материала.
Критическая степень деформации при раздаче регламентируется
[7] одним из двух видов локальной потери устойчивости: складкооб­
разованием у основания заготовки или появлением шейки на одном
или одновременно на нескольких участках кромки деформированной
части заготовки, приводящий к, разрушению - трещине. Появление
того или иного вида дефекта зависит от механических свойств мате­
риала заготовки, ее относительной толщины, угла наклона образую12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
щей пуансона, условий трения и условий закрепления заготовки в
штампе.
Глазковым В.И. экспериментально доказано отличие макси­
мальной величины удлинения кромки заготовки при раздаче от отно­
сительного удлинения при линейном растяжении стандартного об­
разца [30, 31]. Из анализа результатов экспериментов, проведенных
на заготовках из различных алюминиевых, титановых сплавов и ста­
лей, получено выражение для определения предельного коэффициен­
та раздачи.
Ренне И.П. и Каюшин В.А. в результате экспериментальных ис­
следований установили [116], что величина допустимой степени раз­
дачи кромки трубной заготовки в большей степени зависит от меха­
нических свойств материала заготовки и в меньшей степени от ко­
нусности пуансона и относительной толщины стенки заготовки.
В работах [105, 145] на основе схематизации процесса локализа­
ции деформации, создана рабочая модель процесса раздачи трубной
заготовки конусным пуансоном, позволившая получить аналитиче­
ское решение задачи по отысканию предельной степени деформации,
и соответственно определить максимально допустимый диаметр по
кромке заготовки.
Критический коэффициент раздачи, определяемый моментом
начала складкообразования, найден автором [7] из условия равенства
наибольшего по очагу деформации радиального сжимающего напря­
жения критическому напряжению a&j. Предложено несколько инте­
ресных методик для определения предельных деформаций, в частно­
сти при раздаче цельных и сварных труб [6].
Для увеличения предельно допустимых величин окружных де­
формаций, предшествующих разрушению кромки, и снижения силы в
некоторых случаях практикуют нагрев заготовки в очаге деформации
[69].
С целью повышения качества и снижения расхода металла при
изготовлении различных деталей запорных клапанов авторами рабо­
ты [148] был проведен комплекс исследовательских и внедренческих
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжин и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
работ по переводу на штамповку деталей типа втулок с фланцами
(фланцевые переходы), раструбов (переходов). Ранее детали изготав­
ливались из поковки. Авторами предлагается технология изготовле­
ния из трубной заготовки путем последовательной раздачи фланца за
три перехода и раздачи конической части перехода. Раздача фланца
ведется с нагревом верхней (деформируемой) части трубной заготов­
ки.
В статье [32] рассмотрены процессы обжима, раздачи и раздачи
с утонением. Приведены формулы для расчета исполнительных раз­
меров рабочего инструмента по общепринятой методике проектиро­
вания штампов и методике, позволяющей увеличить точность попе­
речных размеров на 1...3 квалитета.
Значительно увеличить допустимую степень формоизменения
можно применением силовой и термической интенсификации [54, 62,
64, 115]. Силовая интенсификация, которая характеризуется дополни­
тельным силовым воздействием на очаге деформации, может умень­
шить или совсем ликвидировать локализацию деформаций по кромке,
которая особенно опасна при раздаче сварных заготовок из-за ослаб­
ления околошовной зоны. Сила подпора может быть обеспечена не­
подвижным упором, расположенным на пуансоне, предварительно
вывернутой кромкой заготовки, подвижным кольцом. Наиболее эф­
фективно подвижное кольцо, которое раздается перед заготовкой и
подпирает ее кромку [109]. При этом создается дополнительное на­
пряжение подпора сти, которое оказывает влияние на распределение
напряжений и деформаций [37]. К сожалению, неопределенность ве­
личины напряжения подпора снижает ценность полученных зависи­
мостей.
Увеличение суммарного коэффициента формоизменения можно
добиться за счет совмещения операций. Проведение операции обжи­
ма совместно с раздачей может вдвое увеличить коэффициент фор­
моизменения за один рабочий ход и, следовательно, вдвое повысить
производительность труда. При помощи такого совмещения можно
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
изготовлять конические детали, имеющие большой перепад по диа­
метру, а также плоские шайбы, диски.
Большинство работ, посвященных исследованию этого процес­
са, носит экспериментальный характер. Здесь следует в первую оче­
редь отметить работы В.Н. Фролова [135 - 137]. В них показано, что
суммарный допустимый коэффициент формоизменения практически
равен произведению допустимых коэффициентов отдельных опера­
ций. Раздача трубы при свободном протекании процессов опережает
ее обжим.
В работе [135] предлагается проводить технологические расчеты
в два этапа. Предварительный этап включает: определение суммарно­
го коэффициента формоизменения; выбор диаметра DQ И толщины
s
0 трубы по ГОСТ; нахождение коэффициентов обжима и раздачи и
проверка возможности их осуществления при данной относительной
толщине стенки заготовки.
Окончательный расчет включает проверку допустимости утоне­
ния стенки в зоне раздачи. Этот расчет является весьма приближен­
ным, что обусловливает сложность его использования на практике.
В работе [149] Д.С. Львов, Ю.Л. Рождественский, исследуя про­
цесс деформирования сварных цилиндрических заготовок, показыва­
ют, что при качественной сварке прочность металла в зоне сварного
шва не ниже прочности основного металла. В полученной совмещен­
ным процессом заготовке зоны обжима и раздачи четко разграничи­
ваются по нейтральному сечению, определяемому размером £>п. Ис­
следуя распределение толщины стенки вдоль образующей, они уста­
новили, что изменение толщины в зоне раздачи определяется кривой
с очень большим радиусом кривизны, которую с достаточной для
практики точностью можно заменить прямой. В зоне обжима харак­
тер изменения толщины стенки сложнее, но на определенном участ­
ке, длина которого составляет 80 % от всей длины образующей, ха­
рактер изменения толщины близок к прямолинейному.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Рассматривая совмещенный процесс обжима с раздачей
М.Н. Горбунов [36] указывает, что соотношение величины формоиз­
менения за счет обжима и раздачи устанавливается самопроизвольно
в соответствии с сопротивлением, оказываемым с каждой стороны
заготовки. Он приводит сравнение напряжений и сил при обжиме и
раздаче. Из сравнения видно, что сила обжима больше силы раздачи
примерно на 10 % (сплав Д16Т), что автор [36] объясняет большим
сопротивлением металла деформированию при сжатии, чем при рас­
тяжении. По теоретическим расчетам, наоборот, сила раздачи полу­
чается больше силы обжима.
Задача определения соотношения между зонами обжима и раз­
дачи при свободном протекании совмещения решена Е.А. Поповым
[100]. Приравняв меридиональные напряжения при обжиме и раздаче
полученные им ранее [131], и принимая суммарный коэффициент
формоизменения равным произведению коэффициентов отдельные
операций, он получил уравнение, связывающее коэффициенты обжи­
ма и раздачи. К сожалению, из этого уравнения нельзя выразить ко­
эффициент раздачи в явном виде, что затрудняет его использование
При графическом его решении зона обжима получается больше зоны
раздачи, что противоречит эксперименту.
Аналогичные зависимости, позволяющие выразить коэффици­
ент обжима (раздачи) через коэффициент раздачи (обжима) в явнол/
виде, получены Ю.Г. Розовым [117]. Однако и по ним коэффициент
обжима получается больше коэффициента раздачи.
Интересные результаты по исследованию совмещения обжима с
раздачей получены в работе [20]. Авторы выделяют класс низки?
кольцевых заготовок {HQ/DQ <0,25; SQ/DQ<0,05), при обжиме \
раздаче которых практически весь объем заготовки переходит в пла­
стическое состояние. Деформация при этом имеет явно нестационар­
ный характер, но форма образующей в процессе деформирования ос­
тается близкой к прямолинейной.
При моделировании образующая принимается прямолинейной, г
формоизменение описывается дискретной последовательностью ее
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
кинематически возможных состояний. Под кинематически возмож­
ным состоянием понимается такая конфигурация заготовки, для ко­
торой удовлетворяется граничное условие по иеперетеканию металла
заготовки через границу инструмента и условие постоянства объема.
Задача решается вариационным методом - численной минимизацией
функционала полной работы на каждом этапе деформирования, т.е.
при переходе из одного кинематически возможного состояния в дру­
гое.
В результате расчетов и экспериментов авторы [20] установили,
что деформации по толщине и вдоль образующей 62 и £3 получены
близкими и по модулю равными половине максимальной деформа­
ции. Это, по мнению авторов, объясняется тем, что нормальные на­
пряжения вдоль образующей малы по сравнению с окружными и на­
пряженное и деформированное состояния близки к одноосному рас­
тяжению - сжатию в тангенциальном направлении.
Результаты работы [20] могут быть справедливы только для
низких кольцевых заготовок, область применения которых ограниче­
на. На заготовках большей относительной высоты наблюдается два
ярко выраженных очага деформирования и допущение о прямоли­
нейности образующей не приемлемо.
В работах [39-44] разработана математическая модель, позво­
ляющая определить напряженное состояние в очаге деформации при
осуществлении совмещенного процесса раздача - обжим. Автором
получены зависимости для расчета силы деформирования и среднего
напряжения в зоне между участками раздачи и обжима, учитываю­
щие геометрию заготовки и рабочего инструмента, механические ха­
рактеристики материала заготовки, условия трения на контакте пуан­
сона и матрицы с заготовкой, кинематику процесса и величину разда­
чи-обжима. Предложена математическая модель, позволяющая про­
гнозировать потерю заготовкой устойчивости в ходе осуществления
процесса раздачи - обжима и определить соотношения технологиче­
ских параметров, обеспечивающих стабильное протекание процесса
деформирования.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок us анизотропных материалов
1.2. Анизотропия материала заготовок и ее влияние
на процессы штамповки
Листовой металл, используемый в процессах обработки метал­
лов давлением, обладает начальной анизотропией механических
свойств. Анизотропия проката является следствием образования тек­
стуры предпочтительной ориентировки кристаллографических осей в
зернах обрабатываемого материала, характера распределения и ори­
ентировки фаз дефектов металла и остаточных напряжений, возни­
кающих вследствие неоднородности пластической деформации при
прокатке [11 - 13, 15, 33, 45, 75]. При деформации зерна и включения
приобретают вытянутую форму, которая после отжига переходит в
строчечную структуру, в результате чего свойства, в том числе и ме­
ханические, вдоль и поперек направления прокатки могут резко раз­
личаться.
Кристаллографическая текстура во многих случаях является оп­
ределяющим фактором в создании анизотропии физических свойств
металлических материалов. Следовательно, управляя текстурой,
можно целенаправленно регулировать анизотропию их свойств, обес­
печить рациональные значения данной физической характеристики в
нужном для определенного изделия направления и т.п. Кроме того,
учитывая связь коэффициента пластической анизотропии R с упру­
гими характеристиками материала и текстурой, можно создавать оп­
тимальную текстуру, способствующую повышению штампуемости
листов из данного материала. Для реализации на практике всех воз­
можностей, связанных с кристаллографической текстуры, надо рас­
полагать информацией о закономерностях формирования текстуры в
процессе различных обработок материала (пластическая деформация,
рекристаллизационный отжиг и др.), а также об основных технологи­
ческих факторах, влияющих на текстуру.
Анизотропия листа зависит от режимов прокатки и последую­
щей термической обработки [45, 75, 150, 151].
Изучение кинетики развития текстуры при холодной прокатке
показало, что анизотропия в общем случае возрастает с увеличением
деформации до определенного предела, после которого изменяется
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава I. Современное состояние теории и технологии ...
уже мало [150, 151]. Анизотропию механических свойств прокатан­
ного листа можно уменьшить разбросом текстуры относительно на­
правления прокатки.
Анизотропия механических свойств металлов проявляется в раз­
личии пределов текучести с?0 2' временного сопротивления разрыву
а А, относительного удлинения 6 и других параметров в разных на­
правлениях плоскости листа. Для характеристики анизотропии ис­
пользуют различные показатели, например показатель анизотропии
относительного удлинения и показатель анизотропии временного со­
противления разрыву. Однако указанные показатели характеризуют
анизотропию механических свойств только вдоль и поперек прокат­
ки, что недостаточно для объективной оценки анизотропии материа­
ла, так как целый ряд материалов имеет одинаковые значения преде­
лов текучести, временного сопротивления разрыву, относительного
удлинения вдоль и поперек прокатки, но различные в других направ­
лениях.
Для оценки анизотропии механических свойств листового мате­
риала наиболее часто применяются коэффициенты анизотропии Ry,
которые представляют собой отношение логарифмических деформа­
ций по ширине е^ и толщине e z образцов, вырезанных под углами <р
по отношению к направлению прокатки, при испытании на растяже­
ние. Для изотропного материала это отношение равно единице. Раз­
личают трансверсально-изотропное тело, когда коэффициент анизо­
тропии практически одинаков в различных направлениях по отноше­
нию к направлению прокатки листа, но отличен от единицы, и пло­
скостную анизотропию, когда коэффициент анизотропии различен в
разных направлениях относительно направления прокатки в плоско­
сти листа.
Влияние анизотропии механических свойств на штампуемость
листовых материалов и качество получаемых изделий часто связыва­
ется с величиной среднего коэффициента анизотропии R, определяе­
мого как среднее арифметическое коэффициентов анизотропии в раз­
ных направлениях в плоскости листа.
Трубные заготовки получают вытяжкой из листового проката, а
также прокаткой и прессованием литых кованых и штампованых за19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
готовок. В материале заготовок в силу особенностей деформирования
этих процессов возникает анизотропия механических свойств, близ­
кая к цилиндрической.
Целый ряд работ [14 - 16, 45, 53, 60, 76, 138, 151, 152] посвящен
отработке методик и экспериментальному определению коэффициен­
тов анизотропии. Обычно величину коэффициента анизотропии R
определяют по данным измерения ширины и толщины образца в зоне
расчетной длины при деформации растяжения образца на 15...20 % в
области равномерной деформации. Часто величину R находят при
максимальной равномерной деформации образцов. Ширину образцов
рекомендуется брать не менее 15 мм, в противном случае обнаружи­
вается тенденция увеличения разброса величины R. Некоторые ис­
следователи вместо замеров толщины определяли деформацию по
длине и ширине образца, а затем, используя условие постоянства
объема, вычисляли деформацию по толщине. Этот способ позволяет
исключить относительно большие погрешности измерений толщины.
Отмечается, что определение R усложняется неоднородностью мате­
риала, которая приводит к искажению боковой поверхности образца
даже в области квазиравномерной деформации. Установлено, что ве­
личина коэффициента нормальной анизотропии для большинства
листовых материалов изменяется в пределах от 0,2 до 3,5.
Авторами работ [150, 151] экспериментально показано, что ани­
зотропия упрочнения имеет место при одноосном растяжении образ­
цов, т.е. коэффициент анизотропии Ry зависит от степени деформа­
ции образцов, при которой он определяется. Описанные методы оп­
ределения коэффициентов анизотропии отличаются большой трудо­
емкостью как при подготовке к испытанию, так и при обработке ре­
зультатов испытаний. В целях устранения указанных недостатков
разрабатываются методики определения анизотропии механических
свойств на испытательных машинах с использованием специальных
механических устройств в тензоблоках [14, 151].
Анизотропия механически* свойств материала заготовки оказы­
вает существенное влияние на силовые и деформационные параметры
процессов обработки металлов давлением и на качество получаемых
изделий [1, 16, 26, 33,.45, 75, 77, 83, 84, 87, 144, 150, 151, 153, 154,
155].
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
Исследования процесса вырубки круглых заготовок из листа по­
казывают, что качество среза улучшается при увеличении величины
R. , вследствие чего рекомендуется использовать листы с коэффици­
ентами анизотропии больше I для деталей, получаемых вырубкой.
Кроме того, при использовании трансверсально-изотропного мате­
риала разделение металла получается наиболее однородным [45].
При вытяжке плоскостная анизотропия проявляется в образова­
нии фестонов, что вызывает необходимость в обрезке края детали и
потери металла. Фестонообразование сопряжено с неравномерностью
толщины стенок деталей и трудностями, связанными со съемом их с
пуансона после вытяжки.
Образование фестонов приводит также к появлению расслоений
и наплывов.
Результаты экспериментального исследования фестонообразования в зависимости от исходной анизотропии заготовок и техноло­
гических параметров вытяжки приводятся в работах [33, 45, 147, 150,
151]. Установлено, что существенное влияние на фестонообразование
оказывают степень исходной плоскостной анизотропии, коэффициент
вытяжки и относительный зазор между матрицей и пуансоном. Дру­
гие факторы - геометрия инструмента, сила прижима, смазка, толщи­
на материала - влияют незначительно. Уменьшению фестонов спо­
собствует принудительное утонение стенок вытягиваемой детали.
Многими исследователями установлено, что расположение фес­
тонов связано с видом кривой изменения коэффициента анизотропии
от угла вырезки образца по отношению к направлению прокатки.
Если эта кривая обращена выпуклостью вверх, то фестоны образу­
ются в направлениях, составляющих приблизительно угол 45° с на­
правлением прокатки, а если кривая обращена выпуклостью вниз, то
фестоны образуются в направлениях, составляющих углы 0 и 90° с
направлением прокатки. По данным М.К. Смита, фестоны образу­
ются в направлениях наиболее низкого сопротивления деформации.
При вытяжке стаканов из листовых материалов с изотропными
свойствами происходит утолщение стенки стакана по образующей,
достигающее обычно 25...35 % (от исходной толщины) на крае ста­
кана.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
При вытяжке анизотропных материалов в связи с фестонообразованием, обусловленным различием механических свойств в разных
направлениях, толщина стенки изменяется не только по образующей
стакана, но и по его периметру; причем в большей степени изменение
толщины происходит по впадине и в меньшей - по фестону. Очевидно,
что в этом случае разнотолщинность стенки по образующей и по пери­
метру характеризует качество и точность вытянутого стакана.
В ряде случаев отмечается положительное влияние анизотропии
на процесс вытяжки - обеспечивает большую степень вытяжки, пре­
пятствует потере устойчивости стенки вытягиваемой детали и позво­
ляет получить детали с большей конструктивной жесткостью.
В работах [150, 151] даны конкретные рекомендации по по­
строению профильной заготовки с целью уменьшения фестонеобразования при вытяжке и комбинированной вытяжке.
В основу теоретических исследований анизотропного тела по­
ложены различные условия пластичности ортотропных тел - МизесаХилла, Ху и Мэрина, Нориса и Мак-Кинена, Ивлева, Прагера, СенВенана, Жукова, Бастуна и Черняка, Ашкенази [15, 17, 18, 28, 46, 59,
61, 132, 150, 151]. При анализе процессов обработки металлов давле­
нием наибольшее распространение получило условие пластичности
Мизеса - Хилла и ассоциированный закон пластического течения
[138].
Основу теории составляют предположения о квадратичной от­
носительно напряжений форме условия текучести, несжимаемости
материала, совпадении функции текучести с пластическим потенциа­
лом скоростей деформации при изотропном упрочнении материала и
отсутствии упрочнения.
Один из вариантов этой теории развит Ю.М. Арышенским. В
рамках предложенной им теории разработаны инженерные методики
для учета анизотропии и произведена реализация их при анализе си­
ловых и деформационных параметров ряда операций листовой штам­
повки, в частности вытяжки [15].
Экспериментальная проверка условия пластичности МизесаХилла при одноосном растяжении плоских образцов и в случае слож­
ного напряженного состояния показывает удовлетворительное согла­
сование расчетных и опытных данных [150, 151].
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. Современное состояние теории и технологии ...
Основные уравнения плоской деформации анизотропного тела
получены Р. Хиллом [138]. В ряде работ [9, 25, 29, 70, 82, 87, 88, 113,
122, 134, 139, 140, 146] рассмотрены прикладные аспекты анализа
процессов обработки металлов давлением: внедрение штампа в ани­
зотропную среду, волочение полосы через клиновую матрицу, сжатие
и перекусывание полосы и т:д.
Влияние анизотропии пластических свойств материала на спо­
собность листовых материалов к вытяжке изучены в работах [1, 33,
45, 150, 151]. Показано существенное влияние коэффициента нор­
мальной анизотропии на способность металла к глубокой вытяжке
осесимметричных деталей и плоскостной анизотропии в случае вы­
тяжки несимметричных изделий.
Головлевым В.Д. [33] установлено существенное влияние анизо­
тропии на образование складок при вытяжке. Им показано, что в не­
которых случаях игнорирование анизотропии заготовки при расчетах
процессов пластического формоизменения может привести к значи­
тельным отклонениям расчетных величин критических деформаций
от действительных величин.
В процессе обработки давлением исходная анизотропия листо­
вых материалов изменяется и развивается деформационная анизотро­
пия [45, 151]. При анализе технологических процессов ОМД в на­
стоящее время учитывается начальная анизотропия механических
свойств. Учет влияния начальной анизотропии осуществляется в рам­
ках идеально пластического или изотропно упрочняющегося тела.
Однако указанные предположения не позволяют оценить изменение
анизотропии механических свойств в процессе пластической обра­
ботки.
Математические модели деформационного упрочнения мате­
риалов рассмотрены в работах [15, 28, 46, 59, 151, 156, 157]. Среди
математических моделей, описывающих упрочнение материала, сле­
дует выделить модель изотропного упрочнения, когда поверхность
нагружения (изотропно) расширяется во всех направлениях в про­
странстве напряжений, модель трансляционного упрочнения, связан­
ного с перемещением поверхности нагружения в пространстве на­
пряжений как жесткого целого и модель комбинированного упрочне­
ния, когда поверхность нагружения одновременно изотропно расши23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
ряется и перемещается в пространстве напряжений. Последние две
модели отражают деформационное анизотропное упрочнение мате­
риала и учитывают эффект Баушингера.
В настоящее время в научно-технической литературе [83, 84, 87,
151] появились работы, связанные с разработкой математических мо­
делей анизотропного упрочнения ортотропного тела в рамках теории
пластичности Мизеса - Хилла. Предполагается, что поверхность нагружения не перемещается в пространстве напряжений, а анизотроп­
но расширяется во всех направлениях. В качестве параметров упроч­
нения вводятся энергетические параметры.
Предельные возможности формоизменения при ОМД сущест­
венно зависят от анизотропии механических свойств заготовки. Ве­
личина предельной степени деформации обычно оценивается исходя
из условий локальной потери устойчивости материала при пластиче­
ском деформировании, накопления повреждаемости материала в про­
цессе формоизменения до определенного уровня и достижения наи­
большего растягивающего напряжения своей предельной величины
[22, 33, 47, 71, 72, 102, 103, 114, 119,131].
Вопросы устойчивости листовой заготовки в условиях двухос­
ного растяжения при плоском напряженном состоянии анизотропных
тел рассматривались А.Д. Томленовым, В.Д. Головневым, Ф.И. Рузановым, Н.Н. Малининым и др. [33, 81, 82, 119, 121, 134].
Таким образом, заготовки, используемые для процессов обра­
ботки металлов давлением, обладают анизотропией механических
свойств. Анизотропия механических свойств металлов является след­
ствием образования текстуры - предпочтительной ориентировки зе­
рен обрабатываемого материала. Величина коэффициента анизотро­
пии для большинства листовых материалов, используемых в процес­
сах пластического деформирования, изменяется в пределах от 0,2 до
3,5. Анизотропия механических свойств заготовок и деталей сущест­
венно зависит от предварительной пластической деформации и по­
следующей термической обработки. Начальная анизотропия механи­
ческих свойств материала заготовки оказывает существенное влияние
на силовые и деформационные параметры процессов пластического
деформирования и на качество получаемых изделий. Она может ока-
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава I. Современное состояние теории и технологии ...
$ывать как положительное, так и отрицательное влияние на процессы
деформирования.
Существующие способы получения изделий в виде полых обогочек, конусов, фланцев и т.д., имеющих большое центральное отаерстие, характеризуются большим отходом металла, дальнейшее ис­
пользование которого затруднительно.
Несмотря на большое количество работ, посвященных теорети­
ческим и экспериментальным исследованиям процессов обжима и
раздачи, однако вопросы теории формообразования анизотропных
материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механиче­
ских свойств в настоящее время практически не разработаны. Боль­
шинство работ посвящено теоретическим исследованиям процессов
эбжима и раздачи трубных заготовок из изотропных и трансверсальню-изотропных материалов. Мало внимания уделяется в научнотехнической литературе исследованиям напряженного и деформиро­
ванного состояний трубных заготовок при их обжиме и раздаче, если
они, обладают цилиндрической анизотропией механических свойств.
Исследование напряженного состояния заготовки, имеющей
изотропные исходные свойства, при обжиме и раздаче выполнено
достаточно подробно с учетом влияния основных факторов. При анапизе напряженного и деформированного состояний заготовки в фор­
моизменяющих операциях листовой штамповки, напряженное со­
стояние в большинстве случаев принимается плоским. При определе­
нии изменения конечных размеров заготовки основное внимание
уделялось определению изменения толщины стенки. При этом соот­
ношение между меридиональными и тангенциальными напряжения­
ми принималось постоянным. Широкий круг вопросов, связанных с
проектированием технологических процессов обжима и раздачи
грубных заготовок и отысканием рациональных условий ведения
этих процессов, обеспечивающих изготовление изделий заданного
качества, не решен.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Глава 2. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Листовой материал, подвергаемый штамповке, как правило, об­
ладает анизотропией механических свойств, обусловленной маркой
материала, технологическими режимами его получения, которая мо­
жет оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на
устойчивое протекание технологических процессов обработки метал­
лов давлением. При анализе технологических процессов обработки
металлов давлением в настоящее время учитывается начальная ани­
зотропия механических свойств.
