Введение к работе
Актуальность. Высокая эффективность разрабатываемых технологических процессов обработки давлением существенно предоігроделяет-ся возможностями наиболее полного использования технологических свойств деформируемых металлов, приводящими к сокращению числа переходов, позышению точности и качества изделий, получению нужных наследственных свойств материала поковок, применению компьютерных технологий.
Проектирование технологии изготовления деталей с необходимой точностью, автоматизацию проектирования техпроцессов и компьютерные технологии нельзя осуществить без применения состветстьумерпс моделей упрочняющихся.теп, без знания принятых в них параметров.
Обработкой давлением производят во многих случаях улучшение механмесісіїх свойств металлов.,И в этом случав успешное прогнозирование наследственных свойств материала поковок возмокно только лить методами механики деформируемых тел.
В последние десятилетия интенсивно внедряются в производство компьютерные технологии, основанные на применении диаграмм прь~ дельных деформаций (ДІД). В связи с этим в ряд важнейииг. ставятся задачи получения 2тих диаграмм на базе спытьых данных.
Отсутствия надежной экспериментальной техники поьзоляе? считать актуальными также и задачи разработки устройств для реализации необходимых технологических испытаний t..e'1'алло?.
Многие процессы пллсти'ческой обработки' металлов требуют дальнейшего развития с цело» расширения их технологических возможностей. В частности, возникает задача распространения процесса ьенд-ки применительно к деформированию длинномерных заготовок. Рэшение этой задачи позполит ьнедрять в производство новые шсскозфТ>екікт'-ные технологии получения наследственных свойств матерягли педазон, изготовления длинномерных заготовок, а также восстановления изношенных элементов конструкций.
Диссертационная работа выполнялась в рамках: целевое ьочир.вп-сноП программы Минвуза РСФСР и МАП СССР "Лвиацагоннял тс-хн< легкії" научного направления 04.02 - "Пластическое форь'ообр*з:?ов?и/« и упрочнение тонкостенных йеталей авиационной техник»*. Тем*) работы гклкічена в приоритетное научное направление "Pfijp'.Si/fKtj оез^чсги программного обеспечения технологии" (Прик,?? М/л СССР ;? zb г,т
Цель работы. Повышение эффективности процессов обработки да ленива на основе разработки новых методов технологических исшта ний материалов, необходимых для экспериментальной проверки мо^ол упрочняющихся тел, определения характеристик сопротивления материалов пластической, деформированию, а также расширения технолог ческих возможностей ьс оцесса осадки.
Научная новизна. Дано обоснование пригодности модели Г.Бак-хауза для описания пластического состояния металлов при их обработке давлением. Получены на основе этой модели решения задач оп ределєния напряжеішо-деформированного состояния в простейших слу чаях немонотонного нагружения цилиндрической заготовки.
Установлены для металлов эффекты восстановления изотропии прочностных свойств при немонотонном пластическом деформировании увеличения предельной устойчивой деформации при действии растяги вающих напряжений, повышения предела текучести на сдвиг пластиче ской деформацией растяжения (сжатия).
Установлена закономерность изменения в^условиях одноосного напряженного состояния наследственной функции, учитывавши влияние истории нг^ружения на процесс пластического деформирования материалов. Получены соотношения для расчета этой функции по дан ныы испытаний образцов на растяжение - сжатие и на реверсивное кручение.
.Экспериментально доказана гипотеза Г.Б.Талыпова о четной за висимости эффекта Бауиингера от параиетра Лодз при линейной напряженном состоянии.
Получены соотношения для оценки указанного эффекта при плос ком напряженном состоянии и по результатам испытания сплошных образцов на реверсивное кручение. '
Установлена возыокиость пластической осадки длинномерных ци линдрических и плоских заготовок с применением поддерживающих элементов в условиях линейного напряженного состояния.
Автор защищает. І. Теоретігаеекое и опытное обоснование возможности одноосного пластического сжатия длинноыерных цилиндрических и плоских заготовок с применением поддерживающих алеиенто:
-
Конструкции устройств для проведения технологических испытаний материалов.
-
Обоснование возможности применения предложенной Г.Бакха-уэом теории анизотропного упрочнения в обработке, металлов давлением.
-
Экспериментальное определение характеристик сопротивления материалов пластическому деформированию и построение ДПД по опытным данным.
-
Упрочнение валов и восстановление цилиндрических деталей пластической осадкой.'
-
Конструкции штампов для осадки (высадки) длинномерных заготовок, изготовления ступенчатых поковок, восстановления длинномерных направляющих стоек, центрирующих штырей литейных форм, шарнирных осей.
Метод» исследования. Теоретическое обоснование возможности пластической осадки длинномерных образцов в условиях линейного напряженного состояния выполнено методами теории упругости и пластичности. Методики расшифровки опытных данных с целью определения характеристик сопротивления пластическому деформированию^, анализ моделей упрочняющихся тел и полученных на их основе решения задач немонотонного процесса нагружения, а также процессов осадки длинномерных заготовок изложены на основе аппарата теории пластичности.
Структурное исследование разработанных устройств, конструк*-ций штампов для реализации пластической осадки заготовок проводилось методами теории машин и механизмов.
Экспериментальные исследования проведены на специально созданных опытных устройствах с применением надежной измерительной техники и обработкой результатов на ЭВМ.
Практическая ценность работы:
обеспечивается возможность прогнозирования наследственных свойств материала поковок;
расширяются возможности технологических испытаний в обработке металлов давлением;
достигается сокращение затрат на проведение экспериментальных работ по изучению свойств металлов при конечных пластических деформациях;
дается возможность обходиться без дорогостоящего специального прессового оборудования и сложной измерительной техники при проведении технологических испытаний;
обеспечивается возможность проведения испытаний длинномерных стандартных образцов при знакопеременном деформировании в условиях одноосного напряженного состояния при больших пластических деформациях;
создается возможность проведения испытаний плоских образцов на одноосное сжатие, на растяжение в условиях плоской деформации, прл простом сдвиге, и тем самым - шире изучать пластические свойства листовых мате іалов;
достигается yjij чтение технологических свойств обрабатываемых давлением материалов за счет увеличения криткиеской деформации путем немонотонного процесса нагружения;
увеличивается прочность металлов, за счет эффекта восстанов
ления изотропии их прочностных свойств пластическим деформирова
нием; ' с.
повышается прочность валов, изготавливаемых из незакалива-ешх металлов;
расширяются технологические возможности процесса осадки (высадки) применительно к длинномерным заготовкам;
создается возможность разработки новой технологии изготовления поковок галов;
создается новая технология восстановления геометрических параметров изнашиваемых длинномерных элементов конструкций;
. создаете* возможность проектирования новых конструкций штампов для обработки длинномерных заготовок осадков
Апробация работа. Материалы диссертации докладывались и обсуждались ка 6-й Всесоюзной конференции (Новополпцк, 1966 г.), на 3-м Есееоиэном симпозиуме (Житомир, 1989 г.), на научно-техническом семинаре (Челябинск* 1989 г.), на 3.-х республиканских научно-технических конференциях (Еинница, 1990-92 гг.), на ежегодных научно-технических коїіференциях Воронежского государственного технического университета (Воронеж, 1984-93 гг.).
Публикации. По теме диссертации издана одна' научная моногра
фия и опубликованы 44 работы, в том числе получены решения на вы
дачу охранного документа на 14 изобретений (из них 10 зарегистри
рованы а.с). » '
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, о глав, заключения, списка литратури из 15? наименований и содержит 246 страниц машинописного текста, 142 рисунка, 8 таблиц и приложения на 8 страницах.