Методики определения коэффициентов повреждаемости материалов в процессе вытяжки с утонением Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Список литературы

1. Валиев С.А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов. М.: Машиностроение. 1973. 176 с.

2. Ковка и штамповка: справочник в 4 т. / Т.4 Листовая штамповка / под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение. 1987. 554 с.

3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.

4. Холодная штамповка корпусных осесимметричных деталей. / Трегубов В.И. [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 217 с.

5. Трегубов В.И. Изготовление корпусов высокого давления из высокопрочных двухслойных материалов вытяжной. М.: Машиностроение -1, 2003. 163 с.

G.M. Zuravliov, Tran Duc Hoan

TECHNOLOGY OF FABRICATING FIRE EXTINGUISHER SHELL FROM SHEET METALS BY DRA WING

An approach to desisning manufacturing process of fabricating fire extinguisher shell from sheet metals by mean of deep drawing was investigated. The geometrical calculation of semi-finished products has been conducted in the drawing process. Manufacturing process of fabricating fire extinguisher shell was designed.

Key words: drawing, fire extinguisher shell.

Получено 14.12.11

УДК 621.735.34

Ха Хонг Куанг, асп., (8953) 43-54-681, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ

Приведена методика определения коэффициентов повреждаемости материалов из диаграмм предельной пластичности и пластической дилатансии материалов по результатам вида стандартных испытаний.

Ключевые слова: ресурс пластичности, диаграмма пластичности, дилати-рующие материалы.

Разработана методика определения коэффициентов повреждаемости материалов из диаграмм предельной пластичности в зависимости от напряженного состояния. В. Л. Колмогоровым разработана методика опре-

318

деления предельной степени деформации сдвига в момент образования трещины при испытаниях на растяжение, кручение, изгиб и осадку [1]. В настоящее время накоплена информация о диаграммах пластичности для многих металлов, в том числе и для изучаемых в данной работе разных сталей (рис. 1).

В рамках решаемой задачи параметр, определяющий влияние напряженного состояния на Л целесообразно представить в виде отношения октаэдрического нормального напряжения к интенсивности напряжений, получившего название показателя напряженного состояния

о.

о

ср

(1)

где сг

(Т1+с2+ с3

ср

И Г=^(а1-С72)2+(<Т2-С7з)2+(с7з-0-1)2

3 у[б'

Зависимость А (а) называется диаграммой предельной пластичности и строится по результатам испытания образцов с надрезами, обеспечивающими различную величину о.

При решении технологических задач часто удобно пользоваться аналитической аппроксимацией диаграмм пластичности. Диаграммы пластичности многих металлов вполне удовлетворительно аппроксимируются функцией следующего типа:

-о

ЛпР - Апре +В„ре

~спр°

где Апр, Впр, спр

(2)

находимые по

параметры зависимости Апр = А)1р (<7),

трем опорным точкам 1,2,3:

а = {а\, Апр = Апр1 - точка 1,

а = (а)2, Апр=Апр1 ~ точка 2,

а = {а)ъ, Апр = Апр} - лючка 3.

Прологарифмируем зависимость (2) и подставим в нее значения ко-

или

1п 1п 1п

1п

Дир1 " -А - Лпре Г = 1п В„р-Спр{с\,

А"р2 " -А = 1п В„р-с„р{о)2,

-А е~^ = 1п В„р-спр{о)3,

= 1п Впр-с„р(о\.

Параметр Апр находится из решения уравнения

1п Л , - А е~О)' прг пр - 1п Л к - А е~°к прк пр (о),-(о)к

1п 'Л к - А е-0к" прк пр - 1п Л . - А е-(О'' пр] пр (о)к -(о).

(I, ], к - 1,2,3).

Параметры спр и Впр находятся по зависимостям

пр

спр

1п[ЛпР1 - Апре (о^ ] - 1п[Лпр] - Апре (а)] ]

(о) ] - (а).

Впр - ехр[1п(Лпрк - Апре (а)к) + спр(о)к]. При расчете удобно принимать симметричные опорные точки по

оси О

(О) =-(О)з, (О)2 = 0.

Тогда искомые параметры

Л пр 2 Л пр 1 ' Л пр 3

А =- -

пр 2Л - Л е"(о)зЛ е(о)з' ^пР '^Р2 ^р'^р

1 Л - А е(О)з В -Л „-А ,с - —1пЛпр1 Апре

пр 2 пр1

пр3

(О)з

В

(3)

пр

Рис. 1. Диаграммы пластичности конструкционных материалов в состоянии поставки: 1 - сталь 11ЮА (по ГОСТ В 19032-73); 2 - латунь Л68 (по ГОСТ 931-90); 3 - сплав АМг2 (по ГОСТ 21631-76)

Полученные параметры повреждаемости рассматриваемых материалов в зависимости от диаграммы пластичности конструкционных материалов приведены в табл. 1.