Предельные возможности формоизменения при пластическом
деформировании изотропных и анизотропных материалов в операци­
ях обжима и раздачи на входе в очаг пластической деформации, как
правило, оцениваются по максимальной величине осевого сжимаю­
щего напряжения, по условию устойчивости трубной заготовки из
анизотропного материала в пластической области в виде образования
складок, по критерию локальной потери устойчивости анизотропного
упрочняющегося материала, а также по феноменологическим крите­
риям разрушения, связанным с накоплением микроповреждений (по
степени использования ресурса пластичности).
Ниже приведены основные уравнения и соотношения, необхо­
димые для теоретического анализа процессов пластического дефор­
мирования, для разработки математических моделей процессов об­
жима и раздачи трансверсально-изотропных материалов и материа­
лов, обладающих цилиндрической анизотропией механических
свойств, даны феноменологические критерии разрушения анизотроп­
ного материала, критерии ше,йкообразования ортотропного упроч­
няющегося листового материала при раздаче трубной заготовки, ус­
ловие устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в
пластической области в виде образования складок.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического
деформирования...
2.1. Условие текучести и ассоциированный закон
пластического течения ортотропного материала
Материал принимаем несжимаемым, жесткопластическим, ортотропным, для которого справедливы условие текучести МизесаХилла:
2/(о-,у)s F(oy ~az)2 + G(uz - cx)2 + H(ax -ay)2 +
+ 2Lx2yz+2Mx2x+2Nx2y=l,
(2.1)
и ассоциированный закон пластического течения
dex = dk[H(ax -ау) + G(ax - az)J; dyyz = dXLx^;
dey=dk[F(Oy-az)
+ H(cjy-ax)\i
d&z = dk[G(az - cx) + F(o z -ay)\;
dyzx = dkMxzx;
(2.2)
dyxy = dkNxxy,
где F, G, H, L, M, N - параметры, характеризующие текущее со­
стояние анизотропии; Сту - компоненты тензора напряжений в глав­
ных осях анизотропии; dex, dey, dez, dy}^, dy
и dy^ - компо­
ненты тензора приращения деформаций; dk - коэффициент пропор­
циональности. Здесь х, у, z - главные оси анизотропии.
Параметры анизотропии F, G, Н, L, М, N связаны с величи­
нами сопротивления материала пластическому деформированию сле­
дующими соотношениями:
2F = -L J
L.
2L = 1
2
&sy
+
2
&sz
2G = - L + - L - _ L ;
G$z
2H=-±r+
2
&sx
&sx
Gsy
l
J
2
Osy
2 '
^syz
2 '
&sx
2 '
&sz
1
2M=-^;
M=
T2
2N--
(2.3)
'
1
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
где asx, asy и osz - величины сопротивления материала пластиче­
скому деформированию при растяжении в главных осях анизотропии;
T
sxy' xsyz' xszx " величины сопротивления материала пластическому
деформированию при сдвиге по отношению к главным осям анизо­
тропии.
В случае изотропно-упрочняющегося начально ортотропного
тела Р.Хиллом введены понятия интенсивности напряжений с^ [138]:
^ = л / 3 / № + С + Я)]^(а > , - a z ) 2 + G(a z -<sx)2 +
+ Щох - с у ) 2 + 2Z.x2z +2Mxlc +2NT%\
Х 2
>,
/2.4)
и приращения интенсивности деформации cfe;:
* f = J - ( F + G + tf)
(
Gde„-Hde,
FG + Gff + HF
+G
Hdez - Fdex
FG + GH + HF, +
1/2
2</y
( Fdex - Gdty ^
+ # FG + GH + HF + -
1
;
M
1
N
(2.5)
2.2. Плоское напряженное состояние анизотропного материала
Ряд процессов обработки металлов давлением, таких как вытяж­
ка, обжим, раздача и другие, протекают в условиях плоского напря­
женного состояния листовой заготовки. Теоретические исследования
напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых
режимов этих процессов выполняются на основе уравнений плоского
напряженного состояния.
Для плоского напряженного состояния (o"z =0; T , , Z = T Z X = 0 )
условие текучести (2.1) записывается в виде
(G + Н)а2 - 2Нахсу +(Н+ F)CT2 + 2N т | , = 1.
28
(2.6)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
Кроме указанных выше характеристик анизотропии F, G, Н и
N, анизотропию механических свойств листовых материалов оцени­
вают коэффициентом анизотропии R^, который представляет собой
отношение логарифмических деформаций по ширине и толщине об­
разца, вырезанного под углом <р к направлению прокатки при испы­
тании его на растяжение:
Лф=е6/е2,
(2.7)
где е^ - логарифмическая деформация по ширине; s z - логарифмиче­
ская деформация по толщине.
Коэффициенты анизотропии /?„, связаны с параметрами анизо­
тропии соотношением [151]
N J.N
, G .Н) . 2
2
—1-2
1
4— sin ipcos ф
Лф
—
^—
(2.8)
sin ф + —cos ф
Выражение (2.8) позволяет определять коэффициент анизотро­
пии в любом направлении листа относительно направления прокатки
в зависимости от отношения параметров анизотропии НIF, NIF и
GIF.
Величины сопротивления материала пластическому деформиро­
ванию aSy в различных направлениях ф по отношению к направле­
нию прокатки х в плоскости листа могут быть рассчитаны по выра­
жению
". 2
G 2
Н
^=o2,9o(l+H/F)/
,-N
.
G
sm ф-(—cos ф Н — +
F
F
.2
2
ЛН)
(2.9)
+J 2
1 - - 4 — sin фcos ф
где
F материала
F
F)
&s90 ~ сопротивление
пластическому
деформированию
при растяжении образца, вырезанного в направлении, перпендику­
лярном направлению прокатки.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Отношения параметров анизотропии обычно определяются на
основе измерений деформаций образцов, вырезанных в различных
направлениях относительно направления прокатки, при их испытании
на растяжение по зависимостям:
" _ * „ „9 . ; G_R
= 90 1 .
F * ° 7 ~^
* _Г„
l Y , *90l
1+-
7 = Г45+2
(2.10)
Определив коэффициенты анизотропии в направлениях 0, 45 и
о
90 к направлению прокатки и параметр анизотропии F по выраже­
нию
F
=T7r^'
<211)
можно найти остальные параметры анизотропии.
Часто анизотропию в плоскости листа оценивают средним зна­
чением R, вычисленным по формулам:
Д = ДЬ + Д90+*43.
д _ ^0+^90+2^45
(2 12)
3
4
Преобразуя условие текучести (2.6) к главным осям напряже­
ний, получим [151]
Лоа?+2Я<)<*1аз+Со<х?-1 = 0,
где
(2.13)
Ао = -^sin2P + Gcos 2 p + Я + {2N - F -G -4#)sin 2 pcos 2 p;
S 0 = - [ Я + ( 2 N - F - G - 4 t f )]sin2 pcos 2 p;
Co = ^cos 2 p + Gsin2 $ + H + (2N-F-G4tf )sin2 pcos2 p;
p - угол между главным направлением напряжения а\ и осью анизо­
тропии х.
Для трансверсально-изотропного тела в главных напряжениях
условие текучести примет вид:
crf + a f - j j ^ a i a 3 = a i 30
(2.14)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
Введем параметр Лодэ-Надаи цст, характеризующий вид напря­
женного состояния:
cri+аз
•Ц в =
^— •
(2-15)
2
Так как при плоском напряженном состоянии oj = 0, то
CTi + аз
с^-аз
Решая систему уравнений (2.14) и (2.15) относительно С[ и о"з,
запишем условие текучести (2.6) в другом удобном виде:
2 | Я+1
,- , „
^ 2 ^ | 4 + 2Л+1
В частности, для изотропного тела при R = 1: у/ = ,
2
В расчетах принято изменение }j,CT в пределах - 1 < JJ,^ < 1 и коэф­
фициента анизотропии в пределах 0,2 < R < 2,8. Установлено, что при
возможном изменении параметра Лодэ-Надаи р.а, величина у/ может
меняться в более широких пределах по сравнению с изотропным те­
лом. Наибольшее различие имеет место при |Д а = 0, соответствующем
сдвигу, и может достигать 30 %. С уменьшением анизотропии оно
увеличивается, а при увеличении коэффициента анизотропии умень­
шается.
2.3. Феноменологические модели разрушения
анизотропного материала
Предельные возможности формоизменения при пластическом
деформировании часто оцениваются на базе феноменологических
моделей разрушения. В основу этих моделей положен принцип нако31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
пления повреждаемости материала при деформировании. Наиболь­
шее распространение получили деформационные и энергетические
критерии разрушения, а в качестве характеристики повреждаемости
материала обычно принимается степень использования ресурса пла­
стичности, представляющая собой отношение накопленной интен­
сивности деформации или удельной (пластической) работы деформа­
ции к их предельным величинам при заданных характеристиках на­
пряженного и деформированного состояний элементарного объема в
очаге пластической деформации.
Предельные величины интенсивности деформаций и удельной
работы разрушения определяются из диаграммы пластичности, полу­
ченной экспериментальным путем на основе испытаний материала в
различных условиях деформирования. При теоретическом анализе
процессов ОМД оценивается напряженное и деформированное со­
стояния выделенного элемента очага деформации в процессе его
формообразования, определяется повреждаемость материала заготов­
ки на каждом этапе деформирования. В дальнейшем находится нако­
пленная повреждаемость в процессе деформирования путем линейно­
го или нелинейного принципа накопления повреждений. Предельные
возможности деформирования определяются при достижении вели­
чины накопленной повреждаемости в процессе формоизменения,
равной 1 или меньшего значения в зависимости от условий эксплуа­
тации получаемого изделия.
В настоящее время феноменологические модели разрушения
изотропного материала при пластическом деформировании развиты в
работах В.Л. Колмогорова, А.А. Богатова, Г.Д. Деля, Б.А. Мигачева и
др.
В этих исследованиях показано, что при пластическом формо­
изменении величина интенсивности деформации в момент разруше­
ния ее„р и удельная пластическая работа разрушения Апр сущест-
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
венно зависят от показателя напряженного состояния ст/ст,- и пара­
метра вида напряженного состояния Лоде-Надаи р 0 Величину повреждаемости материала при пластическом формо­
изменении по деформационной модели разрушения ©е вычисляют по
формуле:
е
<
<ое=\
ИР
•
-^—тр
(2Л7)
Здесь к - константа материала; s,„„ = е г „„(а/а,-,а,р,у) - пре­
дельная интенсивность деформации; а = (щ + а 2 + с?з )/3 - среднее
напряжение; а\, о"2 и аз - главные напряжения;стг*- интенсивность
напряжения; а , р\ у - углы между первой главной осью напряжений
и главными осями анизотропии х, у и z.
В последнем соотношении учитывается ускорение процесса по­
вреждаемости под влиянием уже накопленных в материале повреж­
дений. Интегрирование в выражении (2.17) ведется вдоль траектории
рассматриваемых элементарных объемов. Отметим, что до деформа­
ции (при t=tQ) юе = 0, а в момент разрушения (при t = tp) coe = 1.
При к = 0 получим деформационный критерий разрушения,
предложенный В.А. Колмогоровым,
ЪеА — <*•
О £inp
<2Л8)
Если, кроме того, при нагружении показатель напряженного со­
стояния a/oj и параметр Лоде (j,a не изменяются, то имеем
Ъ<г[пр.
(2.19)
В зависимости от условий эксплуатации или последующей об­
работки изготавливаемого изделия уровень повреждаемости не дол­
жен превышать величины х, т.е.
сое<Х(2-20)
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизРЩРопных материалов
При назначении величин степеней деформации в процессах пла­
стического формоизменения в дальнейшем учитывались рекоменда­
ции по степени использования запаса пластичности В.Л. Колмогорова
и А.А. Богатова, согласно которым для ответственных деталей, рабо­
тающих в тяжелых условиях эксплуатации, и заготовок, подвергаю­
щихся после штамповки термической обработке (отжигу или закал­
ке), допустимой величиной степени использования запаса пластично­
сти следует считать х=0>25, а только для неответственных деталей
допустимая степень использования запаса пластичности может быть
принята х = 0,65.
Величина предельной интенсивности деформации находится по
выражению
А
einp=aexp
(а 0 + aj cos a + 02 005(3 +03 C O S Y ) ,
(2-21)
где Q, U, а 0 , сц, а2 и а3 - константы материала, определяемые в за­
висимости от рода материала согласно работам В.Л. Колмогорова и
А.А. Богатова и уточняются из опытов на растяжение образцов в ус­
ловиях плоского напряженного состояния 0 зависимости от анизо­
тропии механических свойств ортотропного ?ела.
2.4. Критерии шейкообразования ортотропного упрочняющегося
листового материала при двухосном растяжении
Методы оценки деформируемости заготовки, т.е. способности к
той или иной технологической операции без разрушения, приобрета­
ют важное значение в связи с повышением" требований к качеству
продукции, рациональному использованию материала заготовки, на­
значению степеней деформации'на каждой операции с целью повы­
шения их надежности. Расчетная оценка деформируемости на стадии
проектирования технологических процессов способствует его интен­
сификации и позволяет предотвратить брак 0Т разрушения материала
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластическое деформирования...
в процессе обработки давлением, порчи внещ него в и д а изделия, от­
клонений от технических требований. Пласти^ еское деформирование
материалов осуществляется различными методгами в условиях слож­
ного напряженного и деформированного сост 0 я н и и с различным ха­
рактером нагружения. Условия деформирования и свойства материа­
ла накладывают свои особенности на характер разрушения и пре­
дельные возможности деформирования.
Многие операции листовой штамповки (вытяжка без утонения
стенки, обжим, раздача, отбортовка, формовка) осуществляются в ус­
ловиях, близких к плоскому напряженному состоянию. Для них в
случае высоких пластических свойств материала заготовок разруше­
ние или порча внешнего вида изделия связан^ с локальной потерей
устойчивости заготовки - местным утонением заготовки (шейкообразование, первичные и вторичные полосы скоцьжения) или образова­
нием складок.
Устойчивость формообразования листового металла - одно из
основных условий получения штампованных Изделий хорошего каче­
ства. При выполнении ряда технологических Операций обработки ме­
таллов давлением, особенно в случае пластич еского формообразова­
ния тонкостенных оболочек и листовых 3aro^OBOKj П р И достижении
некоторой критической деформации процесс пластического дефор­
мирования становится неустойчивым. Превышение э т о и деформации
приводит к потере устойчивости пластического формоизменения,
ухудшению качества и разрушению материала заготовки.
Ниже предлагается критерий локальной потери устойчивости
(шейкообразования) ортотропного анизотроц ного упрочняющегося
листового материала при плоском напряженном состоянии заготовки,
полученный из условия положительности Доба в о ч н ы х нагрузок.
Прямоугольный лист из ортотропного Материала толщиной h
растягивается напряжениями ах и ау. Оси х,у и z совпадают с
главными осями анизотропии.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Материал принимается несжимаемым, жесткопластическим, ортотропньш, для которого справедливы условие текучести МизесаХилла (2.1) и ассоциированный закон пластического течения (2.2).
Площади поперечного сечения листа, перпендикулярные осям у
и х, определяются соответственно
(2.22)
lxh- Fy\ lyh
Нагрузки на лист Рх и Ру равны
oyF y.
Из условий положительных добавочных нагрузок
dPx = axdFx + Fxdax > 0;1
dPy = dydFy + Fydciy > 0 J
получаем условия устойчивости деформирования
da
d^
>afs.
2->dsy.
"х ~®х*х>
*у
a
(2.23)
(2.24)
(2.25)
Введем величину
О"
m
У
(2.26)
В случае плоского напряженного состояния (o z =0) величина
интенсивности напряжений ое определяется по выражению
2 G Н
т +—+
F F
К
G
У
Если учесть, что — = —*иН
F Rx F
R +R R 2
о,- = %RX +RV +RXR f x x yh
if.
„Я
Я 2
2—т + — т
F
F
(2.27)
Ry, то получим
-2RyRxm+{RyRx+Ry)f2ax. (2.28)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
Обозначив
3(Ду+1)й х
Qy
2{Rx + Ry + RxRy)
'
^ x
3RyR
2{Rx + Ry+RxRy)
0xy
'
\3Ry(Rx+l)
\~а х>
2(Rx + Ry + RxRyy
выражение для определения величины интенсивности напряжений
(2.28) преобразуется к виду
Of = oxJax
- 2ахут + аут
(2.29)
Установим связь между dzx и fife,-, dev и fife/, используя ассо­
циированный закон пластического течения (2.2) и выражения (2.26),
(2.29):
fife,
ах-ахут
fife/; dev =
Jax - 2ахут + аут
аут-аху
v«.
х
=<%.
(2.30)
2ахут + аут"
Подставляя соотношения (2.29) и (2.30) в неравенства (2.25), по­
лучим
da} , _
dm _
dm
-m - 2axv —— + 2ma
mdai
* dzi
fife/
fife/
fife/
1 ofe/
+
z OidZi 2
ix - 2axym + aym
+
ax - ctyym
I
(2.31)
ax - 2axym + aym
da1хxv da
2dav
л
У | ""* + 2axym dm ~ dm
•2mm m
afe/ 2ax —
1
fife;
fife/ fife/
-1= dats_> —
fife,z cr/cfe/ 2
m \m ay-2axym + ax]
a
+
y™~axy
v°.
x
(2.32)
гйд^т + aym"
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
гт
dm л
При простом нагружении
= 0 эти неравенства упрощаются
dze
и принимают следующий вид:
d^_2±^m
1 =- * L > I * i
2 ojde,1 _ daj
*L
+
±Lm2
**—•- + -
а а П
'- ^
; (2.33)
а^-га^и + ауя
^ах-2ах>>т + аут2
ddyy dav
2 daу
m
——
-2m——+.1
d£j
dej d£j
aym-axy
2
(2.34)
,jaЛx-2a^,m + a„m2
х <-"xy'" ' "y"
Если материал, кроме того, изотропно упрочняется, то пар'аметры ах, ау, а^ будут постоянными величинами в процессе пластиче­
ского деформирования, и следовательно, имеем
a
1 da,x ~ Qrvm
- = - 1^4 > •\ja
/ x-2aXym У+ aym ',
(2-35)
z
Gid&i 2
2
m ay-2axym
+ ax
1
da,<*vm~axv
•i = _ g ^ _ >
У
*У
(2.36)
Z
<S ldZi
'
^х-2ахут
+ аут2
Критической является наименьшая из деформаций jWs,-, удовле­
творяющих условиям (2.31) и (2.32), (2.33) и (2.34), (2.35) и (2.36),
взятым со знаком равенства.
2.5. Устойчивость трубной заготовки из анизотропного
материала в пластической области в виде образования складок
Технологические возможности многих процессов листовой
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. Теория устойчивости за38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
готовок при их пластическом изменении является наименее разрабо­
танным разделом теории обработки металлов давлением. Изучение
устойчивости заготовок при обработке металлов давлением усложня­
ется тем, что заранее неизвестны формы и размеры заготовки в мо­
мент начала потери устойчивости, так как это явление возникает в
процессе деформирования. Кроме того, напряженное состояние заго­
товки и интенсивность упрочнения изменяются в процессе формоиз­
менения. Часто при анализе устойчивости заготовок при пластиче­
ском формоизменении используют статический критерий устойчиво­
сти, при использовании которого аналитические решения получаются
более простыми. Сущность статического критерия устойчивости со­
стоит в том, что рассматриваются состояния равновесия, бесконечно
близкие к основному состоянию равновесия, т.е. при некотором зна­
чении нагрузки наряду с основной формой возможна другая форма
равновесия, а именно, при несколько искривленной заготовке.
2.5.1. Постановка задачи.
Основные соотношения и предположения
Рассмотрим осадку трубной заготовки с начальными и текущи­
ми размерами: средний радиус заготовки R^Q, высота h§,h\ толщина
SQ,S (рис. 2.1). Формоизменение трубной заготовки отличается при
потере устойчивости от формоизменения пластин и стержней, так как
с началом потери устойчивости в заготовке появляется дополнитель­
ное тангенциальное напряжение, возникающее вследствие увеличе­
ния диаметра срединной поверхности оболочки при ее выпучивании.
Принимается, что в начальной стадии потери устойчивости при
осадке свободно опертой заготовки концы заготовки защемлены, что
соответствует экспериментальным исследованиям [27, 33].
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
а
б
Рис. 2.1. Схема цилиндрической оболочки:
а - до деформирования; б - после потери устойчивости
Материал заготовки цилиндрически ортотропный, подчиняется
условию текучести Мизеса - Хйлла (2.1):
2/(cTy) = F(a : ) ; -o z ) 2 +б(ст 2 -cт x ) 2 + Я ( a ^ - a : > г ) 2 = l ,
(2.37)
1 ассоциированному закону течения (2.2)
3
5
Цн(ах-оу) + С(ох-а2)},
2(H + F + G)ffi
3
6s
L[F(a -oz) + H(Oy-ox)l
8eуv =
2(H + F + G)Gi
5е х =
3
бе,-
[G(oz -ax) + F(az -Oy)},
2{H + F + G) Oi
где интенсивность напряжений ot определяется по выражению
5e z = -
Ю
(2.38)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического
F(ay
- a z ) 2 + G(oz ~ох)2
деформирования...
+ Н(ах
\2(F + G + H)
а приращение интенсивности деформаций 5е, как
8s,- = 2(F + G + H)
F5e,
•Я5Е2
^
J
t
FG + GH + HF
-ау)2 % , (2.39)
H5ez-Fbex
[FG+GH + HF.
/2
f Fbsx - СЫу ^
+Я
FG + GH + HF
(2.40)
Анализ потери устойчивости заготовки будем выполнять на ос­
новании статического критерия устойчивости. Учитывая указанные
выше особенности формоизменения цилиндрической заготовки при
осевой осадке, запишем общее дифференциальное уравнение устой­
чивости в виде [27]
sd со
dl(dM)
(2.41)
+ — 8 Г = 0;
+а
dx1
dx"
+5/2
+s/2
(2.42)
8М = jbaxzdz; дТ = J5crvt/r,
-s/2
-a/2
где Лд5 - радиус срединной поверхности исходной заготовки, 81
изменение дополнительно возникшего при потере устойчивости ок­
ружной силы, вследствие выпучивания срединной поверхности заго­
товки, со - прогиб срединной поверхности заготовки.
Напряженное и деформированное состояния цилиндрической
заготовки до момента потери устойчивости принимается приближен­
но плоскими, в виду отсутствия напряжений по толщине и деформа­
ций срединной поверхности в окружном направлении (е у = 0). Рас­
сматривается степень пластической деформации &х < 0,3.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
2.5.2. Исследование потери устойчивости
цилиндрической заготовки
Преобразуем выражение для определения интенсивности на­
пряжений и приращения интенсивности деформации так:
о,-1 = p(R
x\Rx(uy -az)2
x
+ Ry + RxRy)
+ Ry(oz -ox)2+RxRy(ox
-<Jy)2]
2{Rx + Ry + RxR^j Rx{8ev-Rv5sz)z+Ry(Rybsz
\
(2.43)
-5ex)
Se,
(Ry + R$ +
RxRy(dexRx-Rydeyr
RxRyr
1/2
(2.44)
+ (R +R2 +R R )2
y
y
x y
F
H
где Rx - — Ry, Ry
коэффициенты анизотропии заготовки в наG
F
правлениях оси и в тангенциальном направлении.
Поскольку Ъгу = 0, е,, = 0, az = О имеем:
F(Oy) + H(oy-Gx)
= 0; (F+H)<jy
Ry<jx
'У
! + /?„.
= Hax;
ay =
F+H
(2.45)
Принимая во внимание выражения (2.45) для определения о у
окончательно получим
ai=B(Ri)ax,
(2.46)
6a/t=5(^)6ox;
(2.47)
где
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
RxRy + Ry + 2Ry + Ry + R-^Ry
B(Ri)
1/2
a+Rv)2
}
2(Rx+Ry+RxRy)
Принимая во внимание 8e z = -5E X , определим Se;:
(2.48)
m)=
\2(Rx+Ry+RxRy)
i
з
3x1/2
i
(RxRy + R$+2Ry+l + Rx)
4/2
i+Ry+Rx
Запишем зависимость интенсивности напряжений стг- от интен­
сивности деформаций в виде
Oi=ai0+Acf.
(2.49)
Касательный модуль упрочнения Е^ найдем по формуле
Ek=^
ае;
= Anerl =
AnC"-\Ri)er\
(2.50)
+ ACn(Ri)e"x
(2.51)
B(Rt)
Для определения приращения напряжения сжатия воспользуем­
ся зависимостью между приращениями деформации и напряжениями
(2.38):
ст
=oi0
бе/
5ег =-
[H(ax-ay)
+ G(cyx-Gz)].
