Научное обоснование технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов

Анализ процесса вытяжки с утонением стенки реализуется в цилиндрической системе координат. Схема к анализу вытяжки с утонением стенки приведена на рисунке 8. Течение материала принимается установившимся.

Принимаем, что условия трения на контактной поверхности инструмента с заготовкой подчиняется закону Кулона:

; ,



Рисунок 8 - Схема к анализу вытяжки с утонением стенки

где и - коэффициенты трения на контактных поверхностях матрицы и пуансона; и - нормальные напряжения на контактных поверхностях матрицы и пуансона соответственно.

Условие несжимаемости материала позволяет установить связь между скоростью течения материала на входе в очаг деформации и выходе из очага деформации:

,

где - скорость перемещения пуансона.

Компоненты осевой и радиальной скоростей течения могут быть определены по выражениям:

; , (8)

где .

Скорости деформаций рассчитываются по выражениям, полученным с учетом соотношений (8), условия несжимаемости материала , следующим образом:

;

; (9)

; ,

где

Получены выражения для вычисления величины интенсивности скоростей деформаций [42]. Накопленная интенсивность деформации вдоль -й траектории с учётом добавки деформации, связанной с изменением поворота траектории частицы материала при входе в очаг деформации, определяется по выражению:

, (10)

где ; ; .

Для определения накопленной интенсивности деформации в заготовке после деформации следует к рассчитанной величине добавить ещё второй член к выражению (10) на выходе из очага деформации.

Имея в своем распоряжении кривую упрочнения материала, находим среднюю величину интенсивности напряжения в очаге деформации по формуле

, (11)

где , и - параметры кривой упрочнения; - средняя величина интенсивности деформации в очаге деформации.

Для определения напряжений в очаге деформации располагаем уравнениями теории пластического течения анизотропного материала:

;

; (12)

;

,

и уравнениями равновесия в цилиндрической системе координат

; ; , (13)

где - нормальные и касательное напряжения, являющиеся функциями и .

Рассмотрим третье уравнение равновесия из системы (13). Используя соотношения (12) и выражение для определения , получим

, (14)

где .

Представив уравнение (14) в виде конечных разностей и разрешив его относительно искомого напряжения, получим выражения для определения величины напряжения . Для интегрирования этого уравнения нужно сформулировать граничные условия. В соответствии с выбранной кинематикой течения на входе в очаге деформации и выходе из него происходит изменение направления течения от вертикального до наклонного к осевой под углом , что связано с разрывом тангенциальной составляющей скорости течения . Изменение направления течения учитывается путем коррекции осевого напряжения на границе очага деформации по методу баланса мощностей следующим образом:

. (15)

Заметим, что угол на входе в очаг деформации определяется по формуле , а при выходе из очага деформации - так: .

Соотношение (15) является граничным условием для уравнения (14) при . Компоненты напряжений , и вычисляются из уравнений (12).

Силу операции вытяжки с утонением толстостенных деталей получим по выражению

,

где ; ;

; ;

; .

Величину находим по формуле преобразования компонент напряжений при переходе от одной системы координат к другой:

.

Приведенные выше соотношения были использованы для оценки кинематики течения материала, напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей операции вытяжки с утонением стенки толстостенных осесимметричных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

Расчеты выполнены для операции вытяжки с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из ряда материалов, механические свойства которых приведены в таблице при следующих геометрических размерах заготовки: мм; =40 мм.

Механические характеристики исследуемых материалов

Материал	, МПа	, МПа
Сталь 08 кп	268,66	329,5	0,478	0,817	0,783	2,999
Сталь 11ЮА	220,0	425,4	0,58	0,92	1,25	2,800
Латунь Л63	214,94	509,07	0,575	0,666	0,750	2,479
Алюминиевый сплав АМг6М	29,20	151,83	0,440	0,67	0,540	2,805

Материал
Сталь 08 кп	1,791	-0,946	0,471	0,169	0,143
Латунь Л63	4,640	-0,769	0,793	-0,279	-0,246
Алюминиевый сплав АМг6М	2,148	-1,230	0,417	0,217	0,338

Графические зависимости изменения относительных величин осевого напряжения и силы процесса от угла конусности матрицы при вытяжке с утонением стенки полых цилиндрических заготовок из стали 11ЮА представлены на рисунке 9 ().

