Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации
Диссертация
При холодной объёмной штамповке (ХОШ) достигается: деформационное упрочение, отсутствие надрезов, направленность волокон вдоль конфигурации штампованной заготовки, улучшение микрогеометрии (по сравнению с обработкой резанием, литьём и горячей штамповкой), увеличение коэффициента использования металла (по сравнению с литьём и горячей штамповкой-на 30% и более, по сравнению с обработкой резанием… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Состояние вопроса
- 1. 1. Исследование процессов прямого, обратного и комбинированного выдавливания
- 1. 2. Кривые упрочнения и способы их построения
- 1. 3. Исследование процесса равноканального углового выдавливания (РКУВ)
- 1. 4. Математическое моделирование процессов выдавливания
- 1. 5. Цель и задачи работы ^
- Глава 2. Исследование кривой упрочнения при больших деформациях
- 2. 1. Методика построения кривой упрочнения при больших величинах деформации по результатам испытаний материала РКУВ и осадкой
- 2. 1. 1. Материал, оборудование и аппаратура для проведения экспериментов по РКУВ
- 2. 1. 2. Обработка результатов эксперимента для определения накопленной деформации по методу координатной сетки
- 2. 2. Обработка результатов экспериментов и построение кривых упрочнения
- 2. 2. 1. Результаты экспериментов и кривые упрочнения сплавов АД1 и АМц, построенные по результатам осадки цилиндрических образцов
- 2. 2. 2. Результаты экспериментов и кривая упрочнения стали 10, построенная по результатам осадки цилиндрических образцов
- 2. 3. Выбор вида аппроксимации экспериментальных кривых упрочнения
- 2. 4. Исследование трения при холодной деформации стали и алюминиевых сплавов АД1, АМц
- 2. 5. Влияние трения на величину накопленной деформации при РКУВ
- 2. 6. Исследование макро- и микроструктуры образцов из алюминиевого сплава АД1 после РКУВ
- 2. 7. Анализ полученных результатов %
- 2. 1. Методика построения кривой упрочнения при больших величинах деформации по результатам испытаний материала РКУВ и осадкой
- Глава 3. Численное моделирование процесса равноканального углового выдавливания
- 3. 1. Гипотезы, основные допущения, принятые при моделировании РКУВ
- 3. 2. Выбор аппроксимации кривой упрочнения при численном моделировании
- 3. 3. Исследование влияния размеров исходного образца на течение металла при РКУВ
- 3. 4. Исследование влияния геометрии канала инструмента на течение металла при РКУВ
- 3. 4. 1. Влияние внутреннего радиуса
- 3. 4. 2. Влияние наружного радиуса (угла)
- 4. 1. Действующий технологический процесс изготовления детали «Корпус»
- 4. 2. Гипотезы, основные допущения, принятые при моделировании комбинированного выдавливания
- 4. 3. Влияние способа задания кривой упрочнения на точность определения технологического усилия при конечно-элементном моделировании
- 4. 4. Усовершенствование технологического процесса холодной объемной штамповки детали «Корпус» Основные результаты и
Список литературы
- Авицур Б., Бишоп Е. Д., Хан В.Ч. Анализ начальной стадии процесса ударного прессования методом верхней оценки. //Конструирование и технология машиностроения. Пер. с англ. М.: Мир, 1972, № 4, с. 24−32.
- Авицур Б., Хан Я., Мори М. Анализ комбинированного прямого обратного прессования. // Конструирование и технология машиностроения. Пер. с англ. М.: Мир, 1974, № 4, с. 54−61.
- Алтан Т., Боулджер Ф. Сопротивление деформации металлов и его применение при расчетов процесса обработки металлов давлением. // Конструирование и технология машиностроения. Пер. с англ. М.: Мир, 1973, № 4, с. 107−120.
- Афендик Л.Г., Бессонов В. Г. О пластическом кручении цилиндрических стержней. // Заводская лаборатория № 2, 1950, с. 197−204
- Богатов А.А. и др. Исследование пластичности металлов под гидростатическим давлением. // Физика металлов и металловедение. т.45, вып. 5.1978, с. 1089−1094.
- Богатов А.А., Смирнов С. В., Колмогоров В. Л. Изучение особенностей деформируемости металлов при многооперационной холодной деформации с промежуточными отжигами. // Известия вузов. Черная металлургия. 1979, № 12, с. 43−46.
- Бриджмен П.В. Исследования больших пластических деформаций и разрыва. Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит., 1955.444 с.
- Валиев Р.З., Коржиков А. В., Мулюков P.P. // Mater. Science and Engineering, A168,1993, с. 141 (на английском).
- Воронцов A.JI. Деформированное состояние в условиях нестационарного пластического течения. // Машины и технология машиностроения обработки металлов давлением. Труды МВТУ. 1980, № 335.
- Гневашев Д.А., Петров П. А., Филиппов Ю. К. Построения кривых упрочнения при больших величинах деформации сплава АМЦ. // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, вып. 2, 2004, с.64−69.
- Головин В.А., Митькин А. Н., Резников А. Г. Технология холодной штамповки выдавливанием. М.: Машиностроение, 1970, с. 152.
- Головин В.А., Букин-Батырев И.К. Рекомендации по выбору стали // Холодная объемная штамповка: Справочник. М. Машгиз, 1973, с 7−28.
- Гордиенко JI.K. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов. М: Наука, 1973,160 с.