Принимая во внимание, что
о%=0, av>
— - Ry°x
F + G \ + RУ
найдем
beiRxRy+\
+ Ry
R,
5е*= —
2(Rx + RxRy+Ry)oi
l + Ry
(2.52)
Отсюда следует
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок us анизотропных материалов
аг =
3
-5ег,
Ry(RyRx+l
+ Ry)
бе,5ax=B](Ri)Ek5ex,
2(RX + Rx*y + Ry)
Q + Ry)
в , р л
5i (R;) =
.
'
3
Ry
RyRx + \ + Ry
С момента появления складки осадка заготовки начинает
ходить в основном за счет выпучивания стенки. Радиальные
жения и деформации малы и ими можно пренебречь.
5е г = -Ъгу; откуда следует из уравнений (2.38), что
2RXRV + RV
5 o} v = - 5 o v —
^
2-.
x
2RxRy+Rx
(2.53)
(2.54)
где:
Принимая во внимание выражение (2.55), будем иметь
8оу =В2Е/(&Еу,
где
B-y
проис­
напря­
Тогда
(2.55)
(2.56!
2 (Rx + RxRy + ЯL )(1 + Ry) (2RX + l)Ry
—.
3
Ry(RyRx+l
+ Ry)
(2Ry + l)Rx
По гипотезе плоских сечений при изгибе принимаем линейнук
зависимость приращения деформаций по толщине оболочки, т.е.
,2
6 s r = 5 s Q + z—г-; 6e v =
,
(2.57
У
dx2
Rfid
где 5EQ - бесконечно малое приращение деформации срединной по
верхности заготовки.
Решая совместно уравнения (2.41), (2.42), (2.54) - (2.57), поел
интегрирования получаем
B{{Ri)EkS-^
12 dxl
44
+
cx^--B2{Ri)Ek-\^.
dx2
(2.5!
Rfa
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Основные соотношения пластического
деформирования...
В рассматриваемом случае, когда трубчатая заготовка выпучиiae-гся наружу и концы ее заделаны, наиболее близкую кривую проиба можно выразить функцией
Принятая функция удовлетворяет граничным условиям со = 0 и
И(л
гdm ~
h
— = 0 при х = 0, х = Ь и условию изгиба со = со 0 ; — = 0 при х = -.
dx
dx
2
1осле подстановки принятого выражения функции со и ее дифферендиалов в уравнение (2.58) и математических преобразований получа­
ем
1 /г
2
4
Bi(Rj)EkS 4n
ЗА4
_
^L_
h2
+B
2ТУС _
щщ
J?
= 0.
(2.60)
46
2гос
,
,.
В уравнении (2.60) величина cos
изменяется от -1 до + 1 .
h
Теоретические кривые эквидистантны экспериментальным кривым
1ри cos
0
1
1
= — [27]. Учитывая это, подставим — в уравнение (2.60)
h i
2
27СС
вместо cos
, тогда, цапучим.
2 2
П
S
,2
И
(2.61)
J~ 2~^
J
3/Г
Чъ*ъ
Заметим, что если в выражении (2.61) принять R^Q = QO , получим
Е
°хёй - к
R
в
\
+R
+ lj
выражение для определения критических сжимаемых напряжений
пластины из ортотропного материала.
Подставляя в уравнение (2.61) значения ах и Е^ из уравнений
(2.51) и (2.50) и выражая текущие размеры заготовки через начальные
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзким и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
принимая ЕХ
.*> и, следовательно, h = hn /еЕх , 5 = SQee* ), полуIn—
h
шем
2 2 4e
л дре х
5
2n2e2KxR nd
Vs
/^0
д
•Ek
*l
^В(Н{)ЕкЩЯ()/
+ ACn(Ri)enx)4K2Rlbe2ex - B ^ E ^ R ^
В частном случае изотропного материала Дх ~ Ry-1,
В = у/3/2;
.
учитывая
С = 2/4Ъ; ai = Ae!?; B 1 = 4 / 3 ; £ ^ = ^ = ^ 4
d&i
W3 J
% - 4 / 3 получим
~„2Е*
3[£,
•А^аМтс2/^26*]
(2.62)
£?"'.
(2.63)
Эта формула«О совпадает с формулой для определения h^/sQ в
случае изотропного материала.
Обсуждение результатов расчетов. На рис. 2.2 приведены гра­
фические зависимости изменения величины I7Q/SQ ОТ степени дефор­
мации zx (при Rfid = /Ц)=50 мм; *Q=4 MM) при осадке трубных загото­
вок из алюминиевого сплава АМгб и стали 08кп. Расчеты выполнены
для трубной заготовки из стали 08кп и алюминиевого сплава АМгб со
следующими механическими характеристиками и геометрическими
размерами трубной заготовки: сталь 08кп - а г р =377,15 МПа;
А = 488,9 МПа; п = 0,48; Rp = 0,817, RQ = 0,783; алюминиевый сплав
АМгб - а/о =194,19 МПа; А = 275,11 МПа; п = 0,256;
RQ =0,54.
46
Я р = 0,67;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического
1
VV -
1
—~р
-L/
О
деформирования...
/
0,1
0,2
ех
03
0,4
^
Рис. 2.2. Зависимости изменения величины HQ/SQ ОТ е х :
кривая 1 - сталь 08 кп; кривая 2 - алюминиевый сплав АМгб
Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличениен*
степени деформации устойчивость заготовки и, следовательно, вели­
чины Ад / J о уменьшаются и, достигнув минимума, начинают возрас­
тать в связи с увеличением толщины стенки заготовки, упрочненш
материала и уменьшением высоты заготовки. Полученные зависимо­
сти справедливы до /го^пб - 6 . При больших отношениях у заготов­
ки начинают возникать две выпучины на расстоянии от торцов до се­
редины выпучины / = /г/4.
Графические зависимости Изменения величины HQ/SQ от степе­
ни деформации е х и параметра деформационного упрочнения п
представлены на рис. 2.3. Расчеты выполнены для материала со сле­
дующими механическими характеристиками: а/о =377,15 МПа
В = 488,9 МПа; R = 1 (Яяд = г0=50 мм; s0=4 мм).
Установлено, что чем выше показатель деформационного уп­
рочнения п. тем больше величина fin/so, выше устойчивость заго­
товки.
ЛП
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
10
t
8
б
^ 4
so
2
О
ОД
0,2
ех
0,3
0,4
»-
Рис. 2.3. Зависимость величины HQ/SQ ОТ е^. и п
Приведенные выше соотношения позволили установить влияние
цилиндрической анизотропии механических свойств исходной труб­
ной заготовки на устойчивость в виде образования складок.
На рис. 2.4 приведены графические зависимости изменения ве­
личины hofs$ от степени деформации ех для первого
( а / 0 = 377,15 Яо ;
Л = 488,9Яа ;
« = 0,48)
и
второго
(ст/о -194,19//Й ; А1 = 275,11 Па ; о = 0,256) материалов. При сле­
дующих размерах трубных заготовок; R^ = 50 ii , SQ - 4 и
Анализ графических зависимостей показывает, что для материа­
лов, обладающих цилиндрической анизотропией механически
свойств, увеличение коэффициента анизотропии Rx и одновременное
уменьшение коэффициента Ry приводят к увеличению величинь
/JQ/S0 ПО сравнению с материалами, имеющими меньшее значений
коэффициента анизотропии Rx и большее значение коэффициент;
анизотропии Rv. Аналогично для материала, имеющего большее зна
чение коэффициента анизотропии Rx и одновременно меньшее зна
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. Основные соотношения пластического деформирования...
чевие коэффициента анизотропии Ry,
характерно более плавное
уменьшение величины /?Q /so С увеличением степени деформации ех.
ю
8
Rx = 1 Ry = 1
\ Д х = 2Ку = 0,2
б
И. 4
*0
7"^
_ ^ _
^
^
N
^
Rj = 0,2 j?j,
/
-2/
~"
J
0.1
0.2
s,
0.3
0.4
»-
10
^.4
v\
R
*
«д = 2 Ry = 0,2
-1Д,-1
-
\
/
2
Rx=i ),2J?y=2
/
0.1
/
0.2
0.3
0.4
б
Рис. 2.4. Зависимость величины
HQ/SQ
от ех и R:
а - материал I; б - материал 2
Установлено влияние нормальной анизотропии механических
свойств исходной трубной заготовки на устойчивость в виде образо­
вания складок.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
На рис. 2.5 приведены графические зависимости изменения ве­
тчины
^Q/SQ ОТ степени деформации ех
для первого
ст.( -=377,15 Па ;
А- 488,9 МПа;
и = 0,48)
и
второго
а.( =194,19На ; А = 215,\\На ; « = 0,256) материалов, при слеtyic идах размерах трубных заготовок: /?Й£) = 50 и , SQ = 4 г/
1 я=од
1
^
4
Д =1
/
\
\
\
/
/
=
,.
R = 2 /^
0.1
0.2
0.3
0.4
Рис. 2.5. Зависимость величины HQ/SQ от гх и R:
а - материал 1; б - материал 2
Анализ графических зависимостей (рис. 2.5) показывает, что
уменьшение коэффициента нормальной анизотропии R приводит к
более устойчивому протеканию процесса осадки трубной заготовки.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССАХ РАЗДАЧИ
И ОБЖИМА ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ
ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Определяющие соотношения.
Напряженное и деформированное состояния трубной заготовки
Рассмотрим операцию раздачи трубной заготовки коническим
пуансоном с углом конусности а (рис. 3.1) и коэффициентом раздачи
ep+fifep
<Sp+dt5p/
Рис. 3.1. Схема раздачи трубной
заготовки коническим пуансоном
В основу анализа положен метод расчета силовых параметров
процесса, основанный на совместном решении приближенных диф­
ференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом
сопряжений на границах участков, а также изменения направления
течения материала [101].
Предполагаем, что процесс раздачи трубной заготовки протека­
ет в условиях плоского напряженного состояния ( a z - 0 ) , на кон­
тактной границе реализуется закон трения Кулона. Материал прини51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок ю анизотропных материалов
мается несжимаемым, изотропно упрочняющимся, обладающим ци­
линдрической анизотропией механических СВОЙСТВ, ДЛЯ которого
справедливо условие текучести Мизеса-Хилла
2/(ay) = Fo 0 2 +Gop 2 + W(CT p -a e ) 2 -l
(3.1)
и ассоциированный закон пластического течения
step = dk[H(ap -OQ) + Ga p ]; dyQz = 0;
c/g0 = dk[FaB +Щав-ар)];
dyzp=0;
(3.2)
d&z = -dk[Gop + FOQ];
djpQ = 0,
где F,G,H - параметры, характеризующие текущее состояние анизо­
тропии; <зу - компоненты тензора напряжений в главных осях анизо­
тропии; d£p,dEQ,dsz,dyQz,dypQ,dyZp - компоненты приращения тен­
зора деформаций; dX - коэффициент пропорциональности; x,y,z •
главные оси анизотропии.
Учитывая связь параметров анизотропии F,G,H с величинами
коэффициентов анизотропии Rp и RQ вида
а также принимая во внимание, что
_
а20(1 + % ) '
условие текучести для материала, обладающего цилиндрической ан»
зотропией механических свойств, в главных напряжениях приме!
вид:
Rp(\ + Re) 2 _
Rp
RP(\ + RQ) 2
2
<
4
Opn+—
ЗД + Яр)
СГЙ 2
(i + /?p)
°п
p Уe я = —
ад + V
<7ffi,
iG
(-Э-
где ал.е - величина сопротивления материала пластическому дефор­
мированию в направлении оси 6, которая связана с интенсивность^
напряжения а,- известным выражением:
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные исследования...
J2(Rp+RpRQ + Re)
(3.5)
3Rp(RQ+\)
Учитьшая выражение (3.5), запишем условие текучести (3.4) в
°sQ
виде
2(RP +
RPRQ+RQ)
c
RQ(\ + Rp)tsp e - о,-
(3.6)
3RQ(l + Rp)
Воспользовавшись соотношениями (3.2) и найдя отношение
de01d&Q с учетом выражений (3.3), получим
°P
+ae
RQ(]
+ Rp)
ufep = CJZQ
RQ[<JP+RP(OP-GQ)]
(3.7)
где dfcg = ф / р ; Р - координата рассматриваемого элемента на кони­
ческой поверхности.
Используя выражение, позволяющее определить приращение
интенсивности деформации fife/ для рассматриваемого случая дефор­
мирования:
Л
Gd&Q-HdEz \ +G Hde7 •FdSp
dzi=.\-{F + G + H)
FG + GH + HF)
+H
FG + GH + HF
1/2
Fdep - GdEQ
(3.8)
FG + GH + HF
учитывая условие несжимаемости dep +d£Q +dez =0, а также выра­
жения (3.3), имеем
ckt = [2(RP
' P
+ R
Q
+ R R
+D + 2P V e + *e(*p +V]±
ЧЛ
R•ppRQ(l + RPp + Re)
"
P Q№2RP(RQ
R
где
P=
o(°c
-°e)]
RP[GQ+RQ(<JQ~OP)]
Примем, что упрочнение материала заготовки описывается за­
висимостью:
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
о / = а / 0 + ^е?,
(3.10)
т.; о/о, А, п - константы материала; е£- - величина интенсивности
цеформации, которая определяется для рассматриваемого случая де­
формирования по выражению
Е/=
(З- 11 )
|р(ст р ,сте,Яр,/?е)—•
р
Ро
Рассмотрим деформированное состояние материала трубы в
очаге пластической деформации. Воспользовавшись соотношениями
3.2) и найдя отношение dzzlйщ с учетом выражений (3.3), получим
dez =
Щор+RpQQ
(3)2)
deQ Rp[RQCp-(\ + RQ)aQ}'
Принимая во внимание, что dez=ds/s, используя уравнение
несжимаемости dz§ + dcp + dez = 0 и соотношение (3.3), найдем
* = /^Р;
s
/=
p'
%*Р + У е
(313)
лр[Леор-(1 + лв)ов]'
Меридиональные стр и окружныеCTQнапряжения определяются
путем решения приближенного уравнения равновесия
dap
(
JL± - а е - » = 0
(3.14)
F l+
dp
y dp s
tga
совместно с условием пластичности (3.4) при граничном условии
и
P = pK-=/*K/sina>
о
=°>
(ЗЛ5)
Р—Рк
i де ц - коэффициент Кулонова трения на поверхности контакта пуан­
сона и заготовки.
Граничное условие (3.15) позволяет определить величину ок­
ружногоСт0напряжения из услоция текучести (З.б) следующим обраюм:
,
2(Rp+RpRe + RQ)
СГд=СУу
0
l
54
\
-
-
3RpQ + RB)
.
(J.16)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
Принимая во внимание выражение (3.13), получим уравнение
равновесия (3.14) в виде:
р ^ + а р (1 + / ) - а е ~ ^ = 0.
(3.17)
H
dp
tga
Интегрирование этого уравнения выполняем численно методом
конечных разностей от краевой части заготовки, где известны все
входящие в уравнение величины:
Ри-Ря-1
(
(3.18)
1+-сто'Ря-1
ж_,(1 + Л ч )
Рп
Кя-1
tga)
Рп
После определения ар находим ад я из условия текучести (3.6)
crD =cr D
+
°е
'я-1
так:
СТА
0
*9
о 0 + а,-,
1 + /? 0 р
*
1
i? p (i + i?e)
'О
\aiJ
^gp"|2
Лв(1 + Й р ) ст
2(RP+RPRQ
+ RQ)
3
V /J
Сжимающее меридиональные напряжение сгр имеет наиболь­
шее по абсолютной величине значение при р = рд = щ /sina. Эту ве­
личину напряжений можно найти как сумму напряжения, определяе­
мого из уравнения (3.18) и приращения напряжения 2Лстр от изгиба и
спрямления, следующим образом:
гЧю^Н-Р*
+ 2Да г !
Р=Рггр;
= а г 'Р=Рг + 2с pi
(3-2
= стPln=
Р=Ргр
cos a),
n
(l-cosa) =
(3.19)
где коэффициент (3-2cosa) учитывает изгиб и спрямление заготов­
ки при переходе от конического участка к недеформированному ци­
линдрическому; ргр = ггр /sin a.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
В случае, когда при раздаче
образуется цилиндрическая часть
нового диаметра (рис. 3.2), опре­
деляя напряжения сгр в кониче­
ском участке, следует учитывать
влияние изгиба а спрямления ме­
жду этими участками. Принима­
ем, что изгиб и спрямление эле­
ментов на границах участка сво­
бодного изгиба увеличивают ме­
ридиональное напряжение <хр на
величину 2ДсТр. Величину Да р
определяем
по
формуле
Рис. 3.2. Схема раздачи
радиус кри- трубной заготовки коническим
пуансоном с образованием
визньг, определяемый по выраже­
цилиндрической части
нию i"2 = 7 ^ s / ( v 2 s m a ) .
Величина меридиональных напряжений a p для рассматривае­
Аа =
Р
л
'
где г
2
мых условий деформирования определяется по формуле
р
Р
Р=Ъ
л/2 aSQSsin a
2
л/г„*
(3.20)
Меридиональные а р и окружные CTQ напряжения определяются
путем решения приближенного уравнения равновесия (3.14) совмест­
но с условием пластичности (3.6) при граничном условии
-v/2 0^95 sin a
(3.21)
= 2Aa f
при р = р к ,
~2
где сг^е определяется по выражению (3.5) при р = р^..
Изменение толщины трубы в процессе раздачи заготовки оцени­
вается по соотношению
s = s0epi> °
56
(3.22!
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
Сила процесса раздачи трубной заготовки определяется выра­
жением
Р = 2го- 0 5 0 |а ртах |.
(3.23)
Заметим, что, полагая в соотношениях (3.6) - (3.22) величины
коэффициентов анизотропии Rp = RQ = R, получим выражения для
определения напряжений в случае раздачи трубной заготовки из
трансверсально-изотропного материала, а при R = 1 - в случае разда­
чи трубной заготовки из изотропного материала.
В работах [94, 97] выполнены теоретические исследования про­
цесса раздачи трубной заготовки из трансверсально-изотропного изо­
тропно упрочняющегося материала, для которого справедливо усло­
вие текучести Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического
течения. В основу анализа положен метод расчета силовых парамет­
ров процесса, основанный на совместном решении приближенных
дифференциальных уравнений равновесия (3.17) и линеаризирован­
ного условия текучести (2.16) с учетом сопряжений на границах уча­
стков, а также изменения направления течения материала. Получены
выражения для определения напряженного и деформированного со­
стояний заготовки, силовых режимов процесса раздачи трубных заго­
товок.
3.2. Подход к анализу процесса раздачи
Решение поставленной задачи осуществляется в несколько эта­
пов. В первом приближении принимаем, что в процессе деформиро­
вания Э = ~ = const. Это условие выполняется на краю заго(1 + Яе)
товки. Такое допущение позволяет вычислить величину приращения
интенсивности деформации без привлечения компонент тензора на­
пряжений о р и се:
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
*'"^Г
яро+вд
Ле
'
<3 24)
'
где с/89 - = ф / р .
Меридиональные стр и окружные CTQ напряжения определяются
путем интегрирования уравнения равновесия (3.18) численно мето­
дом конечных разностей от краевой части заготовки, где известны все
входящие в уравнение величины, до р = ро = /ft /sin a.
На втором этапе решения задачи определяется деформированное
состояние заготовки, вычисляется величина интенсивности деформа­
ции по выражению (3.11) с учетом соотношений (3.9) и уточняются
величины интенсивности напряжений в очаге деформации по форму­
ле (ЗЛО). Далее осуществляется нахождение меридиональных с р и
окружныхCTQнапряжений путем численного интегрирования диффе­
ренциального уравнения равновесия совместно с условием текучести
(З.о) при граничных условиях (3.19) и (3.21) в зависимости от рас­
сматриваемого процесса. Итерационная процедура повторяется до
выполнения следующих условий:
где б - заданная точность, например, 5 = 1 0 _ J .
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
технологических параметров, угла конусности пуансона, условий
трения на контактной поверхности рабочего инструмента и заготов­
ки, анизотропии механических свойств заготовки на напряженное и
деформированное состояния, силовые режимы и предельные возмож­
ности формоизменения операции раздачи трубных заготовок.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
3.3. Напряженное и деформированное состояния заготовки.
Силовые режимы
На рис. 3.3 приведены графические зависимости изменения от
носительных величин меридионального р р = р р /сто^Э и окружной
Щ =®в/а0 28 напряжений на коническом участке заготовки от отно
сительного радиуса р = р/рд (при г0=50 мм; *Q=4 MM; Ц = 0,05).
Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 08кп i
алюминиевого сплава АМгб со следующими механическими характе
ристиками и геометрическими размерами трубной заготовки: стал]
08кп - аю =377,15 МПа; А = 488,9 МПа; « = 0,48; Rp = 0,817
RQ =0,783; алюминиевый сплав АМгб - а/о = 194,19 МПа
А = 275,11 МПа; п = 0,256; Rp = 0,67; RQ = 0,54.
р — -
р — •
а
б
Рис. 3.3. Графические зависимости изменения р р и Щ от р
(Кр = 1,4; а = 20°): a - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМгб
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени
ем относительного радиуса р~ относительное окружное напряженш
OQ возрастает. Меридиональное напряжение р р уменьшается онаибольшего значения при р=1 до нуля на кромке заготовки.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
1
Графические зависимо­
сти изменения относительной
величины силы процесса
2
Р-- P/{2TU-QSQGQ2Q) ОТ угла
=
^_ \
конусности пуансона
а
__
(К^ = 1,4 ;ц = 0,05) для труб-- ю
и
20
градус
х
а
них заготовок из стали 08кп
"
и алюминиевого
сплава Рис. 3.4. Графические зависимости
ЛМгб представлены на рис. изменения Р от а : кривая 1 -сплав
3.4
АМгб; кривая 2 - сталь 08кп
Анализ результатов расчетов и графических зависимостей, пр'и
веденных на рис. 3.4, показывает, что выявлены оптимальные угль
конусности пуансона в пределах 12... 18°, соответствующие наи
меньшей величине силы. Установлено, что с ростом коэффициент;
раздачи Кр и коэффициента трения у. величина относительной силь
Р возрастает.
1
На рис. 3.5 приведены
0,98 \
фафические зависимости из­
0,96
V^ ^
менения относительной тол­
0,94
0,92
щины кромки трубной заго­
0,9
X
товки SK=SK/SQ от коэффи­
0,88
циента раздачи Кр при раз­
2_/
0,86
даче трубных заготовок из
1,3
U
1,1
М
стали 08кп и алюминиевого
сплава АМгб. Из графиче­
ских зависимостей видно, что
с увеличением коэффициента Р и с - 3 5 - Графические зависимости
раздачи Кр относительная
.изменения sK от Кр (ос = 20 ;
толщина кромки трубной за­ ц = 0,05): кривая 1 - сталь 08кп;
кривая 2 - алюминиевый сплав
готовки sK
существенно
АМгб
уменьшается.
чГ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
3.4. Предельные коэффициенты раздачи
Предельные величины коэффициента раздачи КрР трубных за­
готовок коническим пуансоном могут ограничиться допустимым из­
менением толщины стенки заготовки (по техническим условиям), ло­
кальной потерей устойчивостью заготовки, величиной накопленных
микроповреждений и потерей устойчивости трубной заготовки вто­
рого типа.
Предельные возможности формоизменения оценены из условия,
что максимальная величина осевого напряжения р р т а х , передающе­
гося на стенку, не превышала величины напряжения asp:
(3.25)
i также по критерию локальной потери устойчивости анизотропного
упрочняющегося материала, полученного на основе критерия поло­
жительности добавочных нагрузок, для плоского напряженного со­
стояния заготовки (2.35) и (2.36), в котором необходимо принять
гн = а§ /Стр , где O-Q , <Тр - средние напряжения в очаге дефор­
мации, причем на участке, где O-Q >0; asp - сопротивление мате­
риала пластическому деформированию в условиях плоского напря­
женного состояния при заданной величине изменения начальной
толщины стенки заготовки.
В расчетах принималось crsp = с?о,2р. Эта величина напряжения
ао,2р соответствует условию, что при р = pg, s = SQ.
Неравенства (3.25) и (2.35), (2.36) не разрешаются в явном виде
относительно предельного коэффициента раздачи К*Т, поэтому за­
висимости предельного коэффициента КрР от геометрии инструмен­
та и условий трения на инструменте устанавливались путем числен­
ных расчетов по этому неравенству.
Результаты расчетов предельных возможностей формоизмене­
ния по приведенным выше условиям деформирования представлены
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных матерш*^
на ?ис. 3.6. Здесь кривые I и 2 соответствуют величинам коэффици­
ентов раздачи K'Jf, вычисленным по критерию локальной потери ус­
тойчивости и максимальной величине напряжения стртах соответст­
венно. Из анализа графических зависимостей следует, что предельньи; возможности формоизменения при раздаче трубных анизотроп­
ных заготовок ограничиваются вторым условием деформирования.
Выявлены оптимальные углы конусности пуансона в пределах
15... 18°, соответствующие максимальной величине предельного ко­
эффициента раздачи К'З'.
'.'
ю
'
'
и
20
се
'
градус
•*
'
эо
i 46'
'
ю
•
'
'
ц
'
20
а
градус
'
зо
».
Рис. 3.6. Графические зависимости изменения КрР от а:
a - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМгб
Технологические возможности процесса раздачи трубной заго­
товки могут ограничиваться 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.