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы (рисунок 9, а), уменьшением коэффициента утонения и относительной величины , увеличением коэффициентов трения на контактных поверхностях инструмента относительная величина осевого напряжения возрастает. Установлено, что при вытяжке с утонением стенки толстостенных заготовок существуют оптимальные углы конусности матрицы в пределах 1218°, соответствующие наименьшей величине силы
(рисунке 9, б). Показано, что с увеличением коэффициента утонения и отношения , уменьшением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы снижается. анизотропия гексагональный пластический металл

Оценены величины неоднородности интенсивности деформации и механических свойств , а также накопленных микроповреждений в стенке цилиндрической детали после операции вытяжки с утонением. Здесь , и , - максимальная и минимальная величины интенсивности деформации и напряжения по толщине стенки детали.

Рисунок 9 - Графические зависимости изменения и от (; )

Предельные степени деформации вытяжки с утонением стенки определялись по максимальной величине растягивающего напряжения с учетом упрочнения на выходе из очага пластической деформации (первый критерий)

, (16)

и по величине степени использования ресурса пластичности (4) (второй критерий).

Графические зависимости изменения предельного коэффициента утонения , вычисленного по первому (16) и второму (4) критериям разрушения, от угла конусности матрицы и отношения для стали 11ЮА приведены на рисунке 10. Здесь кривая 1 соответствует величине , определенной по максимальной величине осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации (16); кривая 2 соответствует величине , вычисленной по степени использования ресурса пластичности (4) при ; кривая 3 - при ; кривая 4 - при . Расчеты выполнены при ; ; мм; =40 мм. Положения кривых 1 - 4 определяют возможности деформирования заготовки в зависимости от технических требований на изделие.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности матрицы и коэффициента трения на контактной поверхности матрицы , уменьшением относительной величины предельный коэффициент утонения повышается. Так, увеличение угла конусности матрицы от 6 до сопровождается ростом величины на 45 %. Уменьшение относительной величины с 14 до 2 приводит к увеличению предельного коэффициента утонения на 30 %. Показано, что предельные возможности формоизменения операции вытяжки с утонением осесимметричных деталей ограничиваются как допустимой величиной накопленных микроповреждений, так и максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации, что зависит от механических свойств исходного материала и технологических параметров процесса деформирования.

Установлено, что предельные возможности деформирования операции вытяжки с утонением осесимметричных деталей из стали 11ЮА при ограничиваются максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации (рисунок 10), а при - величиной накопленных микроповреждений . При вытяжке с утонением осесимметричных деталей из алюминиевого сплава АМг6М наблюдается обратная закономерность. Предельные возможности деформирования при ограничиваются величиной накопленных микроповреждений (), а при - максимальной величиной осевого напряжения на выходе из очага пластической деформации.

Рисунок 10 - Графические зависимости изменения от (а) и (б): а - =10; б -

Выполнены экспериментальные исследования силовых режимов операции вытяжки с утонением стенки цилиндрических деталей из стали 11ЮА на гидравлическом прессе П459. В качестве смазки использовалось фосфатирование заготовок с последующим их омыливанием. Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции вытяжки с утонением стенки указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 10 %).

Шестой раздел содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований операции осесимметричного обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов коническим пуансоном. Приведены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и предельных возможностей формоизменения обратного выдавливания трубных заготовок.

Исследован процесс осесимметричного обратного выдавливания толстостенной трубной заготовки при установившемся течении анизотропного упрочняющегося материала коническим пуансоном с углом конусности и степенью деформации (рисунок 11), где и - площади поперечного сечения трубчатой заготовки и полуфабриката соответственно. Принимается, что материал трубной заготовки обладает цилиндрической анизотропией механических свойств, жесткопластический, подчиняется условию пластичности Мизеса - Хилла (1) и ассоциированному закону пластического течения (2).

Течение материала принимается осесимметричным. Анализ процесса обратного выдавливания реализуется в цилиндрической системе координат. Течение материала принимается установившимся. Принимается, что на контактных границах заготовки и рабочего инструмента реализуется закон трения Кулона.

Получены основные уравнения и соотношения для описания течения материала в процессе обратного выдавливания трубных заготовок из анизотропных материалов.