В последующих расчетах будем исходить из современной физической концепции повреждаемости, связанной с пластическим разрыхлением металла (пластической дилатансией е,, ) [2]. С моментом образования макротрещины связывается достижение величиной пластического разрыхления критического значения е,, кр, зависящего от условий деформирования,

структуры и химического состава металла. Приведенные представления позволяют ввести меру повреждаемости Ю следующим дифференциальным соотношением:

, (4)

£Н кр

где йс - приращение характеристики повреждаемости материала в

, АУк -АК0 результате приращения а£ пластического разрыхления; £ =—к-- -

А^0

разрыхление металла; АУо = АУмо + АУко - начальный объем металла, который складывается из начального объема металла АУмо и начального объема микропор АУпо; АУК =АУМК + АКпк - конечный объем металла, который складывается из конечного объема металла - АУмк и конечного объема микропор А к ; е - критическая дилатансия.

пкр

Таблица 1

Параметры повреждаемости материалов

Материал Экспериментальные точки Апр В пр с пр

1 2 3

Сталь 11ЮА О -0,5 0 0,5 -0,015 2,015 0,529

Л пр 2,6 2 1,5

Латунь Л68 О -1,5 0 1,5 -0,00065 2,701 0,533

Л пр 6 2,7 1,2

Сплав АМг2 О -1 0 1 -0,00625 2,706 0,671

Л пр 5 2,7 1,4

Мера поврежденности с за путь нагружения £ находится интегрированием дифференциального уравнения (4):

С= Г£. (5)

£

s 11 кр

Величина поврежденности находится в диапазоне 0 £ с £ 1, где значение С = 1 соответствует моменту разрушения. Экспериментальные исследования показали, что существует стадия образования микродефектов, когда поврежденность, полученная при деформировании, оказывает заметное влияние на эксплуатационные характеристики изделий.

В современных инженерных расчетах при решении технологических задач пользуются степенной зависимостью между пластическим разрыхлением £ и накапливаемой деформацией Л.

Степенная модель пластического разрыхления имеет следующий

вид:

еи _ ьла, (6)

где Ь - модуль; а - степенной показатель пластического разрыхления.

Параметры дилатансии Ь и а в зависимости (6) определялись по опытным зависимостям £и (Л) следующим образом. Составлялись уравнения по точкам в момент достижения деформации Л и в момент деформации Л / 2. Для разных сталей имеем систему следующих двух уравнений:

= ьла, е„ = Ь(л,/2)а,

тогда

а _ 1п е — 1п £Нкр 2 ь _ е кр1

а _ 1п2 ' _Т;Г'

Подобным образом находим параметры дилатансии для разных сталей. Определенные параметры для дилатансии приведены в табл. 2.

о

Оу2- ОЛ 0,6 0,8 1,0 1,2-

Рис. 2. Зависимость пластического разрыхления материалов от степени деформации сдвига при монотонном растяжении:1 -сталь У8А; 2 - сталь 09Г2; 3 - сталь 12Х2НЗМА

Таблица 2

Параметры дилатансии материалов

Материал Предельная деформация Л Критическая дилатансия ^пкр Параметры дилатансии

Ь а

Сталь У8А 0,8 0,038 0,041 0,321

0,4 0,02

Сталь09Г2 0,8 0,022 0,023 0,226

0,4 0,014

Сталь 12Х2НЗМА 0,8 0,015 0,016 0,203

0,4 0,01

Таким образом, процесс вытяжки имеет схему напряженно-деформированного состояния, близкую к растяжению. Построение диа-

граммы при растяжении испытаний можно использовать для определения коэффициентов в процессе вытяжки.

Список литературы

1. Колмогоров В.Л., Богатов А.А., Мигачев Б.А. Пластичность и разрушение. М.: Металлургия, 1977. 336 с.

2. Тутышкин Н. Д. Комплексные задачи теории пластичности. Тула, 2001. 377с.

Ha Hong Quang

THE METHODS FOR DETERMINING THE COEFFICIENTS OF DAMAGE-ABILITY OF MA TERIALS IN THE DRA WING PROCESS

The method for determining the coefficients of damage to materials from the diagrams of the limit of plasticity and plastic dilatancy materials on the results of standard test is presented.

Key words: plasticity resource, plasticity diagram, dilatancy materials.

Получено 14.12.11

УДК 621.983; 539.374

Ю.Г. Нечепуренко, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-14-82, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «Щегловский вал»)

ОЖИДАЕМЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ НА ПЕРВОЙ ОПЕРАЦИИ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫТЯЖКИ

Приводятся результаты теоретических исследований первой операции комбинированной вытяжки на конических и радиальных матрицах анизотропно-упрочняющегося материала. Установлено влияние технологических параметров операции на ожидаемые механические свойства цилиндрических деталей.

Ключевые слова: анизотропия, вытяжка, матрица, пуансон, упрочнение, деталь, пластичность, механические свойства.

Вытяжка является одной из наиболее распространенных операций листовой штамповки для изготовления цилиндрических деталей с толстым дном и тонкой стенкой.

Интенсификация процесса глубокой вытяжки может быть достигнута комбинированной вытяжкой, которая характеризуется одновременным изменением диаметра вытягиваемой заготовки и толщины стенки.