Исследование и разработка процесса штамповки полусферических деталей из слоистого алюминиевого материала методом вытяжки пластичным пуансоном

• Автор: Галкин, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Состояние вопроса в области технологии производства алюминиевых броневых материалов и изделий из них

I. I История создания бронешлемов и развития металлических броневых

материалов

1.2 Применение алюминиевых броневых материалов I

1.3 Слоистые броневые материалы и способы их производства

1.4 Гипотезы, объясняющие процесс формирования прочного соединения компонентов в слоистых материалах

1.5 Анализ современных методов глубокой вытяжки применительно к

изготовлению деталей типа полусфера

1.6 Программное обеспечение для математического моделирования процессов

Выводы по главе 1
Глава II Методика выполнения работы
2.1 Общая характеристика работы
2.2 Методы исследования
Глава III Исследование процесса получения полусферических деталей из слоистого алюминиевого материала ПАС-1 Б методом штамповки пластичным пуансоном
3.! Разработка методики моделирования процесса прокатки слоистых заготовок материала ПАС-1Б
3.2 Особенности технологического процесса вытяжки полусферических деталей пластичным пуансоном
3.3 Экспериментальные определение допустимых деформаций для заготовки из материала ПАС-1Б в процессе штамповки пластичным пуансоном
3.4 Построение математической модели процесса штамповки пластичным пуансоном полусферических деталей из материала ПАС-1Б
3.5 Изучение распределения напряженно-деформированного состояния в заготовке в процессе штамповки-вытяжки полусферической детали пластичным пуансоном. Определение количества штамповочных
переходов
3.6 Анализ напряженно-деформированного состояния в свинцовом пуансоне и влияние его параметров на НДС в заготовке
Выводы по главе 3
Глава IV Разработка методики проектирования технологического процесса производства полусферических изделий свинцовым
пуансоном
Выводы по главе 4
Общие выводы
Библиографический список
Приложения
Технологическая рекомендация

Введение
Актуальность работы. Одной из важных государственных задач является обеспечение выпуска отечественной промышленностью широкого ассортимента современных средств индивидуальной бронезащиты (СИБ). К числу широко применяемых СИБ относятся бронешлемы (БШ), основным элементом которых является жесткий наружный корпус, изготавливаемый, как правило, из высокопрочных труднодеформируемых металлических материалов. Корпус БШ представляет собой изделие полусферической формы, основным методом изготовления которого в серийном производстве является вытяжка пластичным пуансоном.
К корпусу БШ предъявляются особые требования, к числу которых относятся гарантированный уровень механических свойств, минимальная разнотолщинность стенки изделия, весовые характеристики. Появление новых материалов заставляет постоянно пересматривать возможности совершенствования современных защитных средств. К числу перспективных для изготовления корпусов БШ относятся слоистые алюминиевые материалы типа ПАС, среди которых наибольшее распространение получил материал ПАС-1 и его модификация ПАС-1Б. Их слоистое строение позволяет эффективно снижать скорость зарождения и роста трещин в СИБ. Эта группа материалов обладает хорошей технологичностью, их применение позволяет существенно снижать весовые характеристики изделий, что выгодно отличаются их от традиционных сталей и титановых сплавов. Однако листовые полуфабрикаты из ПАС-! и ПАС-I Б ранее не применялись в качестве материала для изготовления корпусов БШ, поэтому подобные технологии отсутствуют. Их разработка представляет собой сложную научно-техническую задачу, связанную с созданием новых методик проектирования. Настоящая работа посвящена исследованию и разработке технологического процесса вытяжки полусферических изделий из материала ПАС-1 Б. В связи с этим, тема диссертационной работы является актуальной.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка научно-обоснованного процесса штамповки полусферических деталей из

изучение зависимостей влияния характеристик свинцового пуансона на уровень НДС в заготовке. Решение этой задачи связано с оценкой влияния параметров технологического процесса на напряженно-деформированное состояние заготовки при ее формоизменении. Исследование этих зависимостей является необходимым условием для разработки научно-обоснованного технологического процесса производства полусферических деталей из материала ПАС-1 Б.
Эффективным инструментом для определения уровня НДС и оценки его влияния на поведение материала заготовки в процессе вытяжки широко используются программные средства математического моделирования.
1.6. Программное обеспечение для математического моделирования процессов ОМД.
Анализ НДС в процессах обработки металлов давлением традиционно относится к наиболее сложным расчетным задачам и базируется на зависимостях и закономерностях теории пластичности. В силу сложности математической модели процесса ОМД, состоящей из набора дифференциальных, интегральных и алгебраических уравнений, точное решение подобных задач аналитическими методами невозможно. В настоящее время эффективным инструментом для решения задач пластического течения стали современные САЕ-системы (Computer-Aided Engineering), которые работают на основе применения метода конечных элементов (МКЭ). Этот метод относится к численным итерационным методам, при решении задач ОМД его алгоритм связан с последовательным поиском действительных полей скоростей перемещения узловых точек конечноэлементной сетки с шагом по времени At. После определения поля скоростей производится расчет компонентов НДС для каждого конечного элемента, тем самым МКЭ дает возможность получать решения для любой зоны очага деформации, на любой стадии деформационного процесса. Кроме этого МКЭ обладает следующими преимуществами [19, 20]: