Введение к работе
Актуальность темы. В различных отраслях промышленности широкоа распространенна нашли цилиндрические изделия с толстым дном и тонкой стенкой, а также детали типа полых цилиндров, имеющих наружные и внутренние полости с утолщениями на торцах, которые могут быть получены прогрессивными методами обработки металлов давлением, такими как 'глубокая, вытяжка, вытяяпа с утонением стенки, обратное выдавливание.
В результате пластической деформации достигается не только необходимое формоизменение, но и формируются необходимые механические свойства (предел.текучести, предел прочности, показатели пластичности) в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации.
Эти задачи следует решать при минимальном количестве технологических операций с обеспечением необходимой надежности эксплуатации этого изделия. В ряде случаев требуется получение различных механических свойств по высоте изделия и направлению действия максимального нормального напряжения.
Материал заготовок, подвергаемых штамповке, обладает анизо-. тропией механических свойств, обусловленной маркой материала и технологическими режимами его получения.
. Анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает влияние на силовые и деформационные параметры процессов плаотической обработки, предельные степени деформации'и качество получаемых изделий.
При пластической деформации начальная анизотропия механических свойств заготовки изменяется, что подтверждается экспериментальными исследованиями.
Модельизотропного упрочнения ортотропното тела, предложенная Р'.Хиллом, не дает объяснение этим данным.
Для рационального ведения технологических процессов обработки металлов давлением с целью формирования наперед заданных механических свойств изделия необходимо иметь развитую теорию пластического деформирования ортотропного тела, учитывающую анизотропное упрочнение материала.
Работа выполнена в соответствии с Российской научно-технической программой "Ресурсосберегающие технологпи машиностроения"
(приказ Госкомитета РСФСР по делам науки- и шсшей школа JS 224 от 19.03.91) раздел "Разработка научных основ высокопроизводительных, ресурсосберегающих технологических процессов обработки металлов давлением'на базе рационального использования -свойств анизотропии", заказ-нарядом 1 ВО РФ "Повышение эсй>ек-ТИВЯОСИІ изготовления товаров народного потребления',' а также по хозяйственным договорам с рядом предприятий Россия..
Цель табота. Учет анизотропного упрочнения ортотропного материала при проектировании технологических процессов вытяж-. ки с утонением стенки и обратного выдавливания трубной заготовки с целью их интенсификации и прогнозирования механических свойств-материала изделия.
Автор загадает математические подели анизотропного упрочнения начально ортотропного' материала, результаты теоретических исследований процессов вытяжки.с утонением стенки и обратного выдавливания трубной заготовки из анизотропного материала, экспериментальный комплекс для определения механических свойств материала, результаты -экспериментальных исследований по определению параметров начальной анизотропии механических свойств и деформационного упрочнения .алюминиевого сплава АМг2М, латуни 168,. сталай 08КП и ст.ЗСІІ, экспериментальные зависимости изменения пределов текучести, пределов'прочности и коэффициентов "анизотропии от угла конусности матрицы ^степени деформации при вытяжке с утонением стенки латуни ЛБ8, программное обеспечение теоретических расчетов и обработки експериментальних результатов.
Научная новизна.
I. Сформулированы законы анизотропного упрочнения начально ортотропного материала, которые связаны с неоднородным расширением поверхности нагружения в пространства напряжений от ряда энергетических параметров упрочнения при значительных пластических деформациях.
2. В результате теоретических исследований установлены закономерности изменения силовых и деформационных параметров, предельных возможностей формоизменения и ожидаемых механических свойств получаемого изделия при вытяжке с утонением
стенки л обратном выдавливании трубной заготовки от начальной анизотропии механических свойств, характеристик анизотропного упрочнения, геометрических параметров инструмента, условий трения на контактных поверхностях.
3. На базе математической статистики и теории планирования факторного эксперимента созданы математические модели изменения анизотропии механических свойств Латуни Л68 в процессе вытяжки о утонением стенки от степени деформации и геометрии матрицы.
Методы,исследования. Теоретические исследования силовых И деформационных параметров при вытяжке о утонением стенки и обратном выдавливании трубной заготовки выполнены на базе теории пластичности ортотропного упрочняющегося тела. Анализ процессов реализован численно методом конечных разностей с использованием персональных ЭВМ. При проведении экспериментальных исследований использованы современные испытательные малины, регистрирующая аппаратура, а обработка экспериментальных результатов выполнялась на базе метода планирования многофак-торного эксперимента и математической статистики.
Практическая ценность и -оёализацря работа. Создан экспериментальный комплекс для определения изменения коэффициентов анизотропии и сопротивления материала деформированию лри рао-Тяжении плоских образцов на базе испытательной мащины УМЭ-ЮТМ о применением системы автоматизированного сбора информации на основе аналого-цифровых преобразователей и микро-ЭШ.
На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по ведению технологических процессов внтяяош о утонением стенки и обратного выдавливания начально ортотропного анизотропно упрочняющегося материала. Эти рекомендации использованы при разработке нового технологического процесса изготовления точных.заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, методом обратного выдавливания вместо традиционной технологии - токарной эбработка. Внедрение его позволит значительно снизить трудо-эмкость и на II % уменьшить металлоемкость детали. Результаті работы также использованы при совершенствовании технолога-іеского процесса изготовления изделия с толстым дном и тонкой
СГОНКОЙ. В39ДРЄНИЄЧ В ПРОИЗВОДСТВО ПОЗВОЛИТ СОКраТИТЬ ТЄХКОЛО-
тачесішй цикл на 6 операций, снизить энергоемкость и трудоемкость на 30 % по сравнения с суцествувдим технологическим процессом.
Некоторые вопросы научных исследований включены ю отдельные раздрлы лекционных курсов "Теория обработки металлов давлением" и "Технология холодной штамповки", а также использованы при выполнении курсовой, і; .дипломных проектов.
Апробация работа. Результаты исследований" дсла-даи на Всесоюзной научно-технической конференции "Конструктивно-технологические метода пошшения надежности и их стандартизации" (г.Тула, 1988 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Вопросы развития технологии, оборудования и автоматизации кузночно-штамповочного производства" (г.Тула,1989 г.), на научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы изготовления деталей типа труб с применением методов обработки металлов давлением'* (г.Ижевск, 1989 г.), на Всероссийской научно-технической конференций "Математическое моделирование технологических процессов сад" (г.Пермь,'1990 г.), на научно-техническом семинаре "Прецезиошше технологические процессы объемной штамповки" (г.Ижевск, 1990 г.), на научно-технической конференции "Новое в кузнечно-штамловочном производстве" (г.Челябинск, 1992 г.), на Республиканской научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" (г.Москва, 1993 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного технического университета (г.Тула, І984-1994 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Структура и объем работы..Яиссеотация состоит из введения, 5 глав и заключения, списка литературы, приложения: Работа выполнена на ИЗ страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 6 таблиц, список литературы из 173 наименований. Общий объем работы 228 страниц.