Рисунок 11 - Схема к анализу операции обратного выдавливания

Компоненты тензора напряжений в очаге деформации , , и определяются путем численного решения уравнений равновесия совместно с уравнениями теории пластического течения анизотропного материала [34, 46]. Изменение направления течения материала на входе и выходе из очага деформации учитывалось путем коррекции напряжения на границе очага деформации по методу баланса мощностей. Предложено выражение для определения осевой составляющей силы с учетом составляющих сил трения.

Зависимости изменения относительной величины силы процесса от относительной величины при обратном выдавливании трубных заготовок из стали 10 представлены на рисунке 12 (). Здесь введены обозначения: кривая 1 - 0,1; кривая 2 - 0,2; кривая 3 - 0,3; кривая 4 - 0,4; кривая 5 - 0,5. Анализ результатов расчетов и графических зависимостей показывает, что при обратном выдавливании толстостенных трубных заготовок существуют оптимальные углы конусности пуансона в пределах 1218°, соответствующие наименьшей величине силы.

Показано, что с увеличением степени деформации , уменьшением отношения , увеличением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы возрастает. Установлено, что уменьшение относительной величины с 20 до 5 сопровождается ростом относительной величины при фиксированных параметрах процесса на 35 % (рисунок 12).

Предельные возможности формоизменения определены из условия, что максимальная величина осевого напряжения , передающегося на стенку, не превышает величины напряжения :

Рисунок 12 - Зависимости изменения от при обратном выдавливании трубных заготовок из стали 10

; ; , (17)

допустимой степенью использования ресурса пластичности (4) и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (6); , где - сопротивление материала пластическому деформированию при заданной величине изменения начальной толщины стенки трубной заготовки

.

Зависимости изменения предельных степеней деформации , вычисленных по критериям (17), (4) и (6), от угла конусности пуансона для стали 10 приведены на рисунке 13. Здесь кривая 1 соответствует величине , определенной по максимальной величине осевого напряжения , передающегося на стенку трубной заготовки (17); кривая 2 и 3 соответствуют величинам , определенным по степени использования ресурса пластичности (4) при и соответственно; кривая 4 соответствует формообразованию ограничивающемуся условием устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок (6) при , мм. Расчеты выполнены при ; ; мм; =100 мм.

Анализ графиков и результатов расчета показывает, что с увеличением угла конусности пуансона предельная степень деформации , определенная по максимальной величине осевого напряжения , передающегося на стенку трубной заготовки (17), возрастает на 30 %. Показано, что предельные возможности формообразования при обратном выдавливании анизотропного материала могут ограничиваться как максимальной величиной осевого напряжения , передающегося на стенку, так и допустимой величиной накопленных микроповреждений (рисунок 13).



Рисунок 13 - Зависимости изменения от (сталь 10)

Это зависит от технологических параметров, угла конусности пуансона и условий трения на контактных поверхностях инструмента.

Оценена неоднородность интенсивности деформации и сопротивления материала пластическому деформированию в стенке осесимметричной детали.

Анализ результатов расчетов показывает, что величина неоднородности интенсивности деформации и величина неоднородности сопротивления материала пластической деформации в стенке детали с уменьшением угла конусности пуансона и увеличением степени деформации падает, что говорит о более благоприятных условиях формирования механических свойств материала стенки изготавливаемого изделия.

С целью выявления степени деформации и угла конусности пуансона, обеспечивающих надежное протекание процесса, проведены экспериментальные исследования по выдавливанию и осадке заготовок длиной мм из калиброванной холоднокатаной трубы Ш 121х6 мм из стали 10. Определены условия устойчивого протекания процесса обратного выдавливания, которые реализуется в рамках исследованных технологических параметров при и углах конусности пуансона . Сравнение теоретических расчетов и экспериментальных данных по силовым режимам операции обратного выдавливания трубных заготовок указывает на удовлетворительное их согласование (расхождение не превышает 15 %).

В седьмом разделе на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету и проектированию технологических процессов изготовления полусферических тонкостенных и полуторовых днищ методами многооперационной вытяжки ступенчатых деталей и реверсивной вытяжки, осесимметричных толстостенных деталей, имеющих внутренние полости, методами вытяжки с утонением стенки полых цилиндрических деталей и обратного выдавливания трубных заготовок.

