Технологічна спадковість в задачах обробки тиском

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕХНОЛОГІЧНА СПАДКОВІСТЬ В ЗАДАЧАХ ОБРОБКИ ТИСКОМ

Огородніков В.А. д.т.н., проф., Архіпова Т. Ф. к.т.н., доц.

ВНТУ «Вінницький національний технічний

університет», м. Вінниця, Україна e-mail: tfarhipova@gmail.com

Аннотация

Разроблено розрахунковий апарат, за допомогою якого визначається пластичність попередньо деформованого металу при обробці тиском. Математична модель руйнування металу ґрунтується на тензорному опису накопичених пошкоджень. Модель руйнування дозволяє за відомими механічними характеристиками, а також за відомими діаграмами пластичності оцінити пластичність попередньо деформованих заготовок для будь яких умов напруженого стану.

Ключові слова: обробка тиском, пластичність, технологічна спадковість, тензор пошкодження, діаграма пластичності

Technological heredity in tasks of pressure treatment

Ogorodnikov V., Arhipova T.

The National Technical University of Ukraine «Vinnickij nacional'nyj tehnicheskij universitet», Vinnica, Ukraine

Annotation

A calculation device has been developed, with the help of which the plasticity of the pre-deformed metals is determined when they are processed by pressure. The calculation apparatus is based on a fracture model based on the tensor description of damage accumulation. The fracture model makes it possible to estimate the plasticity of preformed preforms for any kind of stress state under known mechanical characteristics, as well as with known plasticity diagrams.

Key words: pressure treatment, plasticity, technological hertdite, damage tensor, plasticity diagrams.

Технологічна спадковість формується в процесі обробки металів тиском. Залишкові напруження, залишкова пластичність, зміцнення, градієнт деформацій, твердості, та інші фактори є чинниками поняття «технологічна спадковість». Перелічені фактори суттєво впливають на експлуатаційні якості виробів. Все це визначає задачу розробки методик кількісного оцінювання вказаних факторів. Певна кількість технологічних факторів досі є недостатньо дослідженими [1], проте деякі з них, наприклад, оцінка пластичності попередньо деформованої заготовки залишається складною задачею, яка, як правило, має наближену оцінку. Мета роботи полягає в розробці методики оцінки пластичності попередньо деформованого металу заготовки.

Міра пластичності на момент руйнування матеріалу заготовки в області кінцевих деформацій - це накопичена на всіх етапах деформування інтенсивність деформацій (параметр Удквіста), який описується поняттям гранична деформація ер:

ер = ,

де - інтенсивність швидкостей деформації.

Розроблений апарат враховує те, що сама пластичність металів є функцією багатьох факторів, серед яких, крім природи матеріалу, основними є термомеханічні параметри технологічних процесів: температура, швидкість деформації, вид напруженого стану, істория деформування, градієнт деформації тощо. Залежність пластичності від виду напруженого стану при простому деформуванні та фіксованих температурно-швидкісних умовах є його механічною характеристикою. Для цього виконують стандартизовані випробування матеріалів при різних напружених станах в умовах простих навантажень, коли компоненти тензору напружень змінюються пропорційно одному параметру - параметру з.

Напружений стан за даними [2]:

,

де I1(Tу) - перший інваріант тензора напружень,

у1, у2, у3 - головні напруження.

I2(Dу) - другий інваріант девіатора напружень або інтенсивність напружень:

.

Параметр з є зручним при використанні діаграм пластичності в координатах ep = f(з) і відповідно дорівнює з = 1 (одноосне растягування), з= -1 (одноосне стискання), з = 2 (двоосне растягування), з = -2 (двоосне стискання), з = 0 (зсув).

Показники напруженого стану знайшли широке застосування для оцінювання використаного ресурсу пластичності заготовок, що зазнають деформування в умовах об'ємного напруженого стану. Залежність граничної деформації від показників напруженого стану називають діаграмою пластичності. При цьому вона може бути зображеною як двовимірною ep (з) діаграмою (Рис.).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок - Гідростатичний циліндр та двовимірна діаграма пластичності ep (з)

Для випадків руйнування зрізом діаграма пластичності може бути представлена функцією ер(и):

, (1)

де щ = .

В формулі (1) фmax - максимальне дотичне напруження, k - параметр матеріалу.

Таким чином, діаграми пластичності ер(з, и) - відображають залежність граничної деформації від показників напруженого стану.

Якщо відома початкова діаграма пластичності, компоненти тензора пошкоджень шx, шxy, … та накопичена деформація на фініші пластичного деформування, які визначено в системі координат Х, Y, Z, тоді можна розрахувати діаграму пластичності деформованого металу.

Одним з найважливіших показників якості відводів, одержуваних методом холодного пластичного деформування, є їх залишкова пластичність при робочих навантаженнях (особливо при циклічних навантаженнях тиском при підвищених температурах). Ця пластичність оцінюється побічно за результатами на розтягування зразків, вирізаних з відводів в різних напрямках.

Експериментальну перевірку результатів розрахунку виконано для визначення залишкової пластичності попередньо деформованих заготовок до отримання готових виробів. Для відводів виготовлених зі сталі 20 із зовнішньої сторони відокремлено зразки для випробування на розтягування в поздовжньому та коловому напряму круто зігнутого відводу. Результати випробувань на розтягування цих зразків свідчать про те, що залишкові видовження в двох напрямах мають приблизно однакові значення. В таблиці наведено значення залишкової пластичності для двох типорозмірів відводу.

Таблиця

Порівняння розрахункових та експериментальних значень залишкової пластичності металу

Висновки: Розроблено методику оцінки пластичності попередньо деформованого металу, яка заснована на тензорному описі накопичення пошкоджень в умовах холодного пластичного деформування. Методика дозволяє при відомих механічних характеристиках, а також при відомих діаграмах пластичності оцінювати пластичність попередньо деформованих заготовок при будь-якому вигляді напруженого стану. Методика апробована на прикладі виготовлення відводів методом протягування попередньо заневоленої труби. Показана задовільна збіжність розрахункових і експериментальних даних.

Литература

метал деформований пластичність руйнування

1. Ящерицын П. И. Технологическоя наследственность в машиностроении. / Ящерицын П. И., Рыжов Э. В., Аверченков В. И. - Минск. : Наука и техника, 1977. - 256 с.

2. Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. / Смирнов-Аляев Г. А. - Л. : Машиностроение, 1978. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru