Влияние параметров упрочнения материала на деформированное состояние в процессах обработки металлов давлением

• Автор: Ершов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПАТЕНТНО-ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1.1. Установление классов материалов с отклонениями от закона упрочняющейся среды
1.2. Влияние вида нагружения на формирование свойств некоторых деформируемых сред
1.3. Системы уравнений для выполнения расчетов напряженно-деформированного состояния
1.4. Средства выполнения расчетов напряженно-деформированного состояния
1.5. Выводы и постановка задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС ОСАДКИ
2.1 Влияние вида кривой упрочнения на локализацию деформации при осадке цилиндрических заготовок
2.2 Управление формоизменением квадратной в плане заготовки при осадке
2.3 Оценка влияния трения на процесс осадки призматических заготовок
2.4 Выводы по главе
3. ВЗАИМНЫЕ СВЯЗИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМАЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРУТКОВ И ТРУБ
3.1 Соотношения компонентов тензора деформации применительно к прессованию прутковых заготовок из альфа-титановых сплавов
3.2. Уточнение решения задачи прессования в 2D и 3D постановках
3.3. Управление параметрами Кернса в производстве трубных заготовок из альфа-титановых сплавов
3.4 Определение момента образования пресс-утяжины при прессовании с учетом немонотонности кривой упрочнения
3.5. Выводы по главе
4. ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОСТАВКИ МАТЕРИАЛА НА ФОРМОИЗМЕНЕНИЕ ПРИ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКЕ
4.1 Применение обратного решателя Inverse в программном комплексе PAM-STAMP 2G для оценки формуемости детали
4.2 Расчет компенсации инструмента после пружинения
4.3 Оптимизация начальной формы заготовки
4.4 Влияние кривой упрочнения на формуемость при штамповке
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ДОКУМЕНТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ПРАКТИЧЕСКУЮ ЗНАЧИМОСТЬ ДИССЕРТАЦИИ
Приложение П1. Акт внедрения ООО «ПЛМ Урал»
Приложение П2. Благодарственное письмо
ВВЕДЕНИЕ
За последние несколько десятков лет большие успехи достигнуты в изучении реологии металлов и сплавов, применяемых в качестве конструкционных материалов. Это объясняется появлением новой, более точной и чувствительной аппаратуры для измерения физических и механических свойств, появлением новых методик измерений, введением в оборот новых характеристик этих свойств. В связи с такими изменениями появилась необходимость получения новых решений краевых задач в механике деформируемого тела, которые более полно учитывали бы особенности реологии материалов. В связи с этим тема исследования, направленного на получение более точных сведений из области деформации материалов, является актуальной.
Степень разработанности темы включает в себя решение краевых задач осадки, прессования и листовой штамповки. Выбор такого круга вопросов обусловлен тем, что упомянутые процессы в практике обработки металлов давлением имеют большой удельный вес. Во всех случаях анализа упомянутых процессов достигнутые решения описывают не среднеинтегральные характеристики процессов, а дают представление о напряженно-деформированном состоянии деформируемого материала в физической точке на уровне тензорных величин.
Целью работы является выявление влияния вида кривой упрочнения на напряженно-деформированное состояние в операциях осадки, прессования и листовой штамповки для уточнения последствий термодеформационного воздействия на материал.
Задачами исследования являются:
1. Исследовать влияние управляющих факторов, в том числе вида кривой упрочнения, на процесс осадки.
2. Исследовать влияние вида кривой упрочнения деформируемого материала на параметры деформации в производстве прутков и труб.

3. Исследовать влияние кривой упрочнения на формоизменение при листовой штамповке.
Научная новизна работы заключается в установлении значимых изменений напряженного и деформированного состояния заготовок в операциях осадки, прессования и листовой штамповки при изменении вида кривых упрочнения материалов.
Теоретическая значимость работы заключается в результатах математического моделирования процессов осадки, прессования и листовой штамповки, которые расширяют знания об этих процессах деформации: расчет напряженно-деформируемого состояния и тепловых полей, определение формоизменения с учетом сложного характера кривых упрочнения.
Практическая значимость работы состоит:
• в разработке нового метода обработки альфа-титановой заготовки с учетом оптимизации параметров Кернса (патент РФ №2504598),
• в разработке нового метода изучения трения в процессе осадки призматических образцов (патент РФ №2505797),
• в уточнении приемов алгоритмизации метода конечных элементов (письмо разработчика программного обеспечения),
• в применении программных модулей для решения краевых задач по заявкам различных предприятий (акт внедрения ООО «ПЛМ Урал»),
Методология исследования построена на основных концепциях механики
деформируемого тела, в том числе на применении основных гипотез и соответствующего математического аппарата.
Методы исследования включают:
• аналитическое определение напряженно-деформированного состояния на основе решения основной системы дифференциальных уравнений, сформулированной в рамках теории пластичности,
• приближенное решение краевых задач методом конечных элементов в программных модулях Бейэт, Рапид, Abaqus, ОРогт, РАМ^атр,

• Предусмотрен расчет штамповки с количеством инструментов от одного до ста.
• Материал заготовки и инструмента, а также смазка и оборудование берутся из базы данных, которая настраивается на каждого пользователя индивидуально.
• Деформация заготовки рассматривается с учетом тепловых процессов. Штампы рассчитываются без учета температурного поля.
• Операции формоизменения заготовок рассчитываются для кривошипного пресса, молота, гидравлического и винтового прессов.
• Реализована возможность деформирования вращательным оборудованием для решения задач моделирования ковки на ковочных вальцах.
• Реализовано автоматическое моделирование повторяющихся ударов на молоте и на винтовом прессе.
• Возможна обрезка по заданному контуру «излишков» металла, вышедших за пределы очага деформации непосредственно в ходе расчета, что уменьшает размерность модели и экономит время.
• Моделируется движение заготовки как твердого тела под воздействием силы тяжести, трения и инерции при укладке ее на нижний штамп для определения естественного устойчивого положения перед началом моделирования формоизменения.
• Моделируется возникновение складок.
• Моделируется возникновение прострелов с помощью приповерхностных Лагранжевых линий (линий течения металла).
• Моделируется напряженно-деформированное состояние цельного и составного инструментов под воздействием контактных напряжений, возникающих при деформировании заготовки.
• Возможен расчет параметров в определенных «трассируемых» точках.