Научное обоснование технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов

• Автор: Поликарпов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 346 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ШТАМПОВКИ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ..

1.1 Анализ существующих технологий изготовления полусферических и полуторовых тонкостенных днищ
1.2 Теоретические и экспериментальные исследования процессов глубокой вытяжки осесимметричных деталей
1.3 Теоретические и экспериментальные исследования процессов холодного выдавливания

1.4 Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы штамповки

1.5 Основные выводы и постановка задач исследований

2 ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Условие текучести и ассоциированный закон пластического течения

2.2 Плоское напряженное состояние анизотропного материала
2.3 Плоское деформированное состояние анизотропного материала
2.4 Математическая модель упрочнения анизотропного материала
2.5 Феноменологические модели разрушения анизотропного материала
2.6 Критерии локальной потери устойчивости листовых заготовок из анизотропных материалов
2.7 Устойчивость трубной заготовки из анизотропного материала
в пластической области в виде образования складок
2.7.1 Основные соотношения и предположения
2.7.2 Условие устойчивости цилиндрической заготовки
2.7.3 Обсуждение результатов расчетов
2.8 Основные результаты и выводы
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРВОЙ- И ПОСЛЕДУЮЩИХ ОПЕРАЦИИ ВЫТЯЖКИ СТУПЕНЧАТЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АНИЗОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА
3.1 Теоретические исследования первой операции вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала
3.1.1 Математическая модель первой операции вытяжки в радиальной матрице осесимметричных деталей

3.1.2 Силовые режимы первой операции вытяжки
3.1.3 Влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы
3.1.4 Предельные возможности формоизменения
3.1.5 Влияние анизотропии механических свойств на предельные возможности формоизменения
3.2 Теоретические исследования последующих операций вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала
3.2.1 Математическая модель многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала
3.2.2 Напряжения и сила
3.2.3 Предельные возможности формоизменения
3.2.4 Влияние анизотропии механических свойств на предельные возможности формоизменения
3.3 Экспериментальные исследования
3.3.1 Экспериментальные исследования силовых режимов
3.3.2 Экспериментальные исследования связи характеристик анизотропии с кристаллографической текстурой гексагональных 120 плотноупакованных металлов
3.3.3 Влияние длительности отжига на текстуру листов из сплава ПТ-ЗВкт
3.3.4 Исследование изменений текстуры многопереходной штамповки-вытяжки полусферических днищ из листов титанового сплава ПТ-ЗВкт
3.3.5 Взаимосвязь характеристик разрушения полуфабриката в процессе многооперационной вытяжки со структурой и текстурой титанового сплава ПТ-ЗВкт
3.3.6 Исследование влияния режимов отжига на глубину газонасыщенного слоя полусферических днищ из титанового сплава ПТ-ЗВкт
3.4 Основные результаты и выводы
4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ РЕВЕРСИВНОЙ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Математическая модель реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропного мате- 152 риала
4.2 Напряженное состояние. Силовые режимы
4.3 Влияние анизотропии механических свойств заготовки на силовые режимы

4.4 Оценка повреждаемости материала осесимметричных деталей
при реверсивной вытяжке
4.5 Предельные возможности формоизменения
4.6 Влияние анизотропии механических свойств заготовки на предельные возможности формообразования
4.7 Относительная величина разностенности изготавливаемых деталей
4.8 Влияние анизотропии механических свойств на относительную величину разностенности изготавливаемых деталей
4.9 Экспериментальные исследования силовых режимов операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем
4.10 Основные результаты и выводы
5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ ТОЛСТОСТЕННЫХ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Математическая модель операции вытяжки с утонением толстостенных цилиндрических заготовок
5.1.1 Основные уравнения и соотношения
5.1.2 Кинематика течения материала
5.1.3 Скорости деформаций
5.1.4 Распределение интенсивностей скоростей деформаций вдоль траекторий течения материала
5.1.5 Распределение интенсивности деформации вдоль траекторий течения материала
5.1.6 Напряженное состояние в очаге деформации
5.1.7 Силовые режимы вытяжки с утонением
5.1.8 Предельные степени деформации
5.2 Исследования силовых режимов и предельных возможностей
операции вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических деталей
5.2.1 Напряженное состояние. Силовые режимы
5.2.2 Неоднородность интенсивности деформации и сопротивления материала пластическому деформированию в стенке цилиндрической детали
5.2.3 Повреждаемость материала
5.2.4 Предельные возможности формообразования
5.2.5 Влияние анизотропии механических свойств материала заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования
5.3 Экспериментальные исследования силовых режимов
5.4 Основные результаты и выводы

давливання к процессам осесимметричного выдавливания.
Теория пластичности при существующем уровне развития может объяснить только ограниченную область явлений, наблюдаемых при выдавливании. Именно поэтому требуется принятие некоторых идеализирующих допущений даже при анализе сравнительно простых задач.
Методика полуэмлирического анализа, основанная на измерении распределения деформаций, развитая Томсеном, Фришем и др., послужила пониманию усложненных задач. Некоторые из последних достижений в этой области рассмотрены Бишопом.
В работе [59] приведены сведения об основных операциях холодной объемной штамповки; конструировании штамповой оснастки и выборе отдельных типоразмеров оборудования и автоматических линий. Описаны свойства и особенности подготовки металла при штамповке деталей на прессах и автоматах. Изложены данные по холодной и полугорячей штамповке заготовок из углеродистых и легированных сталей, а также цветных сплавов, требования к качеству готовых деталей, технико-экономические показатели. Приведены расчетные формулы и графики для определения давлений на инструмент и деформирующих сил при различных формообразующих операциях. Даны понятия об автоматизации проектирования процессов холодной объемной штамповки.
Изготовление поковок штамповкой выдавливанием позволяет в некоторых случаях полностью исключить последующую обработку резанием и улучшить механические характеристики прочности и пластичности. В работе [66] изложена методика анализа кинематического и напряженного состояния заготовки в процессе ее выдавливания. Даны рекомендации по методике проектирования технологических процессов штамповки выдавливанием. Рассмотрены конструкции штампов и конструктивные схемы специального оборудования.
В работах [40-44, 74] рассмотрены новые технологические процессы холодного выдавливания деталей с гладкими и ступенчатыми полостями, по-