Разработаны прогрессивные технологические процессы холодной штамповки заготовок для изготовления полусферических днищ из высокопрочного титанового сплава ПТ-3Вкв толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями и , основанные на методе ступенчатого набора с последующей калибровкой, при обеспечении эксплуатационных требований и снижении трудоемкости их изготовления (рисунок 14). При холодной штамповке листового материала в универсальных штампах (матричных кольцах) отпадает необходимость в дорогостоящих штампах с обогревом, значительно повышается культура производства, снижается травматизм. Холодная штамповка более экономична с позиции энергозатрат. По сравнению с вариантом получения титановых полусферических днищ механической обработкой заготовок, полученных методом горячей объемной штамповки, способ холодной штамповки позволяет снизить трудоемкость механической обработки с 20 смен до 2 часов.

Создан и внедрен наукоемкий технологический процесс изготовления заготовок детали «Диафрагма» под калибровку и последующую ротационную вытяжку из алюминиевого сплава А5 толщиной 3,5 мм с геометрическими соотношениями и методом ступенчатого набора.

Разработан технологический процесс изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМг6 толщиной 3,5 мм (рисунок 15). Технологический процесс обеспечивает изготовление полуторовых днищ с минимальной величиной разностенности (до 8 %), заданную величину степени использования ресурса пластичности, эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления, сокращение сроков подготовки производства.

Предложенные технологические процессы многооперационной ступенчатой вытяжки внедрены в производство на ЗАО «ЗЭМ РКК «Энергия» имени С.П. Королева». Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности в 1,5...1,7 раз; уменьшение массы в 1,5 раза; снижение трудоемкости в 2...3 раза; увеличение коэффициента использования материала с 0,3 до 0,9; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза.

Рисунок 14 - Полусферические тонкостенные днища из листов титанового сплава ПТ-3Вкт



Рисунок 15 - Полуторовое днище из алюминиевого сплава АМг6

Разработанные рекомендации по выбору научно обоснованных технологических параметров операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов использованы при проектировании новых и совершенствовании существующих технологических процессов изготовления тонкостенных полусферических днищ и полуторовых деталей с минимальным утонением и отсутствием гофр из высокопрочных титановых и алюминиевых сплавов на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш».

Разработаны технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10. Применение операции обратного выдавливания трубных заготовок обеспечивает экономию металла около 15 %, уменьшение трудоемкости изготовления деталей на 30 % по сравнению с механической обработкой, сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза, при этом достигаются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

Созданы и внедрены конкурентоспособные технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА. Использование разработанных рекомендаций по вытяжке анизотропных толстостенных заготовок позволило сократить число вытяжных операций с шести до четырех. Разработанные технологические процессы внедрены в производство на ОАО «ТНИТИ». Технологический процесс обеспечивает уменьшение трудоемкости на 30 % и энергоемкости изготовления толстостенных заготовок на 15 % за счет снижения числа промежуточных термохимических операций по сравнению с существующим технологическим процессом. При этом удовлетворяются необходимые требования к изделию по геометрическим и механическим характеристикам.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе на кафедре «Механика пластического формоизменения» Тульского государственного университета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе теоретических и экспериментальных исследований многооперационной и реверсивной вытяжек, вытяжки с утонением стенки, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок создано научное обоснование принципиально новых технологических решений изготовления крупногабаритных осесимметричных деталей ответственного назначения из высокопрочных анизотропных материалов, обеспечивающих повышение качества и их эксплуатационных характеристик, снижение металлоемкости, трудоемкости, сокращение сроков подготовки производства.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие новые основные результаты и сделаны выводы:

1. Получены уравнения и соотношения для теоретического анализа процессов пластического формообразования анизотропных материалов на базе теории пластичности Мизеса - Хилла. Сформулировано условие потери устойчивости трубной заготовки в пластической области в виде образования симметричных складок при осадке трубной заготовки на основе статического критерия потери устойчивости. Выполнен теоретический анализ потери устойчивости анизотропной трубной заготовки.

2. Разработаны новые математические модели первой и многоступенчатой вытяжек, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов с учетом изменения толщины заготовки и упрочнения материала заготовки в процессе пластической деформации, применительно к изготовлению тонкостенных полусферических и полуторовых деталей из трансверсально-изотропных материалов. Разработаны алгоритм расчета исследуемых процессов глубокой вытяжки и программное обеспечение для ЭВМ.

3. Созданы новые математические модели операций вытяжки с утонением стенки цилиндрических заготовок в конических матрицах, обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок коническим пуансоном, протекающих в условиях нерадиального течения и осесимметричного напряженного и деформированного состояний, из материалов, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств.