Ниже изложены результаты терретических исследований пре­
дельных возможностей формоизменения при раздаче анизотропных
трубных заготовок, при которых возникает потеря устойчивости ее
свободной ч;
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
На рис. 3.7 приведены графические зависимости изменения от­
носительной величины напряжения а = иртах/ахкр
от коэффициен­
та раздачи Кр при различных степенях деформации е х . Величина
ахкр вычисляется по формуле (2.61).
2,5
^
^=0,2
h.;i«]
2
г х =0Д
I
в
^ZSL
»
5
х^^-"
Sx =0,01
^~~-
[,;
I
0,5
0
м
^
\
^
>^~
__^_—-
\
-"'' .^P=^LH•4=0,01
""""
U-^
к- — -
Рис. 3.7. Графические зависимости изменения а от А"^:
a - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМгб
Расчеты выполнены для трубных заготовок высотой цилиндри­
ческой части HQ = 150 мм из стали 08кп и алюминиевого сплава АМгб
со следующими механическими характеристиками: сталь 08кп ст(0=377Д5 МПа; Л = 488,9 МПа; « = 0,48; Rp =0,817, Ле =0,783;
алюминиевый сплав АМгб - с/о =194,19 МПа; ,4 = 275,11 МПа;
и = 0,256; Яр =0,67; Ле = 0,54; а = 20°.
Установлено, что чем выше коэффициент раздачи Кр, тем
больше значение относительной величины напряжений о. При дос­
тижении величины а = 1 происходит образование дефектов в виде
складок, что и определяет предельный коэффициент раздачи К "р.
Графические зависимости изменения предельного коэффициен­
та раздачи Крр от степени деформации БХ при различных значениях
относительной величины высоты цилиндрической части трубных за63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
готовок hQ-liQ/sQ из стали 08кп и алюминиевого сплава АМгб пред­
ставлены на рис. 3.8 (>0=5О мм; SQ-4 ММ; Ц = 0,05).
а
б
Рис. 3.8. Графические зависимости изменения К*Т от ех:
а - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМгб
(кривая 1 - Ао = 1 ^' кривая 2 - HQ = 20; кривая 3 - /JQ = 30)
Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением ве
личины степени деформации ъх предельный коэффициент раздачр
КрУ уменьшается. Увеличение относительной высоты цилиндриче
ской части заготовки h$ приводит к росту предельного коэффициент;
раздачи Кпрр.
3.5. Повреждаемость трубной заготовки
Приведенные в разд. 2 выражения для определения величин на
копленной интенсивности деформации и повреждаемости позволил!
оценить величину накопленных повреждений по конической обра
зующей изготавливаемой детали а>е.
Расчеты выполнены для раздачи трубных заготовок из ряда ма
гериалов, механические характеристики которых приведены ниже
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
сталь 08кп: а ю =377,15М/7о ; Л = 488,9М7а; и = 0,48; Q=l,791;
а =-0,946; латунь Л63: ai0 =214,94 МЛа ; А = 509,07 МПа; « = 0,575;
fl= 2,38; £/ = -0,769; алюминиевый сплав АМгб: <тг0 = 194,19М7а;
^ = 275,11 МПа; я = 0,256; 0 = 1,362; С/= -1,23 ( л 0 = ] ;
л, = а2 = «з = °)Графические зависимости изменения величины повреждаемости
Фе от относительной величины конической образующей
изготавливаемой детали Шк приведены на рис. 3.9-3.11.
Здесь / и 1К - текущая и конечная длины конического участка
изготавливаемой детали при заданном коэффициенте раздачи К„.
Расчеты выполнены для трубных заготовок со следующими геомет­
рическими размерами и технологическими параметрами процесса:
SQ = 4 мм, Ц) = 50 мм; а = 20°; ц = 0,05.
Рис. 3.9. Графические зависимости
Рис. 3.10. Графические
изменения сое от 1/1к
зависимости изменения <ое от Шк
(сталь 08кп)
(латунь Л63)
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
3.6. Влияние анизотропии механических свойств трубных
заготовок на технологические параметры раздачи
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
цилиндрической анизотропией механических свойств трубной заго­
товки на напряженное и деформированное состояния, силовые режи­
мы и предельные возможности формоизменения операции раздача
грубных заготовок.
На рис. 3.12 приведены графические зависимости изменения от­
носительных величин меридионального а р = стр /сто 29 и окружной
Щ) -CTQ/CTQ 29 напряжений на коническом участке заготовки от отно
сительного радиуса р = р/ро (при t\)=5Q мм; SQ=4 ММ; р. = 0,05
а = 20°).
Расчеты выполнены для трубных заготовок со следующими ме
паническими характеристиками: ог,;о — 377,15 МПа; л! = 488,9 МПа
п := 0,48 [87].
Рис. 3.12. Графические зависимости изменения стр иCTQОТ р:
a- / f p = l , 5 ; /гр = 2; RQ = 0,2; б - Кр = 1,5; Я р = 2 ; RQ=2
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени
ем относительного радиуса р относительное окружное напряжени
<fg увеличивается. Меридиональное напряжение <гр уменьшается о
наибольшего значения при р~ = 1 до нуля на кромке заготовки. С уве
личением коэффициента анизотропии RQ С 0,2 до 2 при фиксирован
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
аом значении Rp возрастает величина относительного радиального
напряжения р р в 2 раза при р=1.
Графические зависимости изменения относительной величины
;ялы процесса Р = Р/(2TV"OSQ(JQ XQ) ОТ угла конусности пуансона а
[и = 0,05) при различных сочетаниях коэффициентов анизотропии Rp
и RQ представлены на рис. 3.13. Показано, что выявлены оптималь­
ные углы конусности пуансона в пределах 12... 18°, соответствующие
наименьшей величине силы. Установлено существенное влияние ци­
линдрической анизотропии механических свойств трубной заготовки
на силовые режимы процесса раздачи. Например, увеличение коэф­
фициента анизотропии /?р от 0,2 до 2 (при RQ = 0,2) сопровождается
ростом относительной величины силы Р более чем на 25 %
(рис. 3.13, г).
0,52
^=1
Ро,45
«„=0,2
0.5
~~~"^-ч \
К
/
_
*~-\^
Re = 0.2
градус
«
0.48
Р
0,44
0,42
^
'V--""
Я„=1
\ ^ _ \
Я
0,4
-7
градус
20
а
—<^
»-
б
0.94
Я, =0,2
ода
2k=il
0,9
0,88
г
Р 0,86
0,84
~яв~=Г\
Ч^^***^
~^>*-
,у/X
А=°=2
0,95
0,9
\
ч
-»Rp = \
\
^ .
_— --""ч
0,82
ч
д
градус
градус
В
f^
Л =2
Г
_
Рис. 3.13. Графические зависимости изменения Р от а:
а- Др =0,2; 6 - ^ 0 = 0,2 (А^ =1,25); в Rp =2; г - RQ =0,2
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
На рис. 3.14 приведены графические зависимости изменения ш
нскительной толщины кромки трубной заготовки sK = sKls^ от кс
эффициента раздачи Кр при различных сочетаниях величин коэффи
циентов анизотропии.
1,08
1.04
*
*!/>.
-П Т
0,9В
•Лр
0.96
Х- - -
i
—-13Ц
1
-
0,96
*к
\
=2
Р. - 1
1,04
^
?MS±.
""" \
1,02
'
В
1,08
/
I
1
1.0«
^
I
—
1
Ля -t
z^>r^
/
i
L ^ - _ _
0,92
г-Ra - 0 2 — ^
0.SS
"0
' " Z
0,84
0.94
1,15
1.1
U
1,15
1,2
к„
I
1
0,96
0,96
0,92 -
олг
г?
0,88
/>
0.S4
0.8
—-,
0,76
от
0,88
"»-;
-X
V
r-
s
Lfi, - i -
^=0,2
0,84
-,
1
/
0,8
0,76
0,72
0,72
1
1,05 1,1 1.15 1,2 1,23 1,3 1,35 1,4 1.43 1,5
K„
•
1
1,05 1,1 1,15 la
K„
1,25 1,3 1J5 1,4 1,45
\,
•
Рис. 3.14. Графические зависимости изменения sK от К„
(а = 20°; ц = 0,05):а- RB = 2 ; б - Др =0,2; в - Лв = 0,2 ; г - Я р = 2
Из графических зависимостей (рис. ЗЛ4) видно, что с увеличе
нием коэффициента раздачи Кр относительная толщина кромш
трубной заготовки sK в большинстве случаев уменьшается. Интен
сивность уменьшения 1К существенно зависит от сочетания величт
коэффициентов анизотропии Rp и RQ. При отдельных сочетаниях ко
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
исследования...
эффициентов анизотропии Rp и RQ могут наблюдаться эффекты не­
значительного роста величин 1К (до 8 %).
Приведенные выше соотношения позволяют установить влияние
анизотропии механических свойств на предельные возможности про­
цесса раздачи трубной заготовки.
Предельные возможности формоизменения (К^р) при раздаче
трубной заготовки оценены из условия, что максимальная величина
осевого напряжения Ор т а х , передающегося на стенку, не превыша­
ла величины напряжения с 5 р (3.25).
В расчетах принималось а ?р = GQдр. Эта величина напряжения
сто,2р соответствует условию, что при р = р 0 s « SQ (рис. 3.15).
Rfi = 0,2
/
^tzi
jcjr
/
\
^
02
f4P
^=2
\
/
/
N^
% = 0,2
1
V
0„<
0,8
яр-г
np=y
~Ч^
1,1
1,4
1,7
ОД
0,5
0,8
1,1
1,4
1,7
Rti
а
б
Рис. 3.15. Графические зависимости изменения Кпрр от Rp (a)
и Яр (б) (а = 20°; ц = 0,05)
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем коэффициентов анизотропии RQ И уменьшением /?р при фиксиро­
ванных технологических параметрах процесса раздачи происходит
уменьшение предельного коэффициента раздачи Кпрр, а увеличение
коэффициента анизотропии Rp и уменьшение коэффициента анизо­
тропии RQ сопровождаются ростом предельного коэффициента раз69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
дачи К"р. Например, изменение Rg от 0,2 до 2 при фиксированном
коэффициенте анизотропии Rp = 2 приводит к уменьшению Кпрр на
25 "/о.
Таким образом, неучет цилиндрической анизотропии механиче­
ских свойств трубной заготовки при анализе процесса раздачи приво­
дит к погрешности в оценке силовых режимов и предельных коэффи­
циентов раздачи КрР порядка 25 %.
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
коэффициента нормальной анизотропии трубной заготовки на напря­
женное и деформированное состояния, силовые режимы и предель­
ны.* возможности формоизменения операции раздачи трубных заго­
товок.
На рис. 3.16 приведены графические зависимости изменения от­
носительных величин меридионального а р == р р /an 29 и окружного
Щ = erg /ад 20 напряжений на коническом участке заготовки от отно­
сительного радиуса р = р/ро (при го=50 мм; 5Q=4 MM; и. = 0,05). Рас­
четы выполнены для трубных заготовок со следующими механиче­
скими характеристиками: а;о =377,2 МПа; А =488,9 МПа; « = 0,48.
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем относительного радиуса р относительное окружное напряжение
OQ увеличивается. Меридиональное напряжение о"р уменьшается от
наибольшего значения при р = 1 до нуля на кромке заготовки.
Графические зависимости изменения относительной величины
силы процесса Р = Р /(27irQSQUQ2Q) OT У гла конусности пуансона а
(ц =0,05) при различных значениях коэффициента анизотропии R
для трансверсально-изотропного материала представлены на
pHi;. 3.17. Установлено влияние коэффициента нормальной анизотро­
пии трубной заготовки на силовые режимы процесса раздачи. Пока­
зано, что выявлены оптимальные углы конусности пуансона в преде­
лах 15...20°, соответствующие наименьшей величине силы.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 3. Теоретические и экспериментальные
щ
_-J——^~~—
)
\ •*~~*"^
1
^ .
/ ~
1Д
т
;
1,3
Р
6*
_
^f^~-
а-.
0,4
0J
U
ст
^>.
\ГР\\
<?в
1
исследования...
1,4
*
—»-—'
~"~>^~~..1
и. !й-JI
iff]
I
~"~—-
,/
] "*""""---
!
1
1,1
—
и-"*"
^____
U
р-
а
б
ее
Рис. 3.16. Графические
зависимости изменения с J и стр
V,
I гI
Jbl
- ^
1.1
U
1^
А
*
1,4
от р ( а = 20°; ц = 0,05):
а- Ар =1,5; Л = 0,2;
G-Kp = \£\R = \;
в- /С„ =1,5; R = 2
На рис. 3.18 приведены графические зависимости изменения от
носительной толщины кромки трубной заготовки sK = sK /SQ от ко
эффициента раздачи Кр при различной величине коэффициента ани
зотрошш R для трансверсально-изотропного материала.
Из графических зависимостей (рис. 3.18) видно, что с увеличе
нием коэффициента раздачи К „ относительная толщина кромк:
трубной заготовки sK уменьшается. Интенсивность уменьшения Jt
существенно зависит от величины коэффициента нормальной анизс
тропии R. Увеличение величины коэффициента нормальной анизс
тропии R от 0,2 до 2 приводит к уменьшению относительной толщи
ны кромки трубной заготовки s^ на 15 % при К„=1,5.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
1
-*2
~\
-~-^
градус
и
Л = 1/ ,
\
л= Ь
- ^>
и
и
J
^
м
к„—•
Рис. 3.17. Графические
зависимости изменения Р от а
(К„ =1,25; ц = 0,05)
'
р и с . ЗЛ8. Графические
зависимости изменения sK от Кс
(а = 20°; ц = 0,05)
Предельные возможности формоизменения (Кг?) при раздач
трубной заготовки из трансверсально-изотропного материала оцене
ны из условия, что максимальная величина осевого напряжени
Рртах Ь передающегося на стенку, не превышала величины напряже
ния oSp (3.25).
Анализ графических за­
висимостей (рис. 3.19) пока­
зывает, что с увеличением ко­
эффициента нормальной ани­
зотропии R для трансвер­
сально-изотропного материа­
ла при фиксированных техно­
логических параметрах про­
цесса раздачи происходит
уменьшение предельного ко­
эффициента раздачи.
Рис. 3.19. Графические зависимости
изменения КрР от Я
' (а = 30 ; ц = 0,15)
Изменение величины нормального коэффициента анизотропи
R от 0,2 до 2 приводит к уменьшению К%р на 2,5 %.
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Глава 4. ОБЖИМ АНИЗОТРОПНОЙ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ
КОНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ
4.1. Определяющие соотношения.
Напряженное и деформированное состояния трубной заготовки
Рассмотрим операцию обжима трубной заготовки конической
матрицей с углом конусности а (рис. 4.1) и коэффициентом обжима
щ1гё
Sp+tfep-
<7p+<fop
Рис. 4.1. Схема обжима трубной
заготовки конической матрицей
В основу анализа положен метод расчета силовых параметров
процесса, основанный на совместном решении приближенных диф­
ференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом
сопряжений на границах участков, а также изменения направления
течения материала [102].
Предполагаем, что процесс обжима трубной заготовки протека­
ет в условиях плоского напряженного состояния, и на контактной по­
верхности реализуется закон трения Кулона.
Материал принимается несжимаемым, изотропно упрочняю­
щимся, обладающим цилиндрической анизотропией механических
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
свойств, для которого справедливо условие текучести Мизеса-Хилла
1 ассоциированный закон пластического течения.
Условие текучести Мизеса-Хилла для материала, обладающего
цилиндрической анизотропией механических свойств, в главных на­
пряжениях примет вид:
,Яр(1 + % )
+ ояИ
*•
/г 0 (1 + Л р )
2
ас
2
RpRd
RQ(l + Rp)
r
сгРпаа = о
2(Rp + RpRQ + RQ)~
3RB(l + Rp)
, (4.1)
где RQ; R~ - коэффициенты анизотропии; о,- - интенсивность напряжеьия.
Используя выражение, позволяющее определить приращение
интенсивности деформации в/ для рассматриваемого случая дефор­
мирования, учитывая условие несжимаемости d&p + dsQ + dsz =0, а
также ассоциированный закон пластического течения, имеем
'*''
А
где р =
'з
RPRQ(\ + RP+RQ)
ЧА
'
%[стр + Яр(°ъ ~ ст е)]
~
—; CIEQ =dp/p; p - координата рассматри­
ваем-/чэ(<?е-^р)]
ваемого элемента на конической поверхности.
Примем, что упрочнение материала заготовки описывается за­
висимостью:
Oi=ci0
+ Azft
(4.3)
где о/о, А, п - константы материала; ц - величина интенсивности
деформации, которая определяется для рассматриваемого случая де­
формирования по выражению
Р
е,- = Jufe,-; ро = го /sin a .
(4.4)
Ро
Меридиональные ар и окружные OQ напряжения на кониче­
ском участке очага деформации определяются путем решения при­
ближенного уравнения равновесия [102]
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
p
Р
^
+CTp(l+ / )_ a e _liHe = 0;
/=
feV+V*
(4.5)
рК
Н
ф
tga
Rp[Reap-(\ + RQ)oQ]
совместно с условием пластичности (4.4) при граничном условии
(4 6
p L ^ = 0>
- ^
Р~Рё
где (д - коэффициент Кулонова трения на поверхности контакта мат­
рицы и заготовки; р^ = ц / s i n a .
Граничное условие (4.6) позволяет определить величину окруж­
ногоCTQнапряжения из условия текучести (4.1).
Интегрирование уравнения (4.5) выполняем численно методом
конечных разностей от краевой части заготовки, где известны все
входящие в уравнение величины
Pn-Pn-l
(4.7)
°*n-^~)-aPn^+fn-i)
гп Ня-1
Ри
После определения ар находим ag w из условия текучести
Р = Р<?'
a
(4.1)Сжимающее меридиональные напряжение <тр имеет наиболь­
шее по абсолютной величине значение при р - р о - Эту величину на­
пряжений можно найти как сумму напряжения, определяемого из
уравнения (4.5) и приращения напряжения 2Дс>р от изгиба и спрям­
ления [102], следующим образом:
°vJ
=°"п1
+2AaJ
= a n | +2aJ
(l-cosa) =
p
p,
P|
P|
I Plmax
'p=p&)
P=Pdd
P=P^
P=P<M
=aJ
(3-2cosa),
(4.8)
P|
P=P<W
где коэффициент ( 3 - 2 cos a ) учитывает изгиб и спрямление заготов­
ки при переходе от конического участка к недеформированному ци­
линдрическому; рад = гдд1'sin a.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
В случае, когда при обжиме
образуется цилиндрическая часть
ноного диаметра (рис. 4.2), опре­
деляя напряжения а р в кониче­
ском участке, следует учитывать
влияние изгиба и спрямления ме­
жду этими участками. Принима­
ем, что изгиб и спрямление эле­
ментов на границах участка сво­
бодного изгиба увеличивают ме­
ридиональное напряжение а р на
2Д<тг
величину
где
Астр =a s .s/(4r)); f"2 - радиус кри­ Рис. 4.2. Схема обжима трубной
визны; определяемый по выраже­ заготовки конической матрицей
с образованием цилиндрической
нию: г? = Jr^s /(-Jl sin а).
части
Величина меридиональных напряжений стр с учетом влияния
изгиба и спрямления между этими участками, для рассматриваемых
условий деформирования определяется по формуле
л/2 OSQ s sin a
o np = 2 Д сР1п
(4.9)
Р=гё
Меридиональные a p и окружные CSQ напряжения определяются
путем решения приближенного уравнения равновесия (4.5) совместно
с условием пластичности (4.1) при граничном условии
a^ssina
= 2Астг
(4.Ю)
Р = Рё>
r s
Р1р=Фё
'Р=Рё
2
,/ e
где OSQ определяется по выражению (4.1) при р = г$,
При р = Ро сжимающее напряжение стр имеет наибольшее по
абсолютной величине значение:
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
II
I Plmax
I
1р=чн
р
^ 2 a v Q.ssina
9
.пх
,, . . .
де последнее слагаемое учитывает изгиб и спрямление заготовки
фи переходе от конического участка к недеформированному цилинфическому.
Изменение толщины трубы в процессе обжима заготовки оценитется по соотношению
s = sQePQ P .
(4.12)
Сила процесса обжима трубной заготовки определяется выракением
ртах
(4.13)
Заметим, что, полагая в соотношениях (4.1) - (4.13) величины
коэффициентов анизотропии RP-RQ = R, получим выражения для
шределения напряжений в случае обжима трубной заготовки из
рансверсально-изотропного материала, а при R = 1 - в случае обжима
трубной заготовки из изотропного материала.
Алгоритм решения поставленной задачи рассмотрен в гл. 3.
4.2. Напряженное и деформированное состояния заготовки.
Силовые режимы
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
шлиндрической анизотропии механических свойств трубной заго­
товки, угла конусности матрицы, условий трения на контактной по»ерхностй рабочего инструмента и заготовки на напряженное и де­
формированное состояния и силовые режимы.
На рис. 4.3 приведены графические зависимости изменения от­
носительных величин меридионального р р = р р /сго,26 и окружного
CTQ[ = l^el^^O^e напряжений на коническом участке заготовки от отгосительного радиуса р = р 0 / р (при г0=50 мм; SQ=4 MM; р. = 0,05).
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Расчеты выполнены для трубной заготовки из стали 08кп и алюми­
ниевого сплава АМгб со следующими механическими характеристи­
ками и геометрическими размерами трубной заготовки: сталь 08кл ст,-,, =377,15 МПа; Л = 488,9 МПа; « = 0,48; Rp =0,817, /?е =0,783;
алюминиевый сплав АМгб - CT/Q =194,19 МПа; ,4 = 275,11 МПа;
п --•• 0,256; Яр = 0,67; RQ = 0,54 [87].
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем относительного радиуса р> относительное окружное напряжение
|о()| увеличивается. Меридиональное напряжение |а р уменьшается
от наибольшего значения при р=1 до нуля на кромке заготовки.
1Д 7
^-Ш.
wp\
/
1,8
\|^1
'0рП1
фр\
0,6
1,1
1А
О
U
1,1
Р
р
а
б
Рис. 4.3. Графические зависимости изменения относительных
величин напряжений р р и |CTQ| ОТ р (Я/у = 1,4; а = 20°):
а - сталь 08кп; б - алюминиевый сплав АМгб
Графические зависимости изменения относительной величины
силы процесса Р = P/(2nrQSQ<jQ 20) от угла конусности матрицы а
{Е^ =1,4; р. = 0,05) для трубных заготовок из стали 08кп и алюми­
ниевого сплава АМгб представлены на рис. 4.4.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Анализ
результатов
расчетов и графических за­
/**
висимостей, приведенных
J_x
на рис. 4.4 и 4.5, показывает,
^ ~ ^
что выявлены оптимальные
" ~^_
углы конусности матрицы в
'Ly/
0.6
пределах 12...18°, соответ­
10
15
20
градус
зо
ствующие наименьшей ве­
личине силы. Установлено,
Рис. 4.4. Графические зависимости
что с ростом коэффициента
изменения Р от а :
обжима Efo и коэффициен­
кривая 1 - алюминиевый сплав АМгб; та трения (i величина отно­
кривая 2 - сталь 08кп
сительной силы Р возрас­
тает (рис. 4.4 и 4.5).
0,9
^
_
0,95
0,8
0,9
0,75
/« = 0,15
• 0,85
0,8
0,75
0,7
0,65
0,6
__
/
7^~
/
// = 0,05
-"---—2 \
. ———-
0,65
р
0,6
j^n
^_____
а
,
У
— — • ~ " "
~~~—-^
\
0,45
а
1^ = 0,05
градус
20
градус
а -
-,
0,55
^_
~~~~
,
У^
0,7
.*=ол
" \
,0 = 0,15
>v
»-
б
Рис. 4.5. Графические зависимости изменения Р от а:
а - сплав АМгб (Ё^ = 1,3); б - сталь 08 кп (Ё^ - 1,3 )
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
На рис. 4.6 приведены графи­
J
ческие зависимости изменения от­
1
у
носительной толщины кромки
< ^ \
\
\
грубной заготовки 5^ = sgl SQ ОТ
коэффициента обжима Ё^ при
<L. I
^ I
i
обжиме трубных заготовок из стали
i
I
08 к п и алюминиевого сплава
1.1
1Д
м
АМгб. Из графических зависимо­
0б
стей (рис. 4.6) видно, что с увели­ Рис. 4.6. Графические зависимо­
чением коэффициента обжима Ё^
сти изменения $$ от К^
относительная толщина кромки
(а =--20°; ц = 0,05):
трубной заготовки 1$ существенно
кривая
1 - сплав АМгб;
увеличивается.
кривая 2 - сталь 08кп
К
4.3. Предельные возможности процесса обжима
анизотропной трубной заготовки
Приведенные выше соотношения для определения деформиро­
ванного и напряженного состояний анизотропной трубной заготовки
позволяют установить предельные возможности процесса. Предель­
ные возможности формоизменения оценены из условия, что макси­
мальная величина осевого напряжения р р т а х ь передающегося на
стенку, не превышала величины напряжения o s p :
'ртах
<|oJ,
'sp
(4.14)
те Сур - сопротивление материала пластическому деформированию
в условиях плоского напряженного состояния при заданной величине
изменения начальной толщины стенки заготовки.
