Сверхпластическая формовка листовых заготовок с регулированием утонения стенок

• Автор: Селедкин, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Глава 1. ДЕФОРМИРОВАНИЕ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК

В СОСТОЯНИИ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ

1.1. Сверхпластичность металлических материалов

и условия ее проявления

1.2. Проблемы обработки металлов давлением в

состоянии сверхпластичности

1.3. Сверхпластическая формовка полых изделий из листа

1.4. Математическое моделирование процессов СПФ

1.4.1. Уравнение реологического состояния сверхпластического материала

1.4.2. Моделирование процессов СПФ

1.5. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СПФ
2.1. Математическая модель процесса СПФ
(базовая система уравнений)
2.2. Вариационная формулировка краевой задачи СПД
2.3. Применение МКЭ для анализа процессов СПФ
2.4. Получение разрешающей системы алгебраических
конечноэлементных уравнений
2.5. Алгоритм решения задачи сверхпластического
формоизменения
2.6. Численная реализация разработанной
модели процесса СПФ
2.6.1. Выбор оптимальных параметров расчетной модели
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СВОБОДНАЯ ВЫДУВКА И ФОРМОВКА В
МАТРИЦУ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК В РЕЖИМЕ СП
3.1. Постановка задачи свободной пневмоформовки купола в режиме СП и апробация численного
решения
3.2. Исследование процесса пневмоформовки купола
в режиме СП
3.2.1. Высота купола и деформированное состояние
3.2.2. Утонение стенки заготовки
3.2.3. Расчет оптимального давления газовой среды

при СПФ полусферической заготовки
3.3. Пневмоформовка цилиндрических стаканов
3.3.1. Отработка модели пневмоформовки в матрицу
3.3.2. Утонение стенки при пневмоформовке цилиндрических стаканов
3.4. Выводы по главе
Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗНОТОЛЩИННОСТИ ПРИ СПФ
ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
4.1. Управление утонением стенки с помощью
тормозящих элементов
4.1.1. Анализ процесса реверсивной ПФ с применением полусферической тормозящей пробки
4.1.2. Анализ процесса реверсивной ПФ с применением цилиндрического вкладыша
4.1.3. Управление утонением стенки с помощью донного буфера
4.2. Управление утонением за счет использования
заготовки переменной толщины
4.3 Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СПФ
СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
5.1. Режимы СПФ для изготовления детали
«корпус»
5.1.1. Прдварительный анализ процесса СПФ детали «корпус»
5.1.2. Разработка режима СПФ детали «корпус»
5.2. СПФ детали «крышка»
5.3. Основные технологические рекомендации
5.3.1. Разработка конструкций индивидуальных устройств для пневмоформовки деталей
5.3.2. Формообразующая оснастка для пневмоформовки
5.3.3. Нагрев оснастки и контроль температуры
5.4. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Прогресс в машиностроении в значительной степени определяется разработкой новых и совершенствованием существующих технологий изготовления изделий различного назначения. Существенная доля деталей в различных отраслях машиностроения изготовляется обработкой давлением и, в частности, методами листовой штамповки.
Использование традиционных методов получения изделий листовой вытяжкой с утонением стенки отличается большим количеством операций и переходов с необходимостью определения технологической силы процесса на каждом из них, оценки кинематики течения металла при каждой операции и стойкости технологической оснастки. При этом необходимы методы точного прогнозирования формоизменяющих операций, учитывающие силовые и кинематические параметры на каждом этапе нагружения.
Внедрение в технологическую практику современных методов математического и компьютерного моделирования дает возможность получить точную картину распределения полей напряжений и деформаций по объему заготовки и определить размеры, форму и утонение стенки в любой момент формоизменения листовой заготовки, а также ресурс ее деформационной способности. Такой подход позволяет обосновать создание наиболее рационального оборудования и специальной оснастки, обеспечивающих высокую точность и качество получаемых изделий, значительную экономию основных и расходных материалов. Подготовка новых производств с использованием математического моделирования ускоряет внедрение новых технологических процессов получения ответственных изделий.
Одним из эффективных путей решения задач формообразования листового материала из малопластичных сплавов является использование

где уг. , 2. , ... , У2к - узловые компоненты скоростей перемещений в направлении осей г иг; ЛГ/, Nj, Ык - функции формы элемента, вычисляемые по выражениям
Щ ~ ~ ^к
Ъ1=Я]-1к; (2.16)
с' =^к ~~
N1 = ^т~ (сч+Ьр + ср) и 2Ьук
(для ЛГ;- и Ык выражения определяются аналогично с учетом циклической перестановки индексов в последовательности /, у, к); 5ук - площадь треугольника /у к, определяемая по формуле
Зук = [,К]^к + ^к^1 + } ~ - Щ^к ~ ^к^])/2• (2.17)
Используя данную аппроксимацию скоростей перемещений, можно выразить через значения компонентов скоростей в узлах все кинематические величины, входящие в функционал (2.12).
Компоненты скоростей деформаций, связанные в случае осевой симметрии с компонентами скоростей перемещений соотношениями
д'/г /д г; оУ2/дг;
К/п
дУг/д г-к дУ2)д г с учетом (2.14) запишутся следующим образом:
Г#г1

Л гг.
(2.18)
’ Ь 0 ь} 0 ьк 0'
1 0 л 0 с) 0 ск
' Ь 2Бук 0 Ъ/г 0 Як/г
ЛГ2. . с' ь Ъ! ск ьк_

(2.19)
или в компактной матричной записи - с помощью следующего выражения:
0Ф1М- (2-20)