Пластическое деформирование анизотропного материала с учетом поворота главных осей анизотропии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.05, кандидат технических наук Шипьянов, Евгений Константинович

• Шипьянов, Евгений Константинович
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шипьянов, Евгений Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ. Ю

1.1. Теория и технология формоизменения анизотропных материалов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пластическое деформирование анизотропного материала с учетом поворота главных осей анизотропии»

Актуальность работы. Научно-технический прогресс и развитие машиностроения требуют повышения эффективности производства и качества получаемых изделий на базе серьезной научной проработки этих вопросов.

При изготовлении ряда изделий требуется сформировать такую заданную структуру анизотропии механических свойств материала заготовки -и изделия,' которая благоприятно влияла бы на условия протекания технологического процесса и эксплуатации изделий.

Листовой и ¡трубный материал, подвергаемый штамповке, обладает анизотропией механических свойств, которая обусловлена маркой материала и технологическими режимами его получения.

Анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает влияние на силовые и деформационные параметры процессов пластической обработки, предельные степени деформации и качество получаемых изделий. При пластической деформации начальная анизотропия механических свойств заготовки изменяется, что подтверждается экспериментальными исследованиями. Начальная анизотропия материала 'заготовки и ее дальнейшее изменение может оказы-. вать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением при пластическом деформировании. Поэтому необходимо максимально рационально и эффективно использовать явление анизотропии.

Анизотропию механических свойств прокатанного листа можно уменьшить разбросом текстуры относительно направления прокатки. Теоретически лучший способ осуществления такого разброса заключается в прокатке сляба с малыми степенями обжатия с поворотом на небольшой угол после каждого прохода. На практике применяют перекрестную прокатку, когда лист прокатывается в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Однако при этом сляб быстро становится слишком длинным в одном направлении, что не позволяет проводить прокатку в другом направлении.

Для создания новых и интенсификации существующих технологических процессов обработки металлов давлением и формирования наперед заданных механических свойств изделия необходимо иметь развитую теорию пластического деформирования ортотропного тела, учитывающую как анизотропное упрочнение, так и влияние поворота главных осей анизотропии на механические свойства материала.

Настоящая работа посвящена развитию теории формоизменения анизотропного' упрочняющегося листового и трубчатого материала при пластической деформации с учетом поворота главных осей анизотропии.

Работа выполнейа в соответствии с Российской научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологии машиностроения", заказ-нарядом ГК ВО РФ "Повышение эффективности изготовления товаров народного потребления", грантом "Теоретические основы волочения и выдавливания трубы из ортотропного материала", а также хозяйственными договорами с рядом предприятий РФ.

Цель работы. Разработка теоретических основ формирования анизотропии механических свойств ортотропной анизотропно-упрочняющейся заготовки с учетом поворота главных осей анизотропии в процессах обработки металла давлением и рекомендаций по проектированию технологических процессов осадки с кручением круглой листовой заготовки и обратного выдавливания трубной заготовки с целью ш интенсификации и-повышения качества получаемых изделий .

Методы исследований: Теоретические исследования процессов осадки е кручением круглой листовой заготовки и обратного выдавливания трубной заготовки выполнены на базе теории пластичности ортотропного упрочняющегося тела с учетом поворота главных осей анизотропии. Анализ процессов реализован численно методом конечных разностей с использованием персональных ЭВМ.

Автор защищает математическую модель процесса осадки с кручением ортотропной круглой листовой заготовки с учетом поворота главных осей анизотропии; результаты теоретических исследований напряженного и деформированного состояния заготовки, ее геометрических размеров и формирование анизотропии механических свойств заготовки из ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала; результаты теоретических исследований процесса обратного выдавливания трубной заготовки из ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала; закономерности влияния изменения ориентации главных осей анизотропии на напряженно-деформированное состояние, силовые режимы, ожидаемые механические свойства материала изделия и предельные возможности формоизменения.

Научная новизна. 1. Получены основные определяющие соотношения для теоретического анализа процессов обработки металлов давлением ортотропно-го, анизотропно-упрочняющегося материала с учетом поворота главных осей анизотропии.

2. Установлены закономерности изменения силовых режимов, деформационных параметров и ожидаемых механических свойств круглой анизотропной листовой заготовки при осадке^с кручением.

3. Получены закономерности изменения силовых, деформационных параметров, предельных возможностей формоизменения и прогнозирования анизотропии механических свойств материала изделия при обратном выдавливании трубной заготовки с учетом поворота главных осей анизотропии.

Практическая ценность и реализация- работы. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических параметров процессов осадки с кручением круглой листовой заготовки и обратного выдавливания трубной заготовки с заданной структурой анизотропии механических свойств материала изделия или заготовки, которая благоприятно влияла бы на устойчивость протекания технологического процесса или на условия эксплуатации изделия. Эти рекомендации использованы для изготовления заготовок деталей ответственного назначения.

Отдельные результаты исследований включены в разделы лекционных курсов "Теория обработки металлов давлением", "Штамповка анизотропных - материалов", "Технология холодной штамповки", а также использованы при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Российской межвузовской научно-технической конференции "Фундаментальные- проблемы металлургии" (г. Екатеринбург, 1995 г.), на Российском , совещании-"Проблемы теории проектирования и производства инструмента" (г. Тула, 1995 г.), на Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г. Москва, 1994 г.), на Международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии. Теория обработки материалов давлением" (г. Орел, 1996 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 1994-1997 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 пе-. чатных работ.': :

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 разделов.и заключения, списка литературы, приложений. Работа выполнена на 137 • страницах машинописного текста, содержит 21 рисунок, 5 таблиц, список литературы из 136 наименований. Общий объем работы-'186' страниц. '