4. Выявлено влияние анизотропии механических свойств исходных материалов, технологических параметров, геометрических размеров заготовки и инструмента, степени деформации, условий трения контактных поверхностей инструмента и заготовки на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы и предельные возможности формоизменения и формирование показателей качества изготавливаемых осесимметричных деталей (степени использования ресурса пластичности и разностенности) исследованными операциями обработки металлов давлением.

5. Показано, что зависимость изменения силы операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем от величины перемещения пуансона имеет сложный характер. Величина силы процесса увеличивается с уменьшением коэффициента вытяжки , радиусов закругления прижима и матрицы , ростом коэффициента трения и относительной величины давления прижима . Количественно определены предельные возможности формообразования на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов по максимальной величине осевого напряжения в стенке детали на выходе из очага деформации, по допустимой величине накопленных микроповреждений и по критерию локальной потери устойчивости заготовки. Установлено, что предельные степени деформации на первой и последующих операциях многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки и величины давления прижима. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств исходной заготовки на силовые режимы и предельные возможности формообразования.

6. Установлено, что при вытяжке с утонением стенки и обратном выдавливании толстостенных заготовок существуют оптимальные углы конусности матрицы и пуансона в пределах 1218°, соответствующие наименьшей величине силы. Показано, что с увеличением коэффициента утонения и отношения , уменьшением коэффициентов трения на контактной поверхности матрицы и пуансона относительная величина силы снижается. Оценены величины неоднородности интенсивности деформации и механических свойств , а также величина накопленных микроповреждений в стенке цилиндрической детали после операции вытяжки с утонением и обратного выдавливания трубных заготовок. Предельные степени деформации вытяжки с утонением стенки определены по максимальной величине растягивающего напряжения на выходе из очага пластической деформации с учетом упрочнения, а также по величине степени использования ресурса пластичности. Установлено, что увеличение угла конусности матрицы от 6 до сопровождается ростом величины на 45 %. Уменьшение относительной величины с 14 до 2 приводит к увеличению предельного коэффициента утонения на 30 %. Количественно оценены предельные возможности формоизменения процесса обратного выдавливания трубных заготовок по максимальной величине осевого напряжения, передающегося на стенку, допустимой степени использования ресурса пластичности и по условию устойчивости трубной заготовки из анизотропного материала в виде образования складок. Установлено, что предельные степени деформации могут ограничиваться одним из перечисленных выше критериев разрушения. Этот факт зависит от анизотропии механических свойств материала заготовки, технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на контактных границах рабочего инструмента и заготовки.

7. Показано существенное влияние анизотропии механических свойств на силовые режимы и предельные возможности операций вытяжки с утонением и обратного выдавливания толстостенных цилиндрических и трубных заготовок. Увеличение коэффициента нормальной анизотропии от 0,2 до 2 приводит к уменьшению величины силы на 50 %, предельного коэффициента утонения и росту предельной степени деформации на 30…50 %.

8. Выполненные экспериментальные исследования первой и последующих операций многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из титанового сплава ПТ-3Вкт, алюминиевых сплавов А5М и АМг6М, вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок из стали 11ЮА, а также обратного выдавливания трубных заготовок из стали 10 показали удовлетворительную сходимость расчётных и экспериментальных значений сил, расходимость не превышает 10…15 %.

Показано, что способность листовых материалов к глубокой вытяжке может быть оценена по средним значениям косинуса угла между гексагональной осью и направлением нормали к плоскости листа. Полученное выражение позволяет учесть влияние текстуры на величину коэффициента нормальной пластической анизотропии. При этом введенные текстурные параметры () достаточно полно описывают пространственное распределение зерен в поликристалле. Для определения среднего значения коэффициента нормальной пластической анизотропии по данным о текстуре достаточную информацию можно получить из одной ОПФ, снятой с направления нормали к плоскости листа.

