Изотермическое обратное выдавливание толстостенных трубных заготовок в режиме кратковременной ползучести

• Автор: Полухин, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ
1.1. Современное состояние теории изотермического формообра-
зования высокопрочных сплавов
1.2. Теоретические и экспериментальные исследования операций выдавливания
1.3. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы обработки металлов давлением
1.4. Основные выводы и постановка задач исследования
2. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Определяющие соотношения при кратковременной ползучести
2.2. Феноменологические модели разрушения анизотропного материала
2.3. Потеря устойчивости анизотропной трубной заготовки в виде образования складок при кратковременной ползучести
2.3.1. Постановка задачи, основные соотношения и предположения
2.3.2. Критерий устойчивости цилиндрической оболочки
2.4. Основные результаты и выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПЕРАЦИИ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ
3.1. Кинематика течения материала
3.2. Распределение эквивалентной скорости деформаций вдоль траекторий течения материала
3.3. Распределение эквивалентной деформации вдоль траекторий течения материала
3.4. Напряженное состояние в очаге деформации
3.5. Силовые режимы обратного выдавливания
3.6. Основные результаты и выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
4.1. Силовые режимы обратного выдавливания
4.2. Влияние анизотропии механических свойств материала заго-

товки на силовые режимы
4.3. Неоднородность распределения эквивалентной деформации и эквивалентного напряжения в очаге деформации
4.4. Распределение эквивалентных напряжений, деформаций и повреждаемости
4.5. Предельные возможности формоизменения
4.6. Влияние анизотропии механических свойств материала заготовки на предельные возможности формообразования
4.7. Основные результаты и выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Рекомендации по проектированию технологических процессов
5.2. Экспериментально-технологические работы изотермического обратного выдавливания трубных заготовок
5.3. Использование результатов исследований в учебном процессе
5.4. Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение 1. Текст программы
Приложение 2. Акт об использовании результатов научно-
исследовательской работы
Приложение 3. Акт внедрения в учебный процесс

Введение
Современные тенденции развития различных отраслей промышленности стимулируют разработку высокоэффективных технологий, обеспечивающих повышение требований к качеству и эксплуатационным свойствам изделий при снижении себестоимости их производства, экономии материальных и энергетических ресурсов, трудовых затрат. Процессы обработки металлов давлением относятся к высокоэффективным, экономичным способам изготовления металлических изделий.
Совершенствование конструкций изделий ответственного назначения определяет применение высокопрочных материалов и изготовление деталей и узлов со специальными, зависящими от условий эксплуатации, характеристиками. Это вызывает необходимость изыскания новых принципов технологии, точности ее расчета и сближения на этой основе стадий проектирования изделий и технологической подготовки производства. К числу наиболее перспективных и принципиально новых технологических процессов, направленных на совершенствование современного производства, относятся процессы медленного горячего формоизменения в режиме вязкого течения материала.
В различных отраслях машиностроения, в частности наземном оборудовании ракетно-космической техники, широкое распространение нашли полые толстостенные осесимметричные детали, имеющие наружные и внутренние утолщения, которые изготавливаются механической обработкой трубных заготовок из высокопрочных материалов. Технологические принципы формоизменения трубных заготовок в режиме вязкого течения» могут быть применены в производстве толстостенных осесимметричных деталей из анизотропных высокопрочных сплавов.
Трубный прокат, подвергаемый штамповке, как правило, обладает анизотропией механических свойств, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических

Многими исследователями установлено, что расположение фестонов связано с видом кривой изменения коэффициента анизотропии от угла вырезки образца по отношению к направлению прокатки.
При вытяжке стаканов из листовых материалов с изотропными свойствами происходит утолщение стенки стакана по образующей, достигающее обычно 25...35 % (от исходной толщины) на крае стакана.
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 периметру характеризует качество и точность вытянутого стакана.
В работах даны конкретные рекомендации по построению профильной заготовки с целью уменьшения фестонообразования при вытяжке и комбинированной вытяжке.
В ряде случаев отмечается положительное влияние анизотропии на процесс вытяжки - обеспечивает большую степень вытяжки, препятствует потере устойчивости стенки вытягиваемой детали и позволяет получить детали с большей конструктивной жесткостью.
В основу теоретических исследований анизотропного тела положены различные условия пластичности ортотропных тел - Мизеса-Хилла, Ху и Мэрина, Нориса и Мак-Кинена, Ивлева, Прагера, Сен-Венана, Жукова, Бастуна и Черняка, Ашкенази [8, 12, 18, 22, 23, 27, 29, 68, 69, 103; 118, 127, 130, 132, 137-142]. При анализе процессов обработки металлов давлением наибольшее распространение получило условие пластичности Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического течения.
Основу теории составляют предположения о квадратичной относительно