В расчетах принималось asp - Со 2р • Эта величина напряжения
о0 2р соответствует условию, что при р = ро,,s « SQ. Результаты рас­
четов предельных возможностей формоизменения представлены на
рис;. 4.7.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
а
^
Рис. 4.7. Графические зависимости изменения EL
от а :
кривая 1 - сталь 08кп; кривая 2 - алюминиевый сплав АМгб
Как и при исследовании силовых параметров процесса обжима
трубной заготовки, выявлены оптимальные углы конусности матрицы
в пределах 15...20°, соответствующие максимальной величине пре­
дельного коэффициента обжима Ё^ . Величина предельного коэф­
фициента обжима Ёг-. для алюминиевого сплава АМгб меньше, чем
при обжиме трубных заготовок из стали 08кп.
В работе выполнены теоретические исследования предельных
возможностей формоизменения при обжиме анизотропных трубных
заготовок, при которых возникает потеря устойчивости ее свободной
части.
На рис. 4.8 приведены графические зависимости изменения ве­
личины h(f /SQ при осадке трубной заготовки от степени деформации
е^. (при /^=50 мм; SQ=4 MM; ц = 0,05) для алюминиевого сплава
АМгб и .стали 08кп со следующими механическими характеристика­
ми: сталь 08кп - <т,-0 =377,15 МПа; Л = 488,9 МПа; « = 0,48;
/L =0,817,
/?Q =0,783;
алюминиевый
сплав
АМгб
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
аю = 194,19 МПа; А = 275,11 МПа; п = 0,256;
(871.
Rp = 0,67; RQ = 0,54
10
б
Us.
*Q
4
1
VV^
1
t
1—7
г
2 /
0
——'
7^
0,1
—
/ ^
0,2
0,3
0,4
Рис.4.8. Графические зависимости изменения величины fiQ/sQ от ех:
кривая 1 - сталь 08кп; кривая 2 - алюминиевый сплав АМгб
Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением
степени деформации устойчивость заготовки и, следовательно, вели­
чина h^/sQ уменьшается и, достигнув минимума, начинает возрас­
тать в связи с увеличением толщины стенки заготовки, упрочнения
материала и с уменьшением высоты заготовки. Полученные зависи­
мости справедливы до h§l Rcp < 6. При больших отношениях /?Q/R cp
в заготовке начинают возникать две выпучины на расстоянии от тор­
цов до середины выпучины / = /г / 4.
Графические зависимости изменения величины h^/sQ от степе­
ни деформации ех и параметра деформационного упрочнения п
представлены на рис. 4.9. Расчеты выполнены по выражению (2.62)
для материала со следующими механическими характеристиками:
о г0 =377,15 МПа; А = 488,9 МПа; Rp =0,817, RQ =0,783 (г0=50 мм;
i'0"=4 мм; (Л = 0,05). Показано, что чем выше показатель деформаци-
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
онного упрочнения п, тем больше относительная величина 1щ /SQ, т.е.
условия деформирования улучшаются.
8
б
^ 4
SO
и = 0,4
н=03
^<^
Н = 0,2
У
/
/
» = 0,5
J
tz___JL_i
/
у"
ОД
« = од^
0.2
0,3
0,4
Рис. 4.9. Графические зависимости изменения IIQ/SQ от еЛ. и п
На рис. 4.10 приведе­
2,5
ны графические зависимо­
Ч =0,2
2
сти изменения относи­
e =0Д
тельной величины напря­
1,5
/а
от
жения а = ортах хёд
^ ^
1
коэффициента
обжима
Е =0,01
0,5
К fa при различных степе­
,х ...
нях деформации е^. Рас­
1,3
1,5
1,2
1,4
1,6
1,1
четы выполнены для труб­
ной заготовки из стали
'•об08кп и высоты цилиндри­
ческой части Ао = 150 мм и
Рис. 4.10. Графические зависимости
угле конусности матрицы
изменения а от К?,
ча
а = 20°.
Установлено, что чем выше коэффициент обжима Kfa , тем
больше значение относительной величины напряжений ст. При досs
К
л
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
гил.ении величины ст = 1 происходит образование дефектов в виде
скидок, что и определяет предельный коэффициент обжима К1^ .
На рис. 4.11 представлена зависимость предельного коэффици­
ент i обжима К~д от степени деформации гх ( а = 20°) при различ­
ны), значениях относительной величины высоты цилиндрической
часги заготовки HQ = А01SQ ИЗ стали 08кп.
Анализ результатов расчетов показывает, что с увеличением веиичины степени деформации гх предельный коэффициент обжима
К;' уменьшается. Увеличение относительной высоты цилиндриче­
ской части заготовки 1щ приводит к росту предельного коэффициента
обжима АГ-у в исследуемом диапазоне изменения технологических
параметров.
1,7
1,6
3
1,5
Рис. 4.11. Графические
зависимости изменения К1id
".
У
1,4
2
щ U
ш
-об'
1,2
1,1
_L
1
0,02 0,04 0,06 0,08
0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0Л
от ех: кривая 1 - ftQ = 10;
кривая 2 - //Q =20;
кривая 3 - /IQ = 30
4.4. Повреждаемость трубной заготовки
Оценена величина накопленных микроповреждений по кониче­
ской образующей изготавливаемой детали озе от технологических
параметров процесса обжима трубных заготовок. Расчеты выполнены
для обжима трубных заготовок из ряда материалов, механические ха­
рактеристики которых приведены в разд. 3.5>.
Графические зависимости изменения величины повреждаемости
и>е от относительной величины конической образующей
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим интотропной трубной заготовки конической матрицей
изготавливаемой детали 111^ приведены на рис. 4.12-4.14. Здесь / и
/^ - текущая и конечная длины конического участка изготавливаемой
детали при заданном коэффициенте обжима К-. . Расчеты
выполнены для трубных заготовок со следующими геометрическими
размерами и технологическими параметрами процесса: SQ = 4 ii
r$ = 50 и ; а = 20°; ц - 0,05.
*^=U
/
Коб - М
v^
^*
A^=l,3
~*С^
^=3
0,2
0,4
0,6
1'К
_ _ 4
"""""
J- 0,04
0,02
,ксй
- -ч
=',2
^
-~
^
===—'
\ , А'„5 = 1,2
0,8
— -
Рис. 4.12. Графические
зависимости изменения те
от Шё
(сталь 08кп)
Рис. 4.13. Графические
зависимости изменения сое
от 111$
(латунь Л63)
0,3
J^ChL
0,25
Ko6=\A \
х
0,2
0,15
^<^t^^ _ _ -
0,1
^^^P^^N
0,05
О
/
, ^«j
=
i>3
4j:«i = U
0,2
0,4
0,6
0,8
Рис. 4.14. Графические зависимости изменения <sse от II1$
(алюминиевый сплав АМгб)
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Установлено, что с увеличением относительной величины кони'
ческой образующей изготавливаемой детали lllg и коэффициента
обжима К~ величина накопленной повреждаемости <ое возрастает.
Интенсивность роста накопленной повреждаемости сое существенно
зависит от коэффициента обжима К-. . При больших коэффициентах
обжима К ~д интенсивность роста сое выше, чем при меньших вели­
чинах К.. .
ю
4.5. Влияние анизотропии механических свойств трубных
заготовок на технологические параметры обжима
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
цилиндрической анизотропии механических свойств трубной заго­
товки, угла конусности матрицы, условий трения на контактной по­
верхности рабочего инструмента и заготовки на напряженное и де­
формированное состояния, силовые режимы и предельные возможно­
сти формоизменения операции обжима трубных заготовок.
На рис. 4.15 приведены графические зависимости изменения от­
носительных величин меридионального |стр1 = рр[/сто,2в и окружного
Н()| -|стекстО,20 напряжений на коническом участке заготовки от от­
носительного радиуса р = р 0 /р (при Г0=5О мм; SQ=4 MM; ц = 0,05).
Расчеты выполнены для трубных заготовок со следующими механи­
ческими характеристиками: ст/0= 377,15 МПа; /1 = 488,9 МПа;
п = 0,48 [87].
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем относительного радиуса р относительное окружное напряжение
|OQ) увеличивается. Меридиональное напряжение |а р | уменьшается
от наибольшего значения при р=1 до нуля на кромке заготовки.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
—
rf-^"
1
/
-
,
1
U-
-^ -|^|"\
"
^
Г
ш
— •
"~!
/
::Z:J
LM- ^
г
/"
'
JTF.I
ч
_ _ "4^-.
\
к i
ili!i
—-—
1,2
р-
а
2,1
1,8
~~
г
1
^ ;;::; 1
Т
1-
U
L
0,9
1,8
1.6
t
Г
*~~- ' 4 J
?Т
•^
\|^|
\
0\
1
12
1 '
Яг 1
°>|" '
У
\*р
а
Т 1,4
\Щ\Ъ6
0,4
• '
03
ОД
0
1,4
1,6
0
М
U
£-
Рис. 4.15. Графические зависимости изменения относительных
величин напряжений а р и |ае| от р" (а = 20°;ц = 0,05):
a- ffrf =1,5; Лр=0,2;Ле = 0 , 2 ; б - £ й =1,25; Rp =0,2; RQ =2:
Ш
2; Л р = 2 ; Л е = 0 , 2 ; г - £ и = U5; Л р = 2 ; /? 0 =2
Графические зависимости изменения относительной величины
силы процесса Р = P/(2nrQSQGQ 20) от угла конусности матрицы а
(ц = 0,05) при различных сочетаниях коэффициентов анизотропии Rp
и RQ представлены на рис. 4.16.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
*е*Л-
}
^
—
.
«0=1,
^
~
и
N
20
аг
J?g^- 2
J
гроф-с
»-
б
оде
0,9
^Мц -
1,88
Ъ =1
» 0,86
|
>,«
/'
о,кг
Х^
V^
'
/
р__^.
r ^ V
0,8
0.78
15
20
Я
/V
J%=2
<ряф*
0,91
/
t
/
.«„=0.2
0,89
0,87
I 0,85
О,© " O v
0,81
0,79
^
Я„ = 1
S
^
^s
^
20
= 2
градус
•-
Рис. 4.16. Графические зависимости изменения /> от а:
а - / г р = О , 2 ; б - Л 0 = 2 ( £ й =1,25);
в-/?р = 2 ; г - Л 9 = 0 , 2 ( £ й =1,5)
Анализ результатов расчетов и графических зависимостей, при­
веденных на рис. 4.16, показывает, что выявлены оптимальные углы
конусности матрицы в пределах 15...20°, соответствующие наимень­
шей величине силы. Установлено, что с ростом коэффициента обжи­
ма Ё^ и коэффициента трения ц величина относительной силы Р
возрастает. Показано существенное влияние цилиндрической анизо­
тропии механических свойств трубной заготовки на силовые режимы
процесса обжима. Например, увеличение коэффициента анизотропии
Rp от 0,2 до 2 (при RQ = 2 или RQ =0,2) сопровождается уменьшени­
ем относительной величины силы Р более чем на 10%.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической
матрицей
На рис. 4.17 приведены графические зависимости изменения от­
носительной толщины кромки трубной заготовки s$ -S^/SQ от ко­
эффициента обжима Efa при различных сочетаниях величин коэф­
фициентов анизотропии Rp и RQ.
1.25
|
^=°>
1.15
2
Я^ = 1
-
"\ ^
Re = \^
i
SK 1.1
\g-SSS
&_=J
• ^ ^ N
\ Л>=2
1,15
/ ^
j 1.И
%—у
1.1
1,1
^=0,2
1,2
U
1,25
1,05
1
1,05
1,1
^Об
Л
1,15
'о<?
1Д
1Д5
-
б
Г
!
i
*
1,4
1
Яр = 2
~ п KJ^T
Д^оД"1
1,45
1.4
1,35
1Д5
г
1Д
1,15
1
,-"!
/
L^*^^
14
|
1,05
1,2
1.3
1,4
1
\
Г
/ k-0,2
H
j r
j * * \
T~
Л
в-Ч ^х"
^J< ^,
J><
^*^
J ^
J
_JS'\^ *\-
^^p'
- ^ ~ fc=. j
X^=2
1Д
Рис. 4.17. Графические зависимости изменения s$ от £ ^
(а = 20°; u = 0 , 0 5 ) : a - / ? 0 = 2 ; 6 - / ? p - 0 , 2 ; B - / ? G = 0 , 2 ; r - й р = 2
Из графических зависимостей (рис. 4.17) видно, что с увеличе­
нием коэффициента обжима Ё^ относительная толщина кромки
трубной заготовки 1$ существенно увеличивается. Изменение 1$ су­
щественно зависит от сочетания величин коэффициентов анизотро89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
пи и Rp и RQ. При отдельных сочетаниях коэффициентов анизотро­
пии /?р и RQ могут наблюдаться эффекты роста величин s$ (до 60 %).
Приведенные выше соотношения позволяют установить пре­
дельные возможности процесса обжима трубной заготовки.
Предельные возможности формоизменения (К"?) при обжиме
трубной заготовки оценены из условия, что максимальная величина
осевого напряжения Стртах , передающегося на стенку, не превыша­
ла величины напряжения osp (4.14). В расчетах принималось
сЛр = со,2р • Эта величина напряжения OQ2D соответствует условию,
ЧТО ПрИ Р = Р0 5 « 5 0 .
Анализ графических зависимостей на рис. 4.18 показывает, что с
увеличением коэффициентов анизотропии RQ И уменьшением Rp при
фиксированных технологических параметрах процесса обжима про­
исходит уменьшение предельного коэффициента обжима К"?, а уве­
личение коэффициента анизотропии Rp и уменьшение коэффициента
анизотропии RQ сопровождается ростом предельного коэффициента
обжима К"?. Например, изменение RQ от 0,2 до 2 при фиксирован­
ном коэффициенте анизотропии Rp = 2 приводит к уменьшению К?Р
на 30 %.
Таким образом, неучет цилиндрической анизотропии механиче­
ских свойств трубной заготовки при анализе процесса обжима приво­
дит к погрешности в оценке силовых режимов и предельных коэффи­
циентов обжима К1}? порядка 25 %.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обзким анизотропной трубной заготовки конической
матрицей
Рис. 4.18. Графические зависимости изменения предельного
коэффициента обжима К1?? от коэффициентов анизотропии Rp (a)
и RQ (б) (а = 20°; р. = 0,05)
Приведенные выше соотношения позволили оценить влияние
нормального коэффициента анизотропии механических свойств
трубной заготовки на напряженное и деформированное состояния,
силовые режимы и предельные возможности формоизменения опера­
ции обжима трубных заготовок.
На рис. 4.19 приведены графические зависимости изменения от­
носительных величин меридионального р р =Ор /CTQ,20 И окружного
JOQI = |а()|/ао 28 напряжений на коническом участке заготовки от от­
носительного радиуса р = р 0 / р (при г0=50 мм; SQ=4 ММ; Ц = 0,05).
Расчеты выполнены для трубных заготовок со следующими механи­
ческими характеристиками: а^ = 377,2 МПа; А = 488,9 МПа;
п = 0,48 [87].
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим it раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
J
1.6
1.4
1.2
<
1
О,
'
о,«
V» 0,6
0.1
0.2
/
/
"
^
к"""~^ NUrf 1
J"»l
*
1,8
1.6
1-4
I
1
0,8
! »' 0,6
CT#J0,4
"^>—^.
^• ' '
/
^
13
1.5
L
1.4
1-2
-
i
'#
,
M / Ttf
J
\i? '
/
-iff i
1
V< 0,8
i
- — ^ L,. 7 "
-l^d
—-
1,2.
P
-—.—.!
P
_.
4
I
'!
1.2
p—•
1
!
I— 1
\ p\
—-^__
ОД
1J
1.8
•
S^IJ
1,4
Рис. 4.19. Графические
зависимости изменения
относительных величин
напряжений р р и |CFQ| ОТ р
i-Efd
6-Ёт
( a = 20°;|i-0,05):
=1,5; Rp=RQ=R = 0,2;
=\,5;RP=RQ=R
= 1;
в - £ й = 1,5; i?p - Л© - /? = 2
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем относительного радиуса р~ относительное окружное напряжение
jaej увеличивается. Меридиональное напряжение стр уменьшается
от наибольшего значения при р~=1 до нуля на кромке заготовки.
Графические зависимости изменения относительной величины
силы процесса Р = P/(2nrQSQaQ2Q) от угла конусности матрицы a
(\i = 0,05) при различных значениях коэффициентов анизотропии R
для трансверсально-изотропного материала представлены на рис.
4.20. Здесь величина силы процесса D определялась по выражению
(4.13).
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Рис. 4.20. Графические
зависимости изменения
Р от ос
( £ и =1,25; ц = 0,05)
"" ю
и
20
а
градус
зо
•*•
Анализ результатов расчетов и графических зависимостей, при­
веденных на рис. 4.20, показывает, что выявлены оптимальные углы
конусности матрицы в пределах 12... 18°, соответствующие наимень­
шей величине силы. Установлено, что с ростом коэффициента обжи­
ма Ё^ и коэффициента трения \х величина относительной силы Р
возрастает. Увеличение коэффициента нормальной анизотропии R
сопровождается уменьшением относительной величины силы про­
цесса Р.
На рис. 4.21 приведены графические зависимости изменения от­
носительной толщины кромки трубной заготовки Ig =sg /SQ, опреде­
ленной по выражению (4.12), от коэффициента обжима Ё^ при раз­
личных значениях величин коэффициентов анизотропии R для
трансверсально-изотропного материала. Установлено, что с увеличе­
нием коэффициента обжима Ё^ относительная толщина кромки
трубной заготовки Ig существенно увеличивается. Интенсивность
увеличения s$ существенно зависит от величины коэффициента нор­
мальной анизотропии R. С уменьшением коэффициента нормальной
анизотропии R от 2 до 0,2 относительная толщина кромки трубной
заготовки Иё возрастает на 25 % (при Ё^ =1,5).
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
1,б
/ ^
1,5
Рис. 4.21. Графиче­
ские зависимости
изменения Ig от Е-^
( а - 2 0 ° ; ц = 0,05)
R = 0,2
1,4
1.3
R=\
__^
1Д
1,1
1
,Я = 2
1,1
1,2
1.3
1,4
1,5
Об
Предельные возможности формообразования (К"?) при обжим
трубной заготовки оценены из условия, что максимальная величин
осевого напряжения 1стртах1, передающегося на стенку, не превышг
ла величины напряжения osp (4.14).
графических
Анализ
хн
зависимостей (рис. 4.22) по­
1,62
казывает, что с увеличением
1,61
коэффициента анизотропии
1,6
R при фиксированных тех1.59
нологических
параметрах л ^ U S
процесса обжима трубной
1,57
заготовки
происходит
1,56 „
уменьшение предельного ко­
эффициента обжима К"Р.
Увеличение коэффициента Р и с 4 .22. Графическая зависимость
нормальной анизотропии R
изменения К"Р от R (а = 20°;
от 0,2 до 2 приводит к
Ц=
уменьшению К"Р на 5 %.
°' 0 5 >
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
4.6. Условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме
трубной заготовки из анизотропного материала
Круговые конические обо­
лочки входят в конструкции реак­
тивных двигателей, летательных
аппаратов, резервуаров и т.д. Они
формируются при обжиме труб­
ных заготовок в матрице кониче­
ского профиля (рис. 4.23). Под
действием продольной внешней
силы заготовка перемещается от­
носительно матрицы и по мере
Рис. 4.23. Схема обжима
продвижения в ее рабочую по­
трубчатых заготовок
лость принимает форму кониче­
в конической матрице
ской оболочки.
Реализуется плоское напряженное состояние, при котором ме­
ридиональные и широтные напряжения сжимающие. При определен­
ной величине продольных наружных напряжений на детали появля­
ются поперечные или продольные волны. Вид потери устойчивости
зависит в основном от относительной толщины стенки SQ/DQ заго­
товки, ее материала, условий закрепления заготовки в штампе и фор­
мы рабочей полости матрицы для обжима. Поперечные круговые
волны возникают при обжиме относительно толстостенных загото­
вок, у которых SQ/DQ =0,03...0,035. Продольные волны, направлен­
ные вдоль образующей, возникают при обжиме относительно тонко­
стенных заготовок, у которых SQ IDQ < 0,02. Если SQ IDQ = 0,02...0,03,
возможна потеря устойчивости как в виде круговых, так и в виде
продольных волн. Вероятность появления продольных волн возраста­
ет с уменьшением не только SQ/DQ, но и сил трения.
Решение задач об устойчивости конических оболочек значи­
тельно труднее, чем в случае прямоугольных пластин, цилиндриче­
ских оболочек, так как структура исходных уравнений является более
сложной. В связи с этим прежде чем привести основные соотношения
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
конических оболочек, изложим некоторые необходимые сведения из
теории поверхностей.
4.6.1. Некоторые сведения из теории поверхностей
Рассмотрим участок по­
верхности (рис. 4.24) и выберем
Линии
на нем сетку ортогональных
криволинейных линий.
Линии U - каждая их них
ео< )тветстаовал а определен ному
значению некоторого параметра
£"• ъ = ^0> £ = 5ь \ = %2 и т.д.
Линии V - каждая из которых
отвечала бы некоторому значе­
нию параметра т|:г| = щ, г\ = щ, Рис. 4.24. Сетка координатных
линий на поверхности
ИТ
Ц--Ц2
-Д-
Принимаем условие, что через любую точку поверхности про­
ходит одна и только одна линия каждого семейства. Семейства линий
U и V носят название координатных линий. Конкретный смысл па­
раметров £, и т| может быть различным. Например, на участке цилин­
дрической поверхности (рис. 4.25) линии U совпадают с образую­
щими, а линии V лежат в поперечном сечении. В качестве парамет­
ров ^, п можно избрать длины отрезков, отложенных вдоль линий.
На участке сферической поверхности в качестве параметров £,, х\
удобно выбрать угол широты и угол долготы.
Если обозначить через г радиус-вектор точки поверхности от­
носительно произвольного начала О, то г будет однозначной век­
торной функцией криволинейных координат Е, и г\ (рис. 4.26):
г=г(Ьг\).
(4.15)
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
4 = 4о
4 = 4\
4 = 42
f t
^
4 = 4ъ
4 = 4А
f /(•
^
Рис. 4.25. Координатные линии на цилиндрической поверхности
Направления векторов — и
3^
—
5т| совпадают с направлением
касательных к линиям % и Ц со­
ответственно в точке М. Плос­
кость, проведенная через векторы
дг
дг
— и —, является плоскостью,
Я,
ЭП
касательной к поверхности в точ­
ке М. Линия, перпендикулярная
к плоскости, представляет собой
нормаль к поверхности; направ­
ление нормали определяется век­
торным произведением векторов:
Рис. 4.26. Радиус-вектор точки
поверхности как функция
криволинейных координат
тг or or
N = — х —,
о£, дц
Единичный вектор нормали
дг дг
_ дЕ дц
дг дг
(4.16)
(4.17)
X
^
дц
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Если координатные линии составляют угол а , то
дг дг
—х —
cosa = v-^—гЗ_12—
дг дг
4<*\\а22 '
(4.18)
дгх'ё^
где
=,\2
дг_
дг дг a
(4.19)
22 =
~д£,~дц''
В первом приближении бесконеч­
но малый участок поверхности можно
заменить бесконечно малым участком
касательной плоскости. Воспользуемся
этим, чтобы определить дифференциал
ds дуги, проходящей через точку М
(рис. 4.27).
Будем под dr понимать диффе­
ренциал радиус-вектора F при пере­
мещении из точки М по касательной к
данной дуге. Квадрат ds можно вычис- Рис. 4.27. К исследованию
2
2
поверхности вблизи
лить по формуле ds = drdr = dr .
точки М
Полный дифференциал dr равен
дг „ дг ,
dr --d$ + — dr],
(4.20)
д%
дг\
«П
«12 =
отсюда
ds2 = a{ xdi1 + 2щ 2<яЗД + ац^Л2 •
(4-21)
Выражение (4.21) носит название первой квадратичной формы
поверхности, величины а\\,а\2,а22 п о (4.Г9) - коэффициентов пер­
вой квадратичной формы. Эти коэффициенты зависят от криволиней­
ных координат точки М. Для данной точки поверхности они опреде98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
шются однозначно. Зная первую квадратичную форму поверхности,
ложно найти угол между любыми линиями, проходящими через эту
очку (угол между касательными к этим линиям). Интегрируя выракение для ds вдоль некоторой кривой, можно вычислить полную
шину дуги кривой. Для ортогональной координатной сетки по (4.19)
5удем иметь:
J( - ds2 - ах \dk2 + a22d^ •
(4.22)
Если радиус-вектор г выразить через декартовы координаты
к,у, z, то по (4.19) получим
«11 =
щ2
д%) уге,) {%)
дх дх ду ду
dt, дг\ дс,дц
dz dz
д\ дх\
(4.23)
2
дх 2 Г ду
+
«22 =
+
{дг\)
дх\
дх\
В основу теории изгиба тонких оболочек лежит гипотеза пря­
мых нормалей, по которой точки, принадлежащие нормали к средингой поверхности до деформации, остаются и после деформации лекащими на прямой, нормальной к срединной поверхности. Эта гипо­
теза по существу сводится к предположению, что сдвиги в нормаль­
ных сечениях малы по сравнению с углами поворота нормалей, и ими
ложно пренебречь. Отнесем срединную поверхность к линиям кри­
визны, которые ортогональны £, и ц :
аи=А?,а22
=
А2,а12=0.