Экспериментально установлено, что при увеличении длительности отжига при температуре 650 °С в листах сплава ПТ-3Вкт наблюдаются изменения текстуры, способствующие усилению благоприятных для штампуемости ориентировок. Многократные отжиги донной части штамповок не будут приводить к снижению качества изделия. Неоднократный межоперационный отжиг при температуре 650 °С по 1 часу формирует в листе титанового сплава ПТ-3Вкт текстуру, благоприятную для штампуемости, и создает суммарную толщину газонасыщенного слоя не более 0,1 мм, что позволяет принять эту температуру как оптимальную. Для уменьшения вероятности образования микротрещин, выводящих деталь за предел допуска по толщине, следует так строить технологический процесс ступенчатого набора титановых листов, чтобы число зон, имеющих максимальное (8…10) число знакопеременных деформаций (перегибов), было минимальным.

9. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету и проектированию технологических процессов многоступенчатой вытяжки, реверсивной вытяжки крупногабаритных осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропных материалов, вытяжки с утонением стенки и обратного выдавливания толстостенных заготовок, обладающих цилиндрической анизотропией механических свойств. Созданы наукоемкие конкурентоспособные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полусферических днищ из тонколистового титанового ПТ-3Вкт и алюминиевого А5М сплавов; разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления полуфабрикатов полуторовых деталей из тонколистового алюминиевого сплава АМг6; усовершенствованы технологические процессы изготовления точных заготовок типа полых цилиндров, имеющих внутренние полости, изделий ответственного назначения из стали 10; предложены наукоемкие технологические процессы изготовления толстостенных цилиндрических полуфабрикатов для осесимметричных изделий ответственного назначения из стали 11ЮА, которые внедрены на ЗАО «ЗЭМ РКК им. С.П. Королева», на ОАО «ТНИТИ», на ФГУП «Научно-производственное объединение «Техномаш» и других предприятиях. Новые технологические процессы обеспечивают: увеличение удельной прочности в 1,5...1,8 раз; уменьшение массы - в 1,5 раза; снижение трудоемкости в 2...3 раза; увеличение коэффициента использования материала с 0,3 до 0,9. Материалы диссертационной работы использованы также в учебном процессе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

Статьи в изданиях, входящих в «Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК России для опубликования основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук»:

1. Некоторые пути управления текстурой и структурой сварных соединений - сплавов титана / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1986. № 5. С. 93-96.

2. Влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ-металлов / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1990.
№ 2. С. 103-108.

3. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка ступенчатых деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 2. С. 86 - 93.

4. Поликарпов Е.Ю. Совершенствование технологии холодной штамповки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 141 - 147.

5. Поликарпов Е.Ю. Многооперационная вытяжка ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 1. С. 101 - 108.

6. Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. Силовые режимы и предельные возможности формоизменения многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 2. С. 88-98.

7. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Энергетические расчеты при вытяжке на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 1. С. 280 -289.

8. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н., Нечепуренко Ю.Г. Верхнеграничные оценки параметров вытяжки на радиальной матрице // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 146 - 149.

9. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. Оценка предельных возможностей формоизменения многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 114 - 119.

10. Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. Влияние анизотропии механических свойств на предельные возможности формоизменения многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 2. С. 171 - 175.

11. Подлесный С.В., Поликарпов Е.Ю. Математическая модель реверсивной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 3.
С. 232-239.

12. Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. К оценке предельных возможностей операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 47-53.

13. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Вязкопластическое формообразование оребрений // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. Вып. 4. С. 60-68.

14. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Верхнеграничные расчеты технологии листовой штамповки // Вестник машиностроения. 2007. № 10. С. 54-57.

15. Поликарпов Е.Ю. Изменение текстуры полусферических днищ из титанового сплава ПТ-3Вкт в процессе многооперационной вытяжки // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007.
Вып. 2. С. 113 - 118.

16. Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. Силовые режимы реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 78 - 84.

17. Поликарпов Е.Ю., Подлесный С.В. предельные возможности операции реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 185 - 188.

18. Поликарпов Е.Ю. Взаимосвязь характеристик разрушения полуфабриката в процессе многооперационной вытяжки со структурой и текстурой титанового сплава ПТ-3Вкт // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. Вып. 2. С. 21 - 25.

19. Поликарпов Е.Ю. Выдавливание оребрений на плитах // Вестник машиностроения. 2008. № 8. С. 68-71.

20. Поликарпов Е.Ю. Технология многооперационной вытяжки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 80-87.

21. Яковлев С.П., Черняев А.В., Пилипенко О.В. Проектирование технологических процессов изотермической глубокой вытяжки цилиндрических деталей // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 103-110.

