Совершенствование изготовления сферических оболочковых изделий за счет управления устойчивостью анизотропных трубных заготовок при их обжиме

• Автор: Третьякова, Елена Игоревна
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1Л .Основные понятия и гипотезы теории оболочек

1.2. Развитие и совершенствование теории оболочек

1.3. Устойчивость трубных заготовок при их деформировании

1.4. Способы интенсификации процессов формоизменения

1.4.1. Термическая интенсификация

1.4.2. Силовая интенсификация процессов формоизменения

1.4.3. Интенсификация в условиях сверхпластичности

1.5. Влияние анизотропии на процесс деформирования
1.6. Цель и задачи исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО -ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК
2.1. Поля напряжений при пластическом деформировании элементов оболочек
2.2. Статический критерий устойчивости трубных анизотропных заготовок к складкообразованию
Глава 3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБЖИМА СФЕРИЧЕСКИМИ МАТРИЦАМИ
3.1. Обоснование выбора инструментария
3.2. Моделирование штамповки сферическими матрицами

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
УСТОЙЧИВОСТИ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ОПЕРАЦИИ ОБЖИМА
4.1. Методика проведения экспериментов по отработке технологических процессов
4.1.1. Характеристики заготовок для экспериментов
4.1.2. Оборудование и инструмент
4.1.3. Описание эксперимента
4.2. Измерение толщины стенок деталей
4.3. Металлографические исследования
4.4. Практические рекомендации
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время перед машиностроением стоит необходимость повышения эффективности производства и качества получаемых изделий. В различных отраслях промышленности широкое распространение нашли сферические оболочковые изделия, в т.ч. и со сквозным отверстием, изготавливаемые методами обработки металлов давлением, к которым предъявляются высокие требования по качеству, точности геометрических размеров, чистоте поверхности, уровню механических свойств. 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. Материалы, подвергаемые штамповке, как правило, обладают анизотропией механических свойств, обусловленной видом материала и технологическими режимами его получения, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на устойчивое протекание технологических процессов обработки металлов давлением, в частности, операции обжима трубных заготовок.
Процессы пластического формоизменения материалов с учетом параметров анизотропии в настоящее время мало изучены. Таким образом, развитие теории обжима пустотелых шаровидных изделий из анизотропных материалов приобретает особую актуальность.
В качестве объекта исследования выбраны сферические оболочковые изделия из стали ШХ15, которые необходимо изготовить методом обжима за счет управления устойчивостью трубных заготовок. Данная группа изделий, например, головки шаровых пальцев автомобиля, шаровые краны газопроводов, нефтепроводов и водопроводной арматуры широко применяются в конструкциях машин и приборов в различных
отраслях промышленности. Традиционная технология изготовления та-

ций по толщине заготовки является неравномерным. Возникновение моментов при деформации элемента оболочки приводит к изменению продольных сил, а, следовательно, и нормальных напряжений по сравнению со значениями, необходимыми для пластической деформации элемента без изменения его кривизны.
В случае осесимметричной деформации заготовки радиусы кривизны в широтных сечениях значительно больше, а величина изменения кривизны в процессе деформирования меньше, по сравнению с меридиональными сечениями заготовки. Величины изгибающих моментов, действующих в широтных сечениях, меньше моментов, действующих в меридиональных сечениях. Поэтому допустимо полагать, что при определении распределения меридиональных напряжений в условиях осевой симметрии влиянием изменения кривизны в широтных сечениях можно пренебречь [81].
В реальных задачах очаг деформации при осесимметричном деформировании можно разделить на участки, в пределах которых кривизна срединной поверхности в меридиональных сечениях остается постоянной. Поэтому, решая задачу по отысканию полей напряжений в очаге деформации, допустимо считать для каждого участка постоянной кривизны в меридиональном сечении справедливыми уравнения равновесия, полученные по безмоментной теории оболочек. Влияние же изгибающих моментов, действующих в меридиональном направлении, учтем с помощью граничных условий между участками постоянной кривизны.
Воспользуемся классическим уравнением равновесия элемента осесимметричной оболочки постоянной толщины, выделенного в пространственном участке очага деформации с наличием трения на контактной поверхности [77]:

р—,— + сг п-а-0- — ар ' Б
РР а Р , (2.2)