Величины А\ и А2 эквивалентны коэффициентам Ламе: А\ = Н\,
А2 = Н2. Линии В, совместим с нормалью к срединной поверхности и
тримем Нт> = 1. Если принять, что £, = z (расстояние от срединной
h
А
юверхности — < z < - ) , где h - толщина оболочки и
2
2
z«R\,
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
:.: z< /?2, R] и /?2 - радиусы кривизны линий £ и т), то можно пока­
зах», что деформации (Ei,82,y - линейные и сдвиговая) в срединной
иоьерхности будут определяться по формулам:
1 дА\
w
1 ди
-V-А\ д% А\А2 дх\ Ri
W
1 dv• +
ХдА2
S2
Л 2 3г| 4 ^ 2 <Э£,
*2~
у:
Здесь u,v,w
AJL
(4.24)
г и \ А2_8_
А) + Л^
перемещения точек срединной поверхности по
ОСЯМ £,,Г),£.
В плоскости, отстоящей от срединной на расстоянии z, имеем
ef =8 t +zxi; Е2=Б 2 + гх2;Т 2 =Т + 2^СЗ( 4 - 25 )
Здесь Х,ЬХ2 " изменения кривизны; хз " изменение кручения
срединной поверхности, которые рассчитываются по формулам:
XI = -
Х2
ХЗ
1 а
и
4 8$^
1 dw
- +Ахд%)
_ I (5 | v
+
I <9vv |
1
v
А.А2 R2
I Ги
+
1 dw
A2 дг\)
I 8w\dA2
~^^{^ 1^Ъ^)1^[^ ~А1'д^Щ'
А^д_
dw
1 dw АА
Aide,
(4.26)
А2 дг\ A\R\ А{д%
Во многих задачах можно упростить выражение (4.26) для па­
раметров изменения кривизны и кручения, считая перемещения «в
массиве» материала u,v малыми по сравнению с прогибом w. Тогда
получим
100
л2д2 л|3л;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
XI
J_d(±_dw_
1
4<%Ц ее,
АХА\
dw
1 д
А2дц1А2дц)
Х2= —
%ъ=-т
А^д_
dw дА\ _
дц дц '
1
dw дА2
Щ д%
A2Al
(4.27)
J_dw
1 dw
А2дг\
4.6.2. Основные соотношения теории конических оболочек
Принимается, что материал трубной заготовки анизотропный,
обладающий цилиндрической анизотропией.
Приведем основные уравнения линейной теории конических
оболочек. Определим вначале коэффициенты первой квадратичной
формы недеформированной срединной поверхности оболочки. Рас­
положим оси координат так, как показано на рис. 4.28.
Начало координат пусть совпадает с вершиной конуса. Будем
определять положение точки К срединной поверхности радиусвектором г, проведенном из вершины конуса О, и углом 9 между
осевой плоскостью, проходящей через рассматриваемую точку, и. не­
которой неподвижной осевой плоскостью. Дайну вектора г обозна­
чим через р, а угол наклона образующей к основанию - через а .
Проекции г на оси координат равны
,r = psina, y = pcosacos9, z = pcosasin9.
(4.28)
Величины р и 9 будем рассматривать как криволинейные коор­
динаты на срединной поверхности £, = р, г| = 0. Коэффициенты пер2
2
вой квадратичной формы щ\ = А] , «22 = ^2 определяются по фор­
мулам (4.23):
А\ =1, А2 =pcosa.
(4.29)
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Рис. 4.28. Система координат при рассмотрении конических оболочек
Далее вычислим деформации срединной поверхности и пара­
метры изменения кривизны, учитывая, что радиусы кривизны сре­
динной поверхности Л[ и R2 равны:
R\ =00; R2 s=
Р
tga
(4.30)
Удлинения и сдвиги в срединной поверхности по формулам
(4.24) с учетом (4.29) и (4.30) оказываются равными:
ди
1 dv и wtga
(4-32)
pcosa 90 р
р
1 ди dv v
•+ у:
pcosa 36 Эр р
Здесь и, v и w - смещения точек срединной поверхности соот­
ветственно в направлении образующей, вдоль параллельного круга
«2
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заголовки конической матрицей
(по окружности, получившейся при пересечении срединной поверх­
ности с плоскостью, перпендикулярной к; оси оболочки) и по внут­
ренней нормали к поверхности.
Изменение кривизны и кручения определяем по формулам
(4.26):
О W
XI
др<
2
dw
Х2=-
9
9
tgo.
Хз
v
P Ф
1 dw
p cosct 66
p <3p
9
p cos a 50
tga dv
8v
9
2tga
•
d2w
v+-
2
p
pcosaSpdO
2
p
(4.33)
dw
cosa^
В упрощенном варианте решения будем пренебрегать в выраже­
ниях 12 и ХЗ членами, зависящими от перемещения v, тогда полу­
чим
82w
xi =•
,;
dp
d2w
1
Х2
хз = -
2
2
"^
1 <5w
РФ'
р cos a сЮ*"
1
d2w
I
pcosa<3p<3G
(4.34)
dw
p 2 Cosa 36
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных
материалов
4.6.3. Энергетическое условие потери устойчивости
конической оболочки
Для исследования потери устойчивости конической оболочки
используем энергетический метод. В соответствии с этим методом
!27, 33, 86] принимается, что работа внутренних сил изгиба и крученим оболочки приравнивается к работе внешних сил на контуре эле­
мента при потере устойчивости оболочки:
А}=А2.
(4.35)
Уравнение работы внутренних сил при выпучивании поверхно­
сти конической оболочки может быть получено из известного урав­
нения устойчивости прямоугольной пластины путем перехода от
прямоугольной системы координат к конической и использования
выоажений об изменении кривизны срединной поверхности в мери­
диональном Xi и широтном направлениях х 2 и изменении кривизны
кручения срединной поверхности хз •
Для анизотропного материала с цилиндрической анизотропией
.по уравнение с использованием уравнения из работы [27, 33, 86] за­
пишется следующим образом:
4
=
I
(С
, V f l 1Г 22Х1 -2C12XlX2+CllX2) +
PS
РС 3 ;
-хз-а-
xcosapc/p</9,
«)
.2'
X
ч J
(4.36)
w
Cu=\
+ —; C I 2 = - 1 ; C 2 2 = l + —
Яр
4
(4.37)
C 3 3 =-i-;P = .
Ярв
l + _L- + _!_
Rn R<Q)
X = <*pXl + <*eX2 + 2^ P 0X3; g = C\ \C22 - C\ 2 •
1(M
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Величины изменения кривизны хь Х2
ляются по формулам (4.34); Ер=—
- кривая упрочнения; J =
и
кручения Хз опреде-
- модуль пластичности; С; = Се"
момент инерции площади поперечного
1£
сечения шириной, равной единице.
Работа внешних сил на контуре элемента при потере устойчиво­
сти оболочки определяется по формуле [27, 33, 86]:
f
\ dw + 27; dw 1 dw
4z = ~ f l * p З^Л кг
Ре dp pcosa 50
pcosa 59
(4.38)
xcosapdpdQ
или
*-?Я
CTr
5w
+ ae
1 dwЛ2
cHv 1 9w
+ 2тp9
pcosa 50
op pcosa 50
x cos apdpdQ.
(4.39)
Таким образом, уравнение критического состояния элемента ко­
нической оболочки имеет вид:
^^/i^22Xl2-2Cl2XiZ2+CilX2)+^-X3-0-»)\
xcosapJpJ0 +
'ЭиЛ~
2
JJ
ЧФУ
+ ае
1 5иpcosa 50
v2
+ 2т.Рв
5w 1 5w
5р pcosa 50
х cos арфа© = 0.
(4.40)
Для определения критических режимов деформирования нужно
в соответствии с ожидаемой формой потери устойчивости - осесимметричной с образованием поперечных круговых волн или осесим-
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
метричной с образованием продольных волн, направленных вдол!
образующей оболочки задавать уравнение формы прогиба в виде
w = / , (р) или w = / 2 (р)/з (в)
( 4 - 41 '
и производить минимизацию уравнения по входящим геометриче­
ским параметрам, обеспечивающим сгр < Ср^ и ag < GQ^.
4.6.4. Обсуждение результатов расчетов
На рис. 4.29 приведены графические зависимости изменения ве
личины K*j от угла конусности матрицы а при обжиме трубной за
готовки (го = 50 и , SQ = 1 п ; ц = 0,05) для стали 08кп и алюминие
вого сплава АМгб со следующими механическими характеристиками
сталь 08кп - С = 868,07 Ш ; п = 0,2185; Rp =0,817, /?е = 0,783
алюминиевый сплав АМгб - С = 469,8#<з ;
« = 0,1355
Яр = 0,67; /? е = 0,54 [87].
1,35
1,34
\J_
1,33
/
об 1,32
2
1,31
1,3
10
15
20
25
a
30
35
градус
45
Рис. 4.29. Графические зависимости изменения предельного
коэффициента обжима К^ от угла конусности матрицы a
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Здесь введены обозначения: кривая 1 - материал сталь 08кп;
кривая 2 - материал АМгб. Функция прогиба задана в виде:
W = WQ
'
J -COS
2V ,1 - c o s2гср
—-
(4.42)
-
Pk
PO
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем угла конусности матрицы а предельный коэффициент обжима
К"^ увеличивается, причем характеры увеличения для стали 08кп и
алюминиевого сплава АМгб одинаковые.
Графические зависимости изменения предельного коэффициен­
та обжима К1.£ от величины DQ/SQ (DQ - 2го) представлены на рис.
4 . 3 0 ( г 0 = 5 0 и , s0=lii
; | i = 0,05).
Установлено, что с увеличением величины DQ/SQ
значения
предельного коэффициента обжима К1.^ резко уменьшаются. Рост
величины
DQ/SQ
с 25 до 250 сопровождается
уменьшением
предельного коэффициента обжима К1.^ на 40 % при прочих равных
условиях деформирования как для алюминиевого сплава АМгб, так и
стали 08 кп.
Графические зависимости изменения Щ,
от коэффициента
трения на контактной поверхности матрицы и заготовки (i для иссле­
дуемых материалов приведены на рис. 4.31.
Установлено, что с увеличением коэффициента трения ц пре­
дельный коэффициент обжима К1^ уменьшается линейно, причем в
диапазоне изменения |Л = 0,02...0,2 значение предельного коэффици­
ента обжима К1^ для стали 08кп выше по сравнению с алюминие­
вым
сплавом
АМгб при
одинаковом
значении
коэффициента
трения ц.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
25
50
75
100
125
D is
o o
150
П5
200
225
250
-
Рис. 4.30. Зависимость предельного коэффициента обжима К\А
от величины DQ ISQ (a - 20° ;д = 0,05;г$ = 50 и , SQ = 1 U )
1 - сталь 08кщ 2 - алюминиевый сплав АМгб
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
Рис. 4.31. Зависимость предельного коэффициента обжима К?.
от коэффициента трений ц (а = 20°)
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Оценено влияние коэффициентов анизотропии механических
га . На
свойств на величину предельного коэффициента обжима К...
ю
рис. 4.32 и 4.33 представлены графические зависимости изменения
К\д от коэффициента нормальной анизотропии R, а также коэффи­
циентов цилиндрической анизотропии механических свойств Rp и
RQ
соответственно.
Расчеты
« = 0,2185;/й =50 « ,sQ=l//
выполнены
при
С = 868,07 Па
;
; ц = 0,05; а = 20°.
1.37
1,36
1,35
1,34
1.33
1,32
0,2
0,4
0,6
1
R
},2
-
1,4
1,6
1,8
Рис. 4.32. Зависимость изменения предельного коэффициента
обжима К.id
.. от коэффициента анизотропии R
}
Из графика видно, что с увеличением коэффициента нормаль­
ной анизотропии R происходит незначительный рост предельного
коэффициента обжима К1^ .
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем коэффициентов цилиндрической анизотропии Rp и уменьшением
RQ предельный коэффициент обжима KL увеличивается (рис. 4.33).
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
1,5
«6 = 0,2
1,45
\
1,4
.
1ГпР
"^\Х=2
rf**"^
1.3
|
J.25
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Лр
1,4
1,6
1,4
1,6
1,8
2
•
а
1,5
^=2
1.45
1,4
кЖ
V
=1 >
/
1,35
~"~"—1
^=0,2
1,3
^
-
1Д5
0.2
0,4
0,6
0,8
-
•
—
_
——
1
1,2
1,8
2
Рис. 4.33. Зависимость предельного коэффициента обжима К1^
от коэффициентов цилиндрической анизотропии Rp (а) и RQ (б)
Установлено, что при одинаковом значении коэффициента ци­
линдрической анизотропии Щ меньшему значению коэффициента
цилиндрической анизотропии /?р соответствует меньшее значение
предельного коэффициента обжима К1^ (рис. 4.33, б).
Зависимости изменения предельного коэффициента обжима
1 с
К - . от показателя деформационного упрочнения п представлены на
ПО
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
рис.
4.34.
Расчеты
Л р =0,817; Ле =0,783.
выполнены
при
С = 868,07 На
;
1,34
1,3.1
1.32
1,31 h
„пр
о6
к
1,3
1.29
1,28
1,27
0.1
0,2
0.3
0,5
0,4
0,6
Лд от п
Рис. 4.34. Графические зависимости изменения К£?
( а = 20°; \х = 0,05; г0 = 50 ii ;
SQ
-1 и )
Графическая зависимость показывает, что большие значения
предельного коэффициента обжима KL
достигаются за счет мень­
ших значений показателя деформационного упрочнения п.
На рис. 4.35 приведены графические зависимости изменения ве­
личины K.L ОТ угла конусности матрицы а при обжиме трубной за­
готовки (/о = 50 и , SQ = 1U ; р. = 0,05) для стали 08кп и алюминие­
вого сплава АМгб со следующими механическими характеристиками:
сталь 08кп - С = 868,07 Па ; л = 0,2185; Rp =0,817, RQ =0,783;
алюминиевый
сплав
АМгб
С = 469,8//а ;
« = 0,1355;
2?р = 0,67; RQ = 0,54 [87]. Здесь введены обозначения: 1 - материал
сталь 08кп; 2 - материал АМгб. Функция прогиба задана в виде:
2зтр
27tp (
(4.43)
cos(mO),
W = W0 = 1-COS
l-cos
РО j V
Р* )
где т - число продольных волн (т-5).
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных
1,38
^7
,.„ 1.36
jj
1,34
^"•""-i
материалов
1
\ ^~^~~
1
\
1,32
10
15
20
30
35
градус
15
Рис. 4.35. Графические зависимости изменения предельного
коэффициента обжима К"^ от угла конусности матрицы а
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем угла конусности матрицы а предельный коэффициент обжима
Kl.j уменьшается. Причем для стали 08кп и алюминиевого сплава
\Мг6 в диапазоне углов конусности матрицы а = 10...45° снижение
значения предельного коэффициента обжима К1^ одинаково и со­
ставляет порядка 10 %.
Графические зависимости изменения предельного коэффициен­
та обжима K.L от величины DQ/SQ (DQ =2/-Q) представлены на рис.
« 6 ( а = 20°; ^ = 50 Й , SQ = 1 и ; ц = 0,05).
Установлено, что с увеличением величины DQ/SQ значения
предельного коэффициента обжима KL резко уменьшаются. Рост
величины DQ/SQ С 25 до 250 сопровождается уменьшением
аредельного коэффициента обжима К1-^ на 30 % при прочих равных
условиях деформирования как для алюминиевого сплава АМгб, так и
стали 08кп
!12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
1,7
\ \
1.5
\ ^
*W! М
J_
j j ^
и
1.2
50
250
200
150
Щ1*о
rid
Рис. 4.36. Зависимость предельного коэффициента обжима К-^
от величины DQ/SQ: 1 - сталь 08кп; 2 - алюминиевый сплав АМгб
Графические зависимости изменения К^ от коэффициента
трения на контактной поверхности матрицы и заготовки р для иссле­
дуемых материалов приведены на рис. 4.37.
1,39
UB
«S
1,37
2
1,36
1,35
0,02
0,04
0,06
0,08
ОД
0,12
0,14
0,16
0Д8
ОД
V-
Й
Рис. 4.37. Зависимость предельного коэффициента обжима Кшм
от коэффициента трения и (а = 20°)
Установлено, что с увеличением коэффициента трения р. пре­
дельный коэффициент обжима К'-д незначительно уменьшается (ли­
нейно), причем в диапазоне изменения р = 0,02...0,2 значение пре113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
дельного коэффициента обжима К1.^ для стали 08кп выше по срав­
нению с алюминиевым сплавом АМгб при одинаковом значении ко­
эффициента трения ц.
Оценено влияние коэффициентов анизотропии механических
свойств на величину предельного коэффициента обжима К1.^ . На
рис. 4.38 представлены графические зависимости изменения К.^ от
цилиндрической анизотропии механических свойств Rp и RQ соот­
ветственно. Расчеты выполнены при С = 868,07 Па ; и = 0,2185;
г0 = 50 ii , SQ = 1 it ; \i = 0,05; а = 20°.
1,55
1.5
\.,
1.45
к%
А
Лг 2
1„=i
\
1,4
1,35
#е=02
/
•^ .s
у/
/
—-
—
0,2
0,4
0,6
0,8
U
1,4
1,6
1,!
id
Рис. 4.38. Зависимость предельного коэффициента обжима К...
ю
от коэффициентов цилиндрической анизотропии Rp (а) и RQ (б)
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 4. Обжим анизотропной трубной заготовки конической матрицей
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем коэффициентов цилиндрической анизотропии /L и уменьшением
RQ предельный коэффициент обжима K.L увеличивается (рис. 4.38).
Установлено, что с увеличением коэффициента цилиндрической
анизотропии Л р предельный коэффициент обжима К1?, увеличива­
ется. Причем для
%-0,2
коэффициента
цилиндрической
анизотропии
при изменении /? р =0,2...2 характерен наибольший пре­
дельный коэффициент обжима К1^
(рис. 4.38, а). Показано, что с
увеличением коэффициента цилиндрической анизотропии RQ пре­
дельный коэффициент обжима К1^
уменьшается. При одинаковых
значениях коэффициента цилиндрической анизотропии RQ меньшему
значению коэффициента цилиндрической анизотропии Rp соответст­
вует меньшее значение предельного коэффициента обжима К1~ (рис.
4.38, б).
Зависимости изменения предельного коэффициента обжима
АГ^ от показателя деформационного упрочнения и представлены на
рис.
4.39.
Расчеты
выполнены
при
С = 868,07 Па ;
Rp =0,817; RQ =0,783.
1,38
1,37
t
136
|
1,35
1.33
1,32
1.31
0,1
Рис. 4.39. Графические зависимости изменения К1-, от и
( а = 20°; ц = 0,05;
щ =50
il
;SQ=IU
)
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Анализ графической зависимости показывает, что большие зна"Л
чения предельного коэффициента обжима К\& достигаются за счет
меньших значений показателя деформационного упрочнения п.
На рис. 4.40 приведены графические зависимости изменения
предельного коэффициента обжима К% от числа продольных волн
т.
РИС. 4.40. Графические зависимости изменения предельноп
коэффициента обжима К1-^ от числа продольных волн т
( а = 20°;ц = 0,05;г 0 =50 ii , sQ=\ii
)
Установлено, что с увеличением числа продольных волн т от 1
до 9, значение предельного коэффициента обжима К^ для трубной
заготовки из стали 08кп уменьшается на 63 %.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 5. Совмещение операций обжима и раздачи трубных заготовок...
Глава 5. СОВМЕЩЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ ОБЖИМА
И РАЗДАЧИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Производительность в листовой штамповке оценивается коэф­
фициентом формоизменения, достигаемым за один рабочий ход прес­
са. Существенно увеличить этот показатель можно за счет совмеще­
ния двух и более операций в одном технологическом переходе. Тех­
нологические возможности совмещаемых операций могут суммиро­
ваться, значительно увеличивая общую допустимую степень формо­
изменения за один переход, что в некоторых случаях позволяет со­
кратить число переходов штамповки. Уменьшение переходов снижа­
ет трудоемкость изготовления детали, высвобождает оборудование и
сокращает число штампов, стоимость которых является одной из ос­
новных составляющей себестоимости штампованных деталей.
Общие принципы совмещения исходят из анализа причин, огра­
ничивающих возможности отдельной операции. Формоизменение за­
готовки в операциях листовой штамповки ограничивается или пре­
дельными деформациями в окружном направлении, или предельными
напряжениями, действующими в меридиональной плоскости. В по­
следнем случае возможна потеря устойчивости недеформируемой
части заготовки под действием сжимающих напряжений или ее раз­
рушение в процессе деформирования. В соответствии с этими огра­
ничивающими факторами и следует намечать рациональные совме­
щения.
Для операций, у которых меридиональные напряжения одного
знака, образуются два ярко выраженных очага деформации со схема­
ми напряженного и деформированного состояний, характерными для
отдельных операций. Между ними расположен участок заготовки, в
котором материал находится в упругом состоянии. Меридиональные
напряжения на этом участке для совмещаемых операций будут равHbi. Поскольку при совмещении нескольких операций в одном пере­
ходе очаг деформации состоит из нескольких участков, в которых
распределение напряжений и деформаций соответствует различным
операциям, то можно полагать, что допустимое формоизменение за117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
готовки за один переход в этом случае будет равно сумме допусти­
мых формоизменений заготовки в соответствующих однооперационных переходах.
Рассмотрим процесс совмещения операций обжима и раздачи
трубных заготовок из анизотропных материалов. Сущность процесса
заключается в том, что под действием осевой силы одна часть заго­
товки перемещается относительно матрицы и принимает ее форму.
При этом другая (противоположная) часть насаживается на пуансон и
подвергается раздаче (рис. 5.1). Между этими очагами пластической
деформации заготовка находится в упругом состоянии и пластически
не деформируется.
Таким образом, при совмещении обжима с раздачей образуются
два ярко выраженных очага деформации, в одном из которых диаметр
заготовки уменьшается (обжим), а в другом увеличивается (раздача).
В конечный момент времени эти очаги пластической деформации мо­
гут (при соответствующих размерах заготовки и больших степенях
деформации) сливаться.
Совмещаемые Схема напря­ Границы
женного со­ операции
операции
стояния
Обжим
<5~
Ло>р>г
Раздача
^ф.
R>P>RQ
Схема процесса
Рис. 5.1. Схема совмещенного процесса обжима и раздачи
трубных заготовок из анизотропного материала
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 5. Совмещение операций обжима и раздачи трубных заготовок...
Напряженное состояние трубной заготовки для операции разда­
чи трубной заготовки из материала, обладающего цилиндрической
анизотропией механических свойств, описывается зависимостями,
приведенными в гл. 3, а для операции обжима - в гл. 4.
Предельные возможности формоизменения совмещенной опе­
рации обжима и раздачи определяем из условия равенства макси­
мальных меридиональных напряжений для отдельных операций:
°*pmax = °"ртах(5-1)
Границей раздела зон в нашем случае является участок заготов­
ки, имеющий радиус первоначальной цилиндрической заготовки, т.е.
граничный радиус равен радиусу исходной заготовки г$. Поэтому ве­
личина формоизменения в рассматриваемом технологическом про­
цессе ограничивается так же, как и для одной из операций, или поте­
рей устойчивости с образованием кольцевой складки в срединной
части заготовки, или разрывом кромки. Допустимый коэффициент
формоизменения совмещенной операции Кор может быть определен
как произведение допустимых коэффициентов в операциях обжима и
раздачи:
К0р = К<эКр,
(5.2)
где К0 и Кр - допустимые коэффициенты обжима и раздачи соот­
ветственно.
При теоретических исследованиях предполагалось, что процес­
сы раздачи и обжима трубной заготовки протекают в условиях плос­
кого напряженного состояния, на контактной границе реализуется за­
кон трения Кулона. Материал принимался несжимаемым, изотропно
упрочняющимся, обладающим цилиндрической анизотропией меха­
нических свойств, для которого справедливо условие текучести Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического течения. В осно­
ву анализа положен метод расчета силовых параметров процесса, ос­
нованный на совместном решении приближенных дифференциаль119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
ных уравнений равновесия и условия текучести с учетом сопряжений
на границах участков, а также изменения направления течения мате­
риала. Установлено влияние технологических параметров, угла ко­
нусности пуансона или матрицы, условий трения на контактной по­
верхности рабочего инструмента и заготовки, анизотропии механиче­
ских свойств заготовки на напряженное и деформированное состоя­
ния, силовые режимы и предельные возможности формоизменения.
Из-за неравномерности свойств материала и неидентичности ус­
ловий деформирования в тангенциальном направлении при осущест­
влении процесса деформирования без принудительного ограничения
одной из операций штампованная деталь получается как бы переко­
шенной, т.е. неосесимметричной. Введение упорного бурта на матри­
це или пуансоне позволяет исключить этот недостаток и повысить
точность и стабильность геометрических размеров, получаемых в
процессе деформирования. В этом случае совмещенный процесс об­
жима - раздачи сопровождается приложением к наружной кромке за­
готовки радиальных сжимающих сил в определенный момент дефор­
мирования, в результате чего прекращается один из процессов. Без
этого нельзя получить качественного изделия круглой в плане фор­
мы. Чаще ограничивают раздачу, т.к. в этой зоне действуют растяги­
вающие тангенциальные напряжения и вероятность разрыва кромки
более высокая.