22. Поликарпов Е.Ю. Связь характеристик анизотропии с кристаллографической текстурой гексагональных плотноупакованных металлов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 117-124.

23. Поликарпов Е.Ю. Технологические параметры многооперационной вытяжки ступенчатых осесимметричных деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 94-103.

24. Поликарпов Е.Ю. Технология многооперационной вытяжки полусферических тонкостенных днищ // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 1. С. 80-87.

25. Поликарпов Е.Ю. Влияние длительности отжига на текстуру листового сплава пт-3вкт // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 128-131.

26. Поликарпов Е.Ю. Математическое моделирование операции реверсивной вытяжки цилиндрических и осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 144-152.

27. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Выдавливание с осадкой фланцевых утолщений при вязко-пластичности // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 99-107.

28. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 3. С. 3-14.

29. Поликарпов Е.Ю. Силовые режимы и предельные возможности обратного выдавливания толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 61-69.

30. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Формирование разностенности осесимметричных деталей с фланцем при реверсивной вытяжке из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 4. С. 101-105.

31. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Изотермическое формообразование деталей с утолщениями // Вестник машиностроения. 2008. № 6. С. 60-62.

32. Чудин В.Н., Поликарпов Е.Ю. Изгиб с нагревом элементов оболочек // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 5. С. 17-21.

33. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Оценка критических условий горячей гибки с растяжением // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2008. № 7. С. 28-31.

34. Поликарпов Е.Ю. Обратное выдавливание толстостенных трубных заготовок из анизотропных материалов // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №2. С. 20-24.

35. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Технологические параметры процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. № 2. С.

36. Комплексы технологий и научное обеспечение производственных процессов пластического формообразования особо ответственных деталей машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. № 4. C. 73-81.

37. Комплексы технологий и научное обеспечение производственных процессов пластического формообразования особо ответственных деталей машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2008. № 7. С. 18-22.

38. Поликарпов Е.Ю. Оценка силовых режимов реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из трансверсально-изотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 1. Часть 1. С. 129-136.

39. Поликарпов Е.Ю., Чудин В.Н. Вязкопластическое формообразование оребренных панелей // Технология машиностроения. 2009. № 3 (81). С. 16-20.

40. Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 7. С. 62-68.

41. Поликарпов Е.Ю. Штамповка полусферических тонкостенных днищ // Заготовительные производства в машиностроении (Кузнечно-штамповочное, литейное и другие производства). 2009. №11. С. 15-18.

42. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Вытяжка с утонением стенки толстостенных цилиндрических заготовок из анизотропных материалов // Вестник машиностроения. 2009. № 10. С. 63-69.

43. Чудин В.Н, Поликарпов Е.Ю. Выдавливание с осадкой фланцевых утолщений при вязкопластичности // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 99-106.

44. Поликарпов Е.Ю. Влияние длительности отжига на текстуру листов из сплава ПТ-ЗВкт // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 128-131.

45. Поликарпов Е.Ю. Математическое моделирование операции реверсивной вытяжки цилиндрических и осесимметричных деталей из анизотропного материала // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. С. 144-153.

46. Поликарпов Е.Ю. Неоднородность механических свойств при обратном выдавливании трубных заготовок // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 2. Часть 2. С. 82-84.

47. Поликарпов Е.Ю. Проектирование технологических процессов изготовления полуторовых днищ // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 12-19.

48. Поликарпов Е.Ю. Технологические режимы операции вытяжки с утонением стенки толстостенных заготовок из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 93-104.

Публикации в межвузовских сборниках научных трудов:

49. Поликарпов Е.Ю. Реверсивная вытяжка осесимметричных деталей с фланцем из анизотропных материалов // Обработка материалов давлением (Обробка матерiалiв тиском): сборник научных трудов. Украина, Краматорск: ДГМА, №2 (21) 2009. С. 161-169.

50. Поликарпов Е.Ю. Новый технологический процесс изготовления толстостенных цилиндрических заготовок // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула: ТулГУ, 2009. Часть II. С. 22-27.

Публикации в сборниках международных и всероссийских научных конференциях и в различных сборниках научно-технических трудов:

51. Деформирование и разрушение титанового сплава ПТ-3Вкт при листовой штамповке / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции по тепловой микроскопии «Структура и прочность материалов в широком диапазоне температур». Каунас, 1989.
С. 121-122.

52. Юшков В.И., Поликарпов Е.Ю., Адамеску Р.А. Структура, текстура и разрушение листового проката из титанового сплава ПТ-3Вкт // Проблемы металловедения и термической обработки сталей и сплавов: тезисы XI Уральской школы металловедов-термистов. Свердловск-Пермь, 1989. С. 9.

53. Поликарпов Е.Ю. Опыт применения метода ступенчатого набора металла для штамповки тонкостенных полусферических и торовых днищ // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением». Тула: ТулГУ, 2004. С. 79-80.

54. Поликарпов Е.Ю. К вопросу многоступенчатой вытяжки листовых заготовок из сплава ПТ-3Вкт // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением». Тула: ТулГУ, 2004. С. 111-112.

55. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю., Паламарчук И.И. Пластическое деформирование анизотропных упрочняющихся материалов // Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением: сб. тезисов международ. науч.-тех. конф. СПб.: Изд-во БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова. 2005. С. 142 - 145.

56. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Теория деформирования анизотропных упрочняющихся материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением». СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2007. С. 139-143.

57. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю. Комплексы технологий и научное обеспечение промышленного производства изделий машиностроения из высокопрочных анизотропных материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов давлением». СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. 2007. С.143-147.

58. Поликарпов Е.Ю. Пути повышения текстуры и структуры сварных соединений из титанового сплава ПТ-ЗВкт // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ, 2008. С. 142-143.

59. Поликарпов Е.Ю., Нечепуренко Ю.Г. Влияние технологических параметров на силовые режимы и предельные возможности обратного выдавливания трубных заготовок из анизотропных материалов // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ, 2008. С. 139-141.

60. Поликарпов Е.Ю., Нечепуренко Ю.Г. Оценка влияния анизотропии механически свойств заготовки на силовые режимы реверсивной вытяжки // Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (АПИР-13), 13-15 ноября 2008. Тула: ТулГУ, 2008. С. 141-142.

61. Поликарпов Е.Ю., Яковлев С.С. Силовые режимы и предельные возможности процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей из анизотропного материала // Материалы Всероссийской научно-технической конференции “Новые материалы и технологии” (НМТ-2008). М.: МАТИ, 2008.
С. 37-38.

62. Яковлев С.С., Поликарпов Е.Ю., Калашников А.Е. Устойчивость деформации сжато-растянутых участков кольцевой заготовки из анизотропного материала // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения Л.А. Толоконникова, Тула, 17-21 ноября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 330-334.

63. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Поликарпов Е.Ю. Теоретические основы пластического деформирования ортотропного анизотропно-упрочняющегося материала // Материалы международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики», посвященной 85-летию со дня рождения Л.А. Толоконникова, Тула, 17-21 ноября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 336-338.

64. Поликарпов Е.Ю. Особенности процесса реверсивной вытяжки осесимметричных деталей с фланцем из анизотропного материала // Материалы третьей научно-технической конференции «Металлофизика, механика материалов, наноструктуры и процессы деформирования «Металлдеформ-2009», 2009. Самара: СГАУ. Т2. С.183-192.

65. Поликарпов Е.Ю. Влияние технологических параметров на неоднородность механических свойств при обратном выдавливании трубных заготовок // Труды Международного научного симпозиума «Автостроение 2009». Секция 6. Машина и технологии заготовительного производства. М.: МГТУ «МАМИ», 2009.

66. Яковлев С.С., Калашников А.Е., Поликарпов Е.Ю. Гофрообразование кольцевой заготовки из анизотропного материала // Материалы Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением». Санкт - Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009. С. 163-166.

67. Осесимметричное обратное выдавливание анизотропной трубной заготовки / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Материалы Международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением». Санкт - Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2009.
С. 166-169.

Авторские свидетельства и патенты:

68. Способ изготовления днищ топливных баков из титановых сплавов А.с. №227619 СССР. / П.В. Лемешев, В.Е. Гальперин, Т.А. Голиусов, В.И. Самосадный, В.В. Кононов, Е.Ю. Поликарпов и др. (СССР), 1985. 1 с.

69. Способ штамповки тонкостенных полусферических днища и устройство для его осуществления / Е.Ю. Поликарпов [и др.]. Положительное решение на заявку № 2008140592 от 13.10.2008. МПК⁸В21D22/28; В21D51/08.

Размещено на Allbest.ru

...