- Грудев А.П., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением: справочник. М.: Металлургия, 1982, 312 с.
- Губкин С. И. Деформируемость металлов. М.: Металлургиздат, 1953, 200 с.
- Губкин С. И. Диаграмма схем механических состояний. // Известия АН СССР. Отделение технических наук. 1950, № 8, с. 1165−1182.
- Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Т. 2. Физико-химическая теория пластичности. М.: Металлургиздат, 1961, 416 с.
- Гун Г. Я., Полухин П. И., Полухин В. П., Прудковский Б. А. Пластическое формоизменение металлов. М. Металлургия, 1968, 416 с.
- Гун Г. Я. Теоретические основы обработки металлов давлением. (Теория пластичности), Учебник для ВУЗов. М.: Металлургия, 1980, 456 с.
- Давиденков Н.Н., Спиридонова Н. И. Анализ напряженного состояния в шейке растянутого образца. // Заводская лаборатория. № 6, том XI, 1945, с.583 593.
- Дмитриев А.М., Воронцов A.JL, Аппроксимация кривых упрочнения металлов. // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. № 6, 2002, с. 16−21.
- Дуглас Д., Алтан Т. Определение сопротивления деформации металлов при различных скоростях деформации и температурах. // Конструирование и технология машиностроения. № 1,1975, с. 71−81.
- Зибель Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. Перевод с нем. М.: ОНТИ, 1934, 197 с.
- Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. М.: Из-во АН СССР, 1963, 271 с.
- Калпин Ю.Г., Елисеев Г. В. Определение коэффициента трения при горячей изотермической осадке. //Известия ВУЗов. Машиностроение. № 5,1976, с. 157−160.
- Карпов С.В., Вражкин А. С. Анализ кривых текучести среднеуглероди-стых сталей при температурах горячей деформации. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. № 6, 2001, с. 20−23.
- Колмогоров В.Л. Напряжение, деформация, разрушение. М.: Металлургия, 1970, 230 с.
- Колмогоров В.Л. Некоторые актуальные задачи теории обработки металлов давлением. М.: ВИЛС, 1979,124 с.
- Корженко О.Т. Определение показателей пластической деформации при кручении. // Заводская лаборатория. № 5,1952, с. 599 604.
- Кроха В.Л. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. М.: Машиностроение, 1980,157 с.
- Леванов А.Н., Колмогоров В. Л., Буркин С. П., Картак Б. Р., Ашпур Ю. В., Спасский Ю. И. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1976, 416 с.
- Макушок Е.М., Калиновская Т. В., Белый А. В. Массоперенос в процессах трения. Минск: Наука и техника, 1978, 272 с.
- Можейко Ю.П., Розенталь Н. К. Гидравлическое устройство для выдавливания металлических деталей. А.С. № 184 589.
- Норицын И.А., Кислый П. Е. Определение механических характеристик стали при испытании на кручение. // Заводская лаборатория, № 8, 1960, с. 999 -1006.
- Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983, 200 с.
- Оленин JI.Д. Научное обоснование и разработка энергосберегающих процессов холодного выдавливания высокоточных деталей сложной формы с глубокими полостями. Диссертация на соискание ученой степени докт.техн. наук. М.: 1999.
- Охрименко Я.М., и др. Объемный эффект активного трения. // Цветные металлы. № 5,1977, с. 13−18.
- Охрименко Я.М., Бережной В. Л. Прессование с активным действием сил трения. // Кузнечно-штамповочное производство. № 1, 1968, с. 1213.
- Петров П.А., Стебунов С. А., Гневашев Д. А., Петров М. А. Исследование трения при холодной деформации алюминиевого сплава АМЦ. // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. (в печати).
- Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1976, 448 с.
- Ренне И.П. Плоское нестационарное течение жестко-пластического тела. Технология машиностроения. Тула: ТПИ, 1968, вып. 5.
- Ренне И.П. и др. Неравномерность деформации при плоском пластическом течении. Тула: ТПИ, 1971.
- Ренне И.П., Подливаев Ю. В. Исследование технологических возможностей закрытой прошивки высокопрочных алюминиевых сплавов. // Кузнечно-штамповочное производство. № 5, 1976, с. 9−12.
- Руководство пользователя QFORM, версия 2.2. М.: КванторСофт 2000.
- Рыбалко Ф.П., Якутович М. В. Локализация деформации и определение пластичности стали при кручении и растяжении. // Журнал технической физики. Том XXIII, вып. 5,1953, с. 771 778.
- Сегал В.М., Резников В. И., Дробышевский А. Е., Копылов В. И. Пластическая обработка металлов простым сдвигом. // Металлы. № 1, 1981, с. 115−123.
- Сегал В.М., Резников В. И., Копылов В. И. Механика пластического деформирования металлов простым сдвигом. М.: 1989. (Деп. в ВИНИТИ № 4599-В89).
- Способ изготовления осесимметричных изделий. Патент 1 069 250А РФ, МКИ B21J5/00.
- Сторожев М.В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977,424 с.
- Тарновский И.Я. Формоизменение при пластической обработке металлов. М.: Металлургиздат, 1954, 534 с.
- Унксов Е.П., Сафаров Ю. С. Экспериментальные исследования контактных напряжений при прессовании в плоском контейнере. В сб. Повышение прочности и долговечности машин. М.: ЦНИИТМАШ, 1969, 110, с. 22−45.