доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Предложены соотношения для расчета деформационного и силового режимов изотермического прессования заготовок из высокопрочных металлических сплавов. При изотермическом деформировании происходит упрочнение материала и разупрочнение, что связано с проявлением вязких свойств материала (ползучестью). В этой связи принято состояние вязкопластичности. Деформационное состояние сопровождается релаксацией напряжений, которое тем больше, чем меньше скорость (больше длительность) операции. На основе механики деформирования зависимость режимов прессования (деформации, сила, повреждаемость материала заготовки) выражается аналитическими соотношениями. Силовой режим определяется с помощью энергетического метода, связанного с мощностями внешних и внутренних сил. Баланс мощностей этих сил приводит к оценке давления изотермического прессования. При этом используется разрывное поле скоростей перемещений, которое состоит из блока деформаций и жестких блоков. Блоки разделены поверхностями разрыва скоростей перемещений. Деформации происходят в блоке деформаций и на поверхностях разрыва скоростей. Так как прессование приводит к возникновению микроповреждений, то произведена оценка повреждаемости материала заготовки. При этом использованы критерии кинетики разрушения: энергетическое и деформационное уравнения. Повреждаемость материала зависит от скорости и степени деформирования или только от степени деформирования. Для ряда материалов снижение скорости способствует уменьшению повреждаемости и, следовательно, возможности увеличения степени формоизменения исходной заготовки. Приведены соотношения для расчета жесткости схемы напряжений, от которой так же зависит повреждаемость. Произведены расчеты давления и повреждаемости материала при прессовании заготовок из титанового и высокопрочного алюминиевого сплавов. Показано, что при малых скоростях операции на соответствующем гидропрессовом оборудовании давление прессования значительно уменьшается. Повреждаемость алюминиевого сплава также уменьшается, а для титанового зависит только от степени формоизменения.
The relations for calculating the deformation mode and force conditions of isothermal extrusion of blanks made of high-strength metallic alloys are proposed. Under isothermal deformation, the material is hardened and softened, which is associated with the manifestation of the viscous properties of the material (creep). In this regard, the state of viscoplasticity is taken on. The deformation state is accompanied by stress relaxation, which is greater the lower the speed (longer duration) of the operation. Based on the mechanics of deformation, the dependence of moulding conditions (deformation, force, damage to the work material) is expressed by analytical relations. The power balance of activity of forces results in a pressure estimation for isothermal exposure. In this case, a discontinuous field of path velocities is used, which consists of a block of deformations and rigid blocks. The blocks are separated by slip surfaces. Deformations occur in the deformation block and on slip surfaces. Since pressing leads to the occurrence of micro-damages, the damage rate of the coating material was estimated. In this case, the criteria of fracture kinetics are used: energy and deformation equations. The damage rate of the material depends on the speed and degree of deformation, or solely on the degree of deformation. For a number of materials, reducing the speed helps to reduce damage and, consequently, the possibility of increasing the degree of shaping of the primary blank. The relations for stiffness analysis of the stress pattern are given, on which the damage also depends. Calculations of the pressure and damage of the material under compaction for blanks made of titanium and high-strength aluminum alloys have been performed. It is shown that at low operation speeds on the appropriate hydraulic forging equipment, the exposure pressure decreases significantly. The aluminum alloy damaging is also reduced, and for titanium it depends only on the degree of forming.
Введение Процессы изотермического прессования применяют в обработке давлением заготовок из высокопрочных сплавов [1]. Нагрев производят в штампе и поддерживают в процессе формоизменения. При этом деформируемый материал проявляет вязкие свойства. Происходит его упрочнение и разупрочнение в связи с релаксацией напряжений. Релаксация увеличивается при снижении скорости операции, что влияет на силовой и деформационный режимы [2, 3]. Это влияние необходимо учитывать при технологических расчетах. Для ряда процессов изотермической объемной штамповки такие расчеты приведены в работе [4]. Схема прессования приведена на рис. 1, а. Используется верхнеграничный энергетический метод расчета используя кинематику деформирования с помощью разрывного поля скоростей перемещений [3, 4]. Кинематика, мощность, давление Установим кинематику деформирования, введя разрывное поле скоростей перемещений (см. рис. 1, а). Поле состоит из блока деформаций «1» и жестких блоков «0», «2». Оснастка обозначена как блок «3». Блоки разделены поверхностями разрыва скоростей с образующими линиями «01» и «12» и ограничены контактной поверхностью трения «13». Длины образующих линий «01», «12» и «13» соответственноДеформации происходят в блоке «1» и на поверхностях разрыва скоростей. В блоке деформаций скорость перемещения материала заготовки по конусу представим функцией текущего радиуса заготовки на конусе матрицы, Функция (2) соответствует граничным условиям для скорости на входе и выходе из блока деформаций, т. е.:Обратимся к поверхностям разрыва скоростей, используя план скоростей (рис. 1, б).На поверхности S01 имеем:где vn и vτ – нормальная и касательная скорости.Запишем соотношения для эквивалентных деформации, скорости деформации и напряжения, учитывая выражения (7). Таким образом: 1. Изотермическое прессование на гидропрессовом оборудовании производится в условиях вязкопластического деформирования. Деформационное упрочнение материала заготовки сопровождается релаксацией напряжений во времени.2. Величина давления зависит от длительности операции и уменьшается при малых скоростях формоизменения.3. Повреждаемость материала заготовки может зависеть от скорости или только от степени деформирования. На величину повреждаемости влияет так же жесткость схемы напряжений.