Радиальные силы сжатия должны прикладываться к контуру в
определенный момент деформирования и зависеть от допустимой
деформации растяжения внешней кромки заготовки. Более позднее
по ходу деформирования приложение радиальных сжимающих сил
приводит к разрушению заготовки или чрезмерному утонению ее
внешней кромки, которое невозможно исправить при последующем
формоизменении. Более раннее приложение,силы подпора приводит
к потере устойчивости («выпучиванию») заготовки, что снижает до­
пустимое формообразование.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 5. Совмещение операций обжима и раздачи трубных заготовок...
При этом основная задача технологических расчетов заключает­
ся в правильном выборе размеров заготовки, в первую очередь ее
диаметра. Если диаметр заготовки выбрать меньше необходимого, то
торец ее не дойдет до упорного бурта на пуансоне, если больше, то
чрезмерное увеличение зоны обжима может привести к потере устой­
чивости заготовки с образованием кольцевой складки. В обоих случа­
ях получается брак. Диаметр заготовки следует подбирать таким об­
разом, чтобы соотношение между зонами обжима и раздачи было
близко к соотношению между этими зонами, возникающему само­
произвольно, при проведении процесса без ограничения одной из
операций. В этом случае сила и работа деформирования будут мини­
мальными.
При проведении совмещенного процесса обжим - раздача без
ограничения одной из операций меридиональные напряжения на гра­
нице раздела зон равны, следовательно, равны и силы деформирова­
ния. Определение меридиональных напряжений для каждой зоны
можно произвести на основании зависимостей, полученных для от­
дельных операций обжима и раздачи и учитывающих основные тех­
нологические факторы.
Результаты расчетов коэффициентов обжима от коэффициента
раздачи представлены в табл. 5.1 ( а = 20°). Расчеты выполнены для
трубных заготовок из стали 08кп, алюминиевого сплава АМгб и ла­
туни Л63 со следующими механическими характеристиками и гео­
метрическими размерами трубной заготовки: сталь 08кп ст,п =377,15
МПа; /4 = 488,9 МПа; и = 0,48; Rp =0,817, RQ = 0,783; алюминиевый
сплав АМгб - о-/0 = 194,19 МПа; Л = 275,11 МПа; « = 0,256;
Rp =0,67; RQ =0,54; латунь Л63 - с,-0 =214,9 МПа; Л = 509,1 МПа;
п = 0,575; Rp = 0,666; RQ = 0,759 (^=50 мм; s 0 =4 мм; \i = 0,05).
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Таблица 5.1
Зависимости изменения коэффициентов обжима К0
от коэффициентов раздачи К„
Коэффициент раздачи, Кр
Материал
1,4
1,2
1,3
1,5
1,1
Сталь 08 кп
1,202
1,305
1,41
1,52
1,101
Алюминиевый
1,101
1,414
1,529
1,203
1,307
сплав АМгб
Латунь Л63
1,202
1,412
1,101
1,305
1,523
Коэффициент формообразования совмещенной операции Кор
Сталь 08 кп
Алюминиевый
сплав АМгб
j Латунь Л63
1,211
1,442
1,697
1,974
2,280
1,211
1,444
1,699
1,980
2,294
1,211
1,442
1,697
1,977
2,285
Анализ результатов расчетов (табл. 5.1) показал, что с увеличением
коэффициентом раздачи К „ возрастает коэффициент обжима К0. Ко­
эффициент обжима К0 преобладает над коэффициентом раздачи Кр.
Значения К0 для исследуемых материалов отличаются незначительно
при заданных коэффициентах раздачи Кр.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 6. Экспериментальные исследования силовых режимов...
Глава 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОПЕРАЦИЙ РАЗДАЧИ
И ОБЖИМА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1. Экспериментальные исследования силовых режимов
операций раздачи и обжима трубных заготовок
Экспериментальные исследования процесса раздачи и обжима
-рубных заготовок из латуни Л63 выполнены в штампе на испыта­
тельной машине ГМС-50 с записью диаграмм «сила - перемещение» в
нтампе коническим пуансоном или конической матрицей при разных
(начениях коэффициентов раздачи КQ =Г$ /Г§ (рис. ЗА) или обжима
Kid -г§1гё (Рис- 4.1). В качестве инструмента использовалась кони»еская матрица с углом конусности а = 20° для операции обжима и
1унсоны с углами конусности а = 10°, а = 20° и а = 30° для операщи раздачи.
Конструктивная схема штампа для обжима трубных заготовок
нжведена на рис. 6.1, а. Рабочим органом открытого штампа являет:я матрица 2, закрепленная на верхней плите 1. Фиксация заготовки
юуществляется фиксатором 3, установленным на нижней плите 4.
Тосле обжима заготовка удаляется из матрицы выталкивателем 5.
Конструктивная схема штампа для раздачи трубных заготовок
триведена на рис. 6.1, б. Рабочим органом такого штампа является
туансон 2, закрепленный на верхней плите 1. Фиксация заготовки
гсуществляется при помощи фиксатора 3, закрепленного на нижней
щите штампа 4.
Для обжима и раздачи были выбраны трубные заготовки из лагуни Л63 со следующими механическими и геометрическими харак­
теристиками:
о-ю=214,94//а ,
А = 509,07 МПа,
и = 0,575,
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материало
Rp = 0,667, RQ = 0,759; диаметр заготовок D 0 = 16 и , толщина стен­
ки заготовок SQ = 0,8 и , высота заготовок HQ =30и
1
1
1
1I
\ .
1
i
S
i
^2
i
i
4
^"""
Рис. 6.1. Конструктивные схемы штампов
для обжима (а) и раздачи (б)
На рис 6.2 и 6 3 приведены полуфабрикаты на этапах раздачи и
обжима трубных заготовок соответственно.
В процессе выполнения экспериментальных исследований опе­
раций раздачи и обжима трубных заготовок были установлены попе­
речные (кольцевые) складки на участке сопряжения конической и ци­
линдрической частей трубной заготовки иди опорной ее поверхности,
а также разрыв конической части заготовки при раздаче (рис. 6.4).
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 6. Экспериментальные исследований силовых режимов...
Рис. 6.2. Формоизменение заготовки при раздаче пуансоном
с углом конусности а = 20'
Рис. 6.3. Формоизменение заготовки при обжиме в матрице
с углом конусности а = 20°
По результатам проведенных экспериментальных исследований
юстроены графические зависимости изменения относительной силы
итераций обжима Р = P/(2TO"OSO0O,28) O T значения коэффициента
)бжима К^ , графические зависимости изменения относительной си1Ы процесса раздачи от коэффициента раздачи KQ, а также графиче;кие зависимости изменения силы процесса раздачи от угла конусно:ти пуансона а, которые приведены на рис. 6.5 и 6.6.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Рис. 6.4. Виды потери устойчивости трубной заготовки
при раздаче и обжиме:
а - образование складок в цилиндрической части заготовки
при обжиме; б, в, г, д - образование складок в цилиндрической части
заготовки при раздаче; е - разрушение краевой части заготовки в виде
образования трещины при раздаче
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 6. Экспериментальные исследования силовых режимов...
Рис. 6.5. Зависимости изменения относительной величины силы
Р от коэффициента обжима Ё^ (а), коэффициента раздачи (б)
(а = 20 с ;ц = 0Д)
I
Рис. 6.6. Зависимости
изменения относительной
величины силы Р от угла
конусности пуансона а
(Ёд =1,3; р = 0,1)
—J
1^
lU.
10
.
!...
15
L_,..
20
.
_
~i\ , „ ,_
градус
._ „_,.
.
30
Здесь значками обозначены величины относительной силы
Руёп~ Руёц/(2Щ)$о<Уо,2в) исследуемого процесса деформирования
грубной заготовки; сплошная линия (кривая 1) соответствует резуль­
татам теоретических исследований силовых режимов исследуемых
троцессов; пунктирная линия (кривая 2) - результаты эксперимен­
тальных исследований. Расчеты силовых режимов рассматриваемых
1роцессов выполнены при коэффициенте трения на контактной по}ерхности матрицы р. = ОД.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличени­
ем как коэффициента раздачи Ё $, так и коэффициента обжима Ё^
троисходит линейное увеличение относительной величины силы Р
исследуемых процессов деформирования (рис. 6.5).
Полученные экспериментальные данные позволяют судить о
существовании оптимальных углов конусности а пуансона в диапаюне 18...20° при раздачи трубных заготовок, которым соответствует
наименьшее значение силы процесса (рис. 6.6).
Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных дан­
ных по силовым режимам операций раздачи и обжима трубных заго­
товок (рис. 6.5 и 6.6) указывает на хорошее их согласование (расхож­
дение не превышает 10... 15 %).
6.2. Рекомендации по расчету технологических параметров
процессов обжима и раздачи трубных анизотропных заготовок
Разработка технологических процессов и расчет параметров ин­
струмента для изготовления осесимметричных деталей операциями
обжима и раздачи трубных заготовок включает в себя ряд основных
элементов.
Исходные данные: чертеж детали; марка материала; толщина
гтенки трубы; наружный или внутренний диаметр цилиндрической
части детали; механические свойства исходного материала: парамет­
ры кривой упрочнения в виде: а,- = адо + Ае", величины коэффициен­
т е анизотропии механических свойств материала трубной заготовки
Яр и ЯеПоследовательность расчетов.
1. Составление технологического чертежа детали. Этот чертеж
составляется на основе конструкторского чертежа. Толщина стенки
цилиндрической части изделия sa- выбирается равной толщине труб128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 6. Экспериментальные исследования силовых режимов...
ной заготовки SQ {S^=SQ). Высота трубной заготовки Н, обеспечи­
вающая возможность получения детали требуемых размеров раздачей
или обжимом, определяется из условия постоянства объема, а диа­
метр и толщина стенки недеформированного участка детали соответ­
ствует диаметру и толщине исходной трубной заготовки [7, 69, 102,
118].
С учетом объема металла, находящегося в местах сопряжения
цилиндрических и конических участков детали, формула для опреде­
ления высоты заготовки принимает вид для операции раздачи:
# ' = (1,03...1,05)#,
для операции обжима:
# ' = (1,05...1,10)Я.
2. Определение общего коэффициента раздачи К$% или общего
коэффициента обжима К% £:
Кбх = гё /rQ или Ktd E = г01гё.
Примечание: при SQ < I мм все расчеты можно вести по внут­
ренним или наружным размерам детали.
3. Выбор пооперационных коэффициентов раздачи К$ и обжи­
ма Ktf , расчет числа операций к. Определение пооперационных ко­
эффициентов раздачи К$ или обжима К^ осуществляется по мето­
дикам, приведенным в гл. 3 и 4 соответственно, а числа операций к по методикам, приведенным в работах [7, 69, 102, 118].
Пооперационные коэффициенты раздачи К# или обжима К^
должны согласовываться с их предельными величинами. Предельные
величины К'Т и К"? определяются путем использования разрабо­
танного пакета прикладных программ на ЭВМ.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропных материалов
Замечания:
- при назначении величины коэффициентов раздачи К $ и обкима ЛГ/у необходимо учитывать рекомендации по степени испольования запаса пластичности В.Л. Колмогорова и А.А. Богатова [21,
12,71,72];
- расчет предельных коэффициентов раздачи необходимо провошть по максимальной величине (по абсолютной величине) осевого
тпряжения на входе в очаг пластической деформации, по максилальной величине растягивающих тангенциальных напряжений, кри­
терию потери устойчивости свободной части трубной заготовки и по
:тепени использования ресурса пластичности;
- расчет предельных коэффициентов обжима необходимо осущеггвлять по максимальной величине (по абсолютной величине) осево­
го напряжения на входе в очаг пластической деформации, по условию
тотери осесимметричной устойчивости с образованием поперечных
фуговых волн или с образованием продольных волн, критерию поте­
ри устойчивости свободной части трубной заготовки и по степени
«пользования ресурса пластичности.
4. Расчет размеров полуфабрикатов по операциям производится
то известным соотношениям, приведенным в работах [7, 69, 102,
118].
5. Вычисление исполнительных размеров рабочего инструмента
у\я операции раздачи или обжима трубных заготовок и расчет его
тараметров. Расчет этих величин выполняется по рекомендациям,
данным в работах [7,68, 69, 102,118].
6. Определение силы операции раздачи или операции обжима
фубных заготовок осуществляется с использованием методик, изло­
женных в гл. 3 или 4 соответственно.
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 6. Экспериментальные исследования силовых режимов...
6.3. Технологический процесс изготовления детали
«Переходник» из латуни Л63
Процессы обжима и раздачи трубных заготовок эффективны для
изготовления осесимметричных деталей.
Результаты данной работы использованы при проектировании
технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовле­
ния осесимметричной детали «Переходник» из латуни Л63 методом
обжима трубной заготовки, обеспечивающим эксплуатационные тре­
бования и снижение трудоемкости ее изготовления. Механические
характеристики латуни Л63 приведены в разд. 4.
Существовавший ранее технологический процесс предусматри­
вал многооперационную вытяжку цилиндрической заготовки (три
операции вытяжки с промежуточными термохимическими операция­
ми) и две операции обжима, что связано с большой трудоемкостью и
низким коэффициентом использования металла.
Разработан технологический процесс изготовления осесиммет­
ричной детали «Переходник», в котором в качестве исходной заго­
товки предложено использовать трубную заготовку. Технологический
процесс внедрен на ОАО «ТНИТИ». Технико-экономическая эффек­
тивность описанного процесса связана с сокращением сроков подго­
товки производства, трудоемкости изготовления деталей на 45 % и
металлоемкости производства до 37 %.
Заготовка детали «Переходник», изготовленная операцией об­
жима трубной заготовки из латуни Л63, приведена на рис. 6.3.
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аверкиев А.Ю. Формоизменение трубной заготовки при
раздаче и обжиме / А.Ю. Аверкиев // Кузнечно-штамповочное произ­
водство. - 2000. - №1. - С. 6-9.
2. Аверкиев Ю.А. Анализ обжима полых цилиндрических
заготовок конической матрицей / Ю.А. Аверкиев // Сб. трудов
МВТУ. - 1955. - № 42. Машины и технология обработки металлов
давлением. -С. 111-118.
3. Аверкиев Ю.А. Исследование обжима полых цилиндриче­
ских заготовок / Ю.А. Аверкиев // Инженерные методы расчета про­
цессов обработки давлением: сб. науч. тр.. - М.: Машгиз, 1957. - С
167-196.
4. Аверкиев Ю.А. Методика учета упрочнения в анализе
формоизменяющих операций холодной штамповки / Ю.А. АверкиеЕ
// Сб. трудов МВТУ. - 1957. - №27. Машины и технология обработки
металлов давлением. - С. 111 - 118.
5. Аверкиев Ю.А. Об определении наибольшей степени де­
формации при обжиме пустотелых цилиндрических заготовок в ко­
нической матрице / Ю.А. Аверкиев // Кузнечно-штамповочное произ­
водство. - 1966. - № 11. - С. 19 - 22.
6. Аверкиев ЮЛ. Оценка штампуемости листового и труб­
ного проката / Ю.А. Аверкиев // Кузнечно-штамповочное производ­
ство. - 1990.-№2. -С. 19-24.
7. Аверкиев Ю.А. Холодная штамповка. Формоизменяющи*
операции / Ю.А. Аверкиев. - Ростов-на-Дону: РГУ, 1984. - 288 с.
8. Аверкиев Ю.А. Технология холодной штамповки: учеб
ник для вузов / Ю.А. Аверкиев, А.Ю. Аверкиев. - М.: Машинострое
ние, 1989.-304 с.
9. Авицур Б. Исследование процессов волочения проволок!
и выдавливания через конические матрицы, с большим утлом конус
ности / Б. Авицур // Труды американского общества инженеров
механиков. - М.: Мир, 1964. - №4. - С. 13 - 15.
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. Агеев Н.П. Анализ условий устойчивости тонкостенных
заготовок при обжиме в конической матрице / н.П. Агеев, Б.А. Кривицкий // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 1980.-№1.-С. 96- 100.
11. Технология легких сплавов / Р.А. Адамеску [и др.]. 1976.
- С. 67 - 68.
12. Адамеску Р.А. Анизотропия физических свойств металлов
/ Р.А. Адамеску, П.В. Гельд, Е.А. Митюшков. - м.: Металлургия,
1985.-136 с.
13. Титан. Металловедение и техноло^я / Р.А. Адамеску [и
др.]. Тр. 3-й Международной конференции тю титану. Том 3. -М.,
1978.-С. 102-110.
14. Анизотропия механических свойств и константы кри­
вых анизотропного упрочнения ряда листовых материалов / Ю.Г.
' Нечшуревко [я др,) .1.1 Механика деформируемого твердого тела a
обработка металлов давлением. - Тула: ТулГу) «Гриф», 2000. - С.
243-251.
15. Арышенский Ю.М. Теория и расчеты пластического
формоизменения анизотропных материалов / Ю.М. Арышенский,
Ф.В. Гречников. - М.: Металлургия, 1990. - 304 с .
16. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных мате­
риалов / Е.К. Ашкенази. - Л.: Машиностроение, 1969. - 112 с.
17. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопостав­
лении с экспериментом / Г. Бакхауз // Известия АН СССР. Механика
твердого тела. - 1976. - № 6. - С. 120 -129.
18. Бастуй В.Н. К условию пластичности анизотропных тел.
Прикладная механика / В.Н. Бастуй. - АН УССР. Ин-т механика. Киев: Наукова думка. - 1977 - №1. - С. 104 - 109.
19. Бебрис А.А. Устойчивость заготовки в формоизменяющих
операциях листовой штамповки / А.А. Бебрис.. Рига: Зинатне, 1978. 127 с:
20. Березовский Б.Н., Кадеров Х.К. Математическое моделиоование (кгомоизменения при обжиме с раздачей кольцевых загото133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вок / Б.Н. Березовский, Х.К. Кадеров // Известия вузов. Машино­
строение. - 1986. - № 7. - С. 125 -129.
21. Богатое А.А. Механические свойства и модели разруше­
ния металлов / А.А. Богатое. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,
2002. - 329 с.
22. Богатое А.А. Ресурс пластичности металлов при обработ­
ке давлением / А.А. Богатое, О.И. Мижирицкий, СВ. Смирнов. - М.:
Металлургия, 1984. - 144 с.
23. Бубнова Л.В. Расчет формоизменения тонкостенных труб /
Л.В. Бубнова // Известия вузов. Машиностроение. - 1965. - №11. С. 139 - 142.
24. Бубнова Л.В., Малинин Н.Н. Напряжения и деформаций
при формоизменении тонкостенных труб / Л.В. Бубнова, Н.Н. Мали­
нин // Известия вузов. Машиностроение. - 1965. - №10. - С. 199 - 203.
25. Быковцев Г.И. О плоской деформации анизотропных иде­
ально-пластических тел / Г.И. Быковцев // Известия АН СССР. ОТН.
Механика и машиностроение. - 1963. - №2. - С. 66 - 74.
26. Валиев С.А. Комбинированная глубокая вытяжка листо­
вых материалов / С.А. Валиев. - М.: Машиностроение, 1973. -176 с.
27. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем /
А.С. Вольмир. - М.: Наука. - 1967. - 984 с.
28. By Э.М. Феноменологические критерии разрушения ани­
зотропных сред / Э.М. By // Механика композиционных материалов /
Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - С. 401 - 491.
29. Геогджаев В.О. Волочение тонкостенных анизотропных
труб сквозь коническую матрицу / В.О. Геогджаев // Прикладная ме­
ханика. -1968. - Т.4. - Вып. 2. - С. 79 - 83.
30. Глазков В.И. Возможности деформирования при раздаче и
отбортовке / В.И. Глазков // Кузнечно-штамповочное производство. 1972.-№7.-С. 18-21.
31. Глазков ВЛ. Разработка метода определения возможно­
стей формоизменения и исследование основных направлений интен­
сификации операций листовой штамповки, ограничиваемые усло134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
виями разрушения: автореф. ... д-ра техн. наук: спец. 05.02.08. - М.,
1983. - 38 с.
32. Глазков В.И. Возможности формоизменения при раздаче
и фланцовке с нагревом / В.И. Глазков, А.Д. Ковалева II Кузнечноштамповочное производство. - 1973. - № 9. - С. 15-17.
33. Головлев В.Д. Расчет процессов листовой штамповки /
В.Д. Головлев. - М.: Машиностроение, 1974. - 136 с.
34. Горбунов
М.Н.
Технология
заготовительноштамповочных работ в производстве летательных аппаратов / М.Н.
Горбунов. - М.: Машиностроение, 1970. -351 с.
35. Горбунов
М.Н.
Технология
заготовительноштамповочных работ в производстве самолетов / М.Н. Горбунов. М.: Машиностроение, 1981.-224 с.
36. Горбунов М.Н. Штамповка деталей из трубчатых загото­
вок/М.Н. Горбунов. - М.: Машгиз, 1960. - 190 с.
37. Горбунов М.Н. Раздача трубчатых заготовок на кониче­
ском пуансоне с подпором на кромке / М.Н. Горбунов, В.И. Глазков //
Кузнечно-штамповочное производство. - 1968. - №8. - С. 22 - 26.
38. Горбунов М.Н. Определение границ между областями
раздачи и выворота / Горбунов М.Н., Мозгов В.А. // Кузнечноштамповочное производство. - 1975. - №2. - С. 16 - 18.
39. Горелова НА. Повышение эффективности изготовления
трубных переходов на основе применения совмещенного процесса
"раздача-обжим": Дис. ... канд. техн. наук: спец. 05.16.05: Челябинск,
2006.-152 с.
40. Горелова И.А. Анализ напряженного состояния для опе­
рации совмещения обжима и раздачи / И.А. Горелова, В.Г. Шеркунов
// Наука и технологии. Серия технологии и машины обработки дав­
лением: Избранные труды российской школы. - М.: РАН, 2005. - С.
55-65.
41. Горелова И.А. Исследование напряженного состояния со­
вмещенного процесса «обжима-раздачи» / И.А. Горелова, В.Г. Шер­
кунов // Наука и технологии. Серия технологии и машины обработки
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
давлением: избранные труды российской школы. - М.: РАН, 2005. С. 45-54.
42. Горелова И.А. Экспериментальное исследование процесса
формоизменения при штамповке трубных переходов при совмещен­
ном обжиме и раздаче / И.А. Горелова, В.Г. Шеркунов // Наука и тех­
нологии. Серия технологии и машины обработки давлением: Избран­
ные труды российской школы. - М.: РАН, 2005. - С. 102-103.
43. Горелова И.А. К вопросу определения напряжений при
совмещении процессов обжима и раздачи / И.А- Горелова, В.Г. Шер­
кунов, Ю.М. Погорелов // Вестник КГУ. - Курган: ЮГУ, 2005. - С.
122-126.
44. Горелова И.А. Экспериментальное исследование влияния
коэффициента трения на величину усилия для совмещенного процес­
са «обжима-раздачи» / И.А. Горелова, В.Г. Шеркунов, Ю.М. Погоре­
лов // Научно-технический прогресс в металлургии: Сборник науч­
ных трудов. - Алмата: РИК, 2005. - С. 406-409.
45. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материа­
лов / Ф.В. Гречников. - М : Машиностроение, 1998. - 446 с.
46. Данилов В.Л. К формулировке закона деформационного
упрочнения / В.Л. Данилов // Известия АН СССР. Механика твердого
тела. - 1971. - №6. - С. 146 - 150.
47. Дель Г.Д. Технологическая механика / Г.Д. Дель. - М.:
Машиностроение, 1978. - 174 с.
48. Евсюков С.А. Влияние напряженного состояния на изме­
нение длины образующей заготовки / С.А. Евсюков // Вестник
МГТУ. Сер. Машиностроение. -1996. - № 2.- С. 94 -100.
49. Евсюков С.А. Влияние объемности схемы напряженного
состояния на изменение толщины заготовки / С.А. Евсюков // Обору­
дование и процессы обработки давлением: материалы Всероссийской
юбилейной научно-технической конференции «100-летие со дня ро­
ждения профессора А.И.Зимина». - М., 1995. - С. 112 - 120.
50. Евсюков С.А. Обжим - раздача цилиндрических трубных
обечаек в условиях горячей деформации / С.А. Евсюков // Известия
вузов. Машиностроение. - 1994. - № 7-9.- С. 126 - 130.
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
51. Евсюков С.А. Отбортовка горловин на заготовках, имею­
щих анизотропное упрочнение / С.А. Евсюков // Кузнечно"^амповочное производство.-1994.-№ П.- С. 17 - 19.
52. Евсюков С.А. Совмещение операций обжима и раздачи /
С-А. Евсюков, Ю.А. Бочаров, А.П. Суворов // Известия вузов. Маши­
ностроение. - 1992. - № 10-12. - С. 106 - 110.
53. Егоров М.И. Определение коэффициента поперечных де­
формаций листового проката с начальной анизотропией на цилинд­
рических образцах / М.И. Егоров // Заводская лаборатория. - 1988. х
911.-С.79-82.
54. Ершов В.И. О некоторых способах изменения толщины
с
^енки при раздаче трубчатых заготовок / В.И. Ершов, В.И. Глазков //
КУзнечно-штамповочное производство. - 1969. - №7. - С. 19-20.
55. Жарков В.А. Методика разработки технологических про­
цессов вытяжки с учетом анизотропии листовых материалов / В.А.
Марков // Кузнечно-штамповочное производство. - 1994. - №10. С-5-9.
56. Жарков В.А. Перспективы экономии металла в листошт
^мповочном производстве /В.А. Жарков //, Кузнечно-штамповочное
производство. - 1991. - №12. - С. 7 - 11.
57. Жарков А.А. Образование складок при обжиме трубной
-^готовки из анизотропного материала / А.А. Жарков, О.В. Пилипенк
О, А.Е. Феофанова // Известия ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы
Механики. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Том 1. - Вып. 1. - С. 75-82.
58. Жуков A.M. Прочностные и пластические свойства сплава
Al6T в сложном напряженном состоянии / А.М. Жуков // Известия
^ Н СССР.- 1954. - № 6. - С.53-58.
59. Ивлев Д.Д. Теория упрочняющегося пластического тела /
Д.Д. Ивлев, Г.И. Быковцев. - М.: Наука, 1971.-232 с.
60. Изотермическое деформирование высокопрочных ани­
зотропных металлов / СП. Яковлев [и др.]. - М: МашиностроениеК Изд-во ТулГУ, 2004. - 427 с.
61. Ильюшин А.А. Пластичность / А.А. Ильюшин. - М.: Издь
о АН СССР.-1963.-207 с.
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62. Интенсификация процесса обжима полых цилиндриче­
ских заготовок / А.Г. Пашкевич [и др.]. // Кузнечно-штамповочное
производство. - 1976. - №3. - С. 36 - 39.
63. Кадеров Х.К. Совершенствование технологии штамповки
плоских колец и фланцев из цилиндрических заготовок: автореф. дис.
...канд. техн. наук. - Ростов-на-Дону, 1988. - 17 с.
64. Калиновский Н.П. К расчету технологических параметров
обжима трубы с нагревом / Н.П. Калиновский, В.И. Чудин, В.А. Мозлов // Кузнечно-штамповочное производство. - 1980. - №1. - С. 20 21.
65. Каюшин В.А. Выворот концов труб с последующей отбортовкой / В.А. Каюшин, И.П. Ренне // Кузнечно-штамповочное произ­
водство. - 1983. - №4. - С. 22 - 25.
66. Каюшин В.А. Исследование отбортовки концов труб не­
прерывной раздачей жестким пуансоном без применения матрицы /
В.А. Каюшин, И.П. Ренне // Кузнечно-штамповочное производство. 1982. - №2. - С. 28 - 30.
67. Каюшин В.А. Экспериментальное исследование способов
отбортовки фланцев на концах труб последовательной раздачей ко­
ническим и плоским пуансонами / В.А. Каюшин, И.П. Ренне // Куз­
нечно-штамповочное производство. - 1983. - №12. - С. 11 - 14.
68. Ковалёв В.Г. Точность при обжиме и раздаче / В.Г. Кова­
лёв, В.В. Бодин // Заготовительные производства в машиностроении.
- М.: Машиностроение. - 2004. - №9.
69. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. Т. 4. Листовая
штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева. - М.: Машиностроение, 1987. 544 с.
70. Колесников Н.П. Расчет напряженно-деформированного
состояния при вытяжке с учетом анизотропии / Н.П. Колесников //
Кузнечно-штамповочное производство. - 1963. - № 9. - С. 15 - 19.
71. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлени­
ем / В. Л. Колмогоров. - Екатеринбург: Уральский государственный
технический университет (УПИ), 2001. - 836 с.
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
72. Колмогоров ВЛ. Феноменологическая модель накопления
ювреждений и разрушения при различных условиях нагружения /
Э>.Л. Колмогоров, Б.А. Мигачев, В.Г. Бурдуковский. - Екатеринбург:
/рОРАМ, 1994.- 104 с.
73. Кондратенко В.Г. Экспериментальное исследование про­
веса горячей штамповки плоских фланцев из трубных заготовок /
З.Г. Кондратенко, Ю.Г. Розов // Известия вузов. Машиностроение. :989.-№4.-С. 107-111.
74. Коновалов В.А. Разработка, исследование и внедрение
технологического процесса обжима толстостенных трубных заготоюк в конической матрице: автореф. дис. ...канд. техн. наук. Спец.
)5.16.05 - Обработка металлов давлением / Сиб. металлург, ин-т им.
2. Орджоникидзе. - Новокузнецк: Б.и., 1990. - 16 с.
75. Кудрявцев ИЛ. Текстуры в металлах и сплавах / И.П.
Судрявцев. - М.: Металлургия, 1965. - 292 с.
76. Кузин В.Ф. Влияние анизотропии на разностенность при
!ытяжке с утонением стенки /В.Ф. Кузин // Обработка металлов дав­
анием. - Тула: ТПИ, 1971. - С. 171 - 176.
77. Кузин В.Ф. Изменение показателя анизотропии в процессе
Аногооперационной вытяжки с утонением стенки / В.Ф. Кузин,
Т.Г. Юдин, И.П. Ренне // Прогрессивная технология глубокой вытяжси листовых материалов. - Тула: ТПИ, 1968. - С. 229 - 234.
78. Лялин В.М. Оптимизация технологии обжима корпуса огютушителя ОУ-5 / В.М. Лялин, Г.М. Журавлев, А.Г. Журавлев //
Сузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давгением. - 2004. - №7. - С. 36 - 39.
79. Малинин Н.Н. Волочение труб через конические матрицы
Н.Н. Малинин // Известия АН СССР. Механика. - 1965. - №5. I 122-124.
80. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползу1ести / Н.Н. Малинин. - М.: Машиностроение. - 1975. - 400 с.
81. Малинин Н.Н. Технологические задачи пластичности и
толзучести / Н.Н. Малинин. - М.: Высшая школа, 1979. -119 с.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
82. Маркин А.А. Влияние вращения главных осей ортотропии
на процессы деформирования анизотропных, идеально-пластических
материалов / А.А. Маркин, С.С. Яковлев // Механика твердого тела. 1996. - № 1 . - С. 66-69.
83. Маркин А.А. Пластическое деформирование ортотропного анизотропно-упрочняющегося слоя // Вести АН Беларуссии. Тех­
нические науки / А.А. Маркин, С.С. Яковлев, Г.Н. Здор. - Минск. 1994.- №4. -С. 3 - 8 .
84. Матвеев Г.А. Исследование совмещения операций вытяж­
ки и отбортовки / Г.А. Матвеев. // Машины и технология обработки
металлов давлением. - М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1983. - С.118 127.
85. Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных
деталей / Е.Н. Мошнин. - М.: Машиностроение. - 1973. - 240 с.
86. Нечепуренко Ю.Г. Глубокая вытяжка цилиндрических
изделий из анизотропного материала / Ю.Г. Нечепуренко, СП. Яков­
лев, С.С. Яковлев. - Тула: ТулГУ, 2000. - 195 с.
87. Обозов И.П. Анализ процесса свертки с утонением стенки
/ И.П. Обозов // Исследования в области пластичности и обработки
металлов давлением. - Тула: ТПИ, 1973. - Вып. 29. - С. 194 - 208.
88. Одинокое В.И. Математическое моделирование техноло­
гического процесса обжима концов труб / В.И. Одинокое, С.А. Тимашев, Б.Н. Марьин // Проблемы машиностроения и надежности ма­
шин. - 2005. - №2. - С. 57 - 61.
89. Основы теории обработки металлов давлением / СИ.
Губкин [и др.]: под ред. М.В.Сторожева. - М.: Машгиз, 1959. - 539 с.
90. Оцхели В.Н. Исследование обжима заготовок с исходной
переменной толщиной: дис. ...канд.техн. наук. - М., 1973. -216 с.
91. Пашкевич А.Г. Устойчивость цилиндрических оболочек в
процессах штамповки осевым усилием деформирования / А.Г. Паш­
кевич, М.Ф. Каширин // Кузнечно-штамповочное производство. 1974.-№3.-С. 18-19.
92. Пашкевич А.Г. Гофрообразование при обжиме тонко­
стенных оболочек осевым усилием деформирования / А.Г. Пашкевич,
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
А.В. Орехов // Известия вузов. Машиностроение. - 1979. - №10. С. 122-126.
93. Пилипенко О.В. Влияние анизотропии механических
свойств трубных заготовок на технологические параметры обжима /
О.В. Пилипенко, А.А. Жарков // Известия ТулГУ. Серия. Механика
деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 1. - С. 308 -316.
94. Пилипенко О.В. Технологические параметры раздачи ани­
зотропной трубной заготовки / О.В. Пилипенко, А.А. Жарков // Из­
вестия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и об­
работка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - Вып. 1. С. 118-127.
95. Пилипенко О.В. Влияние нормальной анизотропии меха­
нических свойств на устойчивость в виде образования складок труб­
ной заготовки / О.В. Пилипенко, А.А. Жарков, Ле Куанг Хиеп // Из­
вестия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и об­
работка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 1. С. 214-219.
96. Пилипенко О.В. Оценка влияние цилиндрической анизо­
тропии механических свойств трубных заготовок на устойчивость в
виде образования складок / О.В. Пилипенко, А.А. Жарков, Ле Куанг
Хиеп // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого
тела и обработка металлов давлением. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1.-С. 102-107.
97. Пилипенко О.В. Раздача анизотропной трубной заготовки
коническим пуансоном / О.В. Пилипенко, А.А. Жарков, С.С. Яковлев
// Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела
и обработка металлов давлением. - 2005. -Вып. 2. - С . 174-183.
98. Пилипенко О.В. Образование складок при раздаче труб­
ной заготовки из анизотропного материала / О.В. Пилипенко,
А.Е. Феофанова, А.А. Жарков // Известия ТулГУ. Серия. Механика
деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - Вып. 2. - С. 140 - 145.
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
99. Попов Е.А. Использование трубной заготовки вместо лис­
товой / Е.А. Попов // Новые процессы обработки металлов давлени­
ем. - М., 1962. - С. 144 - 150.
100. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки / Е.А.
Попов. - М.: Машиностроение, 1968. - 283 с.
101. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки / Е.А.
Попов. - М : Машиностроение, 1977. - 278 с.
102. Попов Е.А. Технология и автоматизация листовой штам­
повки / Е.А. Попов, В.Г. Ковалев, И.Н. Шубин. - М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2000. - 480 с.
103. Попов ЕЛ. Анализ напряженно-деформированного со­
стояния при обжиме трубных заготовок / Е.А, Попов, В.Н. Оцхели //
Кузнечно-штамповочное производство. - 1972. - №5. - С. 17 - 19.
104. Попов Е.А. Предельная степень деформации при раздаче
труб / Е.А. Попов, А.А. Шевченко // Кузнечно-штамповочное произ­
водство. - 1970. - №3. - С. 12 - 19.
105. Попов О.В. Изготовление цельноштампованных тонкостеннных деталей переменного сечения / О.В. Попов. - М.: Машино­
строение, 1974. -120 с.
106. Попов О.В. Основы методики теоретического анализа
формоизменяющих операций при штамповке деталей из труб с мест­
ным нагревом / О.В. Попов // Кузнечно-штамповочное производство.
-1971.-№6.-С. 14-18.
107. Попов О.В. Изготовление цельноштампованных ниппелей
для разъемных соединений трубопроводов / О.В. Попов, В.И. Ершов
// Труды МАТИ. - 1966. - № 65. - С. 130 - 145.
108. Попов О.В. Применение раздачи с осевым подпором для
получения тонкостенных монолитных оболочек / О.В. Попов,
А.Г. Пашкевич, В.И. Глазков // Кузнечно-штамповочное производст­
во. - 1969. - № 3 . - С. 12- 15.
109. Прагер В. Теория идеально пластических тел / В. Прагер,
Ф.Г. Ходж. - М.: ИЛ, 1956. - 398 с.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
110. Предельные значения коэффициентов обжима глубоких
конических деталей / Э.Л. Мельников [и др.] // Кузнечноштамповочное производство. - 1983. - № 2. - С. 21 - 22.
111. Предотвращение гофрообразования при обжиме тонко­
стенных цилиндрических оболочек / М.Н. Горбунов [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. -1977. - № 1. - С. 18 - 20.
112. Прогрессивные технологические процессы холодной
штамповки / Ф.В. Гречников [и др.З / Под ред. А.Г. Овчинникова. М: Машиностроение, 1985. -184 с.
113. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела /
ЮН. Работнов. - М.: Наука, 1979. - 744 с.
114. Раздача сварных заготовок при переменной температу­
ре в окружном направлении / В.И. Глазков [и др.] // Кузнечноштамповочное производство. - 1978. - № 9. - С. 19 - 21.
115. Ренне И.П. Экспериментальное исследование устойчиво­
сти пластической деформации кромки трубы при раздаче коническим
пуансоном / И.П. Ренне, В.А. Каюшин // Кузнечно-штамповочное
производство. - 1988. - № 9. - С. 16-17.
116. Розов Ю.Г. Разработка методики проектирования и вне­
дрение технологических процессов горячей штамповки плоских
фланцев из трубных заготовок с совмещением операций обжима и
раздачи: дис. ...канд. техн. наук. - М., 1989. - 230 с.
117. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке /
В.П. Романовский.- Л.: Машиностроение, 1979. - 520 с.
118. Рузанов Ф.И. Локальная устойчивость процесса деформа­
ции ортотропного листового металла в условиях сложного нагружения / Ф.И. Рузанов // Машиноведение. - АН СССР. - 1979. - № 4. С. 90 - 95.
119. Рябчиков А.В. Исследование и разработка совмещенных
процессов обжима-раздачи высоких кольцевых поковок: Автореф.
дис. ...канд. техн. наук: Спец. 05.16.05 - Обработка металлов давлени­
ем / Ижев. гос. техн. ун-т. - Ижевск: Б.и., 1998. - 24 с : ил. Библиогр.:
С 73 - 24
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
120. Сегал В.М. Технологические задачи теории пластичности /
В.М. Сегал. - Минск: Наука и техника, 1977. - 256 с.
121. Селедкин Е.М. Математическое моделирование процессов
формоизменения заготовок / Е.М. Селедкин, А.Е. Гвоздев. - М.: Ака­
демия проблем качества; ТулГУ, 1998. - 225 с.
122. Сизова И.А. Обжим с утонением трубчатых заготовок:
Автореф. дис. ...канд. техн. наук: Спец. 05.03.05 / И.А. Сизова; Тул­
ГУ. - 2003. ~ 19 с.
123. Силовые и деформационные параметры обжима анизо­
тропной трубной заготовки / О.В. Пилипенко [и др.] // Известия
ТулГУ. Серия. Актуальные вопросы, механики. - Тула: Изд-во ТулГУ,
2005.-Вып. 1.-С. 18-26.
124. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической
обработки металлов / Г.А. Смирнов-Аляев. - М.: Машиностроение,
1968. -272 с.
125. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление металлов пластиче­
скому деформированию / Г.А. Смирнов-Аляев. - М.: Машгиз, 1961. 464 с.
126. Смирнов-Аляев Г.А. Осесимметрическая задача пласти­
ческого течения при обжатии, раздаче и волочении труб / Г.А. Смир­
нов-Аляев, ГЛ. Гун // Известия вузов. Черная металлургия. - 1961. №1.-С. 89-100.
127. Смирнов-Аляев Г.А. Приближенный метод решения объ­
емных стационарных задач вязкопластического течения / Г.А. Смир­
нов-Аляев, ГЛ. Гун // Известия вузов. Черная металлургия. - 1960. № 9. - С. 62 - 68.
128. Соколовский В.В. Волочение тонкостенной трубы через
коническую матрицу / В.В. Соколовский // Прикладная математика и
механика. 1960. - Т.24, вып.5. - С. 27 - 31.
129. Соколовский В.В. Теория пластичности / В.В. Соколов­
ский. - М.: Высшая школа, 1969. - 608 с. '
130. Сторожен М.В. Теория обработки металлов давлением /
М.В. Сторожев, Е.А. Попов. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
131. Талыпов Г.П. Пластичность и прочность стали при слож­
ном нагружении / Г.П. Талыпов. - Л.: Изд-во ЛГУ. - 1968. - 134 с.
132. Теория ковки и штамповки / Е.П. Унксов [и др.]; Под
общ. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. - М.: Машиностроение. 1992. - 720 с.
133. Томленое А.Д. Пластическое деформирование металлов /
А.Д. Томленое. - М.: Металлургия, 1972. - 408 с.
134. Фролов В.Н. Обжим полых цилиндрических заготовок /
В.Н. Фролов. - М.: Машгиз, 1957. - 24 с.
135. Фролов В.Н. Штамповка полых конических ступенчатых
деталей из труб / В.Н. Фролов // Прогрессивная технология холодноштамповочного производства: Сб. науч. трудов. - М.: Машгиз,
1956.-С. 3 8 - 4 2 .
136. Фролов В.Н. Заводское изготовление приварных фитингов
/ В.Н. Фролов, Ю.С. Летник. - М.: ГОСИНТИ, 1959. - 94 с.
137. Хилл Р. Математическая теория пластичности / Р. Хилл. М..ГИТТЛ, 1956.-408 с.
138. Цой Д.Н. Волочение тонкостенной трубы через кониче­
скую матрицу / Д.Н. Цой // Известия АН СССР. Механика твердого
тела. - 1987. - №4. - С. 182 - 184.
139. Цой Д.Н. Предельная степень вытяжки анизотропной лис­
товой заготовки / Д.Н. Цой // Известия вузов. Машиностроение. 1986. - № 4. - С. 121 - 124.
140. Шалаев В.Д. Изменение толщины трубчатых заготовок
при обжиме и раздаче / В.Д. Шалаев // Сб. трудов МВТУ. - 1964. № 111. Машины и технология обработки металлов давлением. С. 170-179.
141. Шалаев В.Д. Об установившихся и неустановившихся
процессах деформирования в формоизменяющих операциях холод­
ной штамповки / В.Д. Шалаев // Машины и технология обработки ме­
таллов давлением / Под редакцией А.И. Зимина. - М.: МВТУ, 1967. С. 185- 188.
142. Швейкин В.В. Зависимость изменения толщины стенки
трубы при редуцировании от вязко-пластических свойств (упрочне145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ния) материала / В.В. Швейкин, П.Н. Ившин // Известия вузов. Чер­
ная металлургия. - 1964. - №6. - С. 92 - 96.
143. Шевелев В.В. Анизотропия листовых материалов и ее
влияние на вытяжку / В.В. Шевелев, СП. Яковлев. - М.: Машино­
строение, 1972. - 136 с.
144. Шевченко А.А. Исследование влияния основных факторов
на предельную степень деформации при раздаче труб: дис. ...канд.
техн. наук: 05.03.05. - М., 1971. - 157 с.
145. Шляхин А.Н. Прогнозирование разрушения материала
при вытяжке цилиндрических деталей без утонения / А.Н. Шляхин //
Вестник машиностроения - 1995. - №5. - С. 35 - 37.
146. Шляхин А.Н. Расчет напряжений в опасном сечении при
вытяжке без утонения цилиндрических деталей / А.Н. Шляхин // Кузнечно-штамповочное производство. - 1995. - №6. - С. 8 - 11.
147. Штамповка деталей арматуры в мелкосерийном произ­
водстве / С.А. Шевчук [и др.] // Технологии производства. - 2006. №4. - С. 72 - 74.
148. Штамповка кольцевых заготовок / Д.С. Львов [и др.]. М.: Машгиз, 1958. - 320 с.
149. Яковлев СП. Штамповка анизотропных заготовок /
СП. Яковлев, В.Д. Кухарь. - М.: Машиностроение, 1986. - 136 с.
150. Яковлев СП. Обработка давлением анизотропных мате­
риалов / СП. Яковлев, С.С. Яковлев, В.А. Андрейченко. - Кишинев
Квант.-1997.-331с.
151. Яковлев С.С. Пластическое деформирование анизотроп­
ных упрочняющихся материалов / С.С. Яковлев, Е.Ю. Поликарпов,
И,И. Паламарчук // Прогрессивные методы и технологическое осна­
щение процессов обработки металлов давлением: сб. тезисов между­
народ, науч.-тех. конф. - СПб.: Изд-во БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Ус­
тинова. - 2005. - С. 142 - 145.
152. Lankford W.T. New criteria for predicting the press perfor­
mance of deep drawing sheets / W.T. Lankford, S.C Snyder, J.A. Bauscher // Trans ASM. - 1950. - V. 42. - P. 1197.
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
153. Mellor P.B. Plasticity Analysis of Sheet Metal Forming / P.B.
Mellor, A. Parmar // Mech. Sheet Metal Forming Mater. Behav. and De­
formation Anal. Proc. Symp. Warren, Mich. - New York - London. - 1977.
- P. 53 - 74.
154. Oiszak W. The Generalised Distortion Energy in the Theory
of Anisotropic Bodies / W. Oiszak, W. Urbanovski // Bull. Acad. Polon.
Sci. - cl. IV. - vol. 5. - №1. - 1957, - P. 29 - 45.
155. Wu M.C. Anisotropic plasticity with application to sheet met­
als / M.C. Wu, H.K. Hong, Y.P. Shiao // Int. J. Mech. Sci.. - 1999. - 41,
№6. - P. 703 - 724.
156. Wu M.C. Some Considerations in the Endochronic Descrip­
tion of Anisotropic Hardening / M.C. Wu, W.C. Yeh // Acta. Mech. 1987.-69.-№!.-P. 59-76.
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава СОВРЕМЕННОЕ
СОСТОЯНИЕ
ТЕОРИИ
1. И
ТЕХНОЛОГИИ
ПРОЦЕССОВ
ОБЖИМА
И РАЗДАЧИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
1.1. Теоретические и экспериментальные исследования опера­
ций обжима и раздачи трубных заготовок
1.2. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на про­
цессы штамповки
Глава ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО
2. ДЕФОРМИРОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕ­
РИАЛОВ
2.1. Условие текучести и ассоциированный закон пластиче­
ского течения ортотропного материала
2.2. Плоское напряженное состояние анизотропного материа­
ла
2.3. Феноменологические модели разрушения анизотропного
материала
2.4. Критерии шейкообразования ортотропного упрочняюще­
гося листового материала при двухосном растяже­
нии
2.5. Устойчивость трубной заготовки из анизотропного мате­
риала в пластической области в виде образования скла­
док
2.5.1. Постановка задачи. Основные соотношения и предполо­
жения
2.5.2. Исследование потери устойчивости цилиндрической заго­
товки
Глава ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМООБ­
РАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССАХ РАЗДАЧИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
3.1. Определяющие соотношения. Напряженное и деформиро­
ванное состояния трубной заготовки
3.2. Подход к анализу процесса раздачи
148
3
5
5
18
26
27
28
31
34
38
39
42
51
51
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3. Напряженное и деформированное состояния заготовки.
Силовые режимы
3.4. Предельные коэффициенты раздачи
3.5. Повреждаемость трубной заготовки
3.6. Влияние анизотропии механических свойств трубных за­
готовок
на
технологические
параметры
разда­
чи
пава ОБЖИМ АНИЗОТРОПНОЙ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ
4. КОНИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ
4.1. Определяющие соотношения. Напряженное и деформиро­
ванное состояния трубной заготовки
4.2. Напряженное и деформированное состояния заготовки.
Силовые режимы
4.3. Предельные возможности процесса обжима анизотропной
трубной заготовки
4.4. Повреждаемость трубной заготовки
4.5. Влияние анизотропии механических свойств трубных за­
готовок
на
технологические
параметры
обжи­
ма
4.6. Условие потери устойчивости в виде гофров при обжиме
трубной
заготовки
из
анизотропного
материа­
ла
1.6.1. Некоторые сведения из теории поверхностей
L6.2. Основные соотношения теории конических оболо­
чек
кб.З. Энергетическое условие потери устойчивости конической
оболочки
кб.4. Обсуждение результатов расчетов
лава СОВМЕЩЕНИЕ
ОПЕРАЦИЙ
ОБЖИМА
5. И РАЗДАЧИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗО­
ТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
пава ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИ6. ЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОПЕРАЦИЙ РАЗДАЧИ И ОБ­
ЖИМА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИС­
СЛЕДОВАНИЙ
6.1. Экспериментальные исследования силовых режимов опе­
раций раздачи и обжима трубных заготовок
59
61
64
66
73
73
77
80
84
86
95
96
101
104
106
117
123
123
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.2. Рекомендации по расчету технологических параметров
процессов обжима и раздачи трубных анизотропных заго­
товок
128
6.3. Технологический
процесс
изготовления
детали
«Переходник» из латуни Л63
131
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
132
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ
ПИЛИПЕНКО Ольга Васильевна
ОБЖИМ И РАЗДАЧА ТРУБНЫХ
ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Монография
Авторское редактирование
Изд. лиц. ЛР № 020300 от i2.02.97. Подписано в печать 01.10.07.
Формат бумаги 60x84 V16. Бумага офсетная.
Усл. печ. л. 8,7. Уч.-изд. л. 7,5.
Тираж 200 экз. Заказ Л&о
Тульский государственный университет
300600, г. Тула, просп. Ленина, 92
Отпечатано в Издательстве ТулГУ
300600, г. Тула, ул. Болдина, 151
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
250
Размер файла
6 501 Кб
Теги
раздач, 3687, материалы, обжи, монография, заготовок, анизотропные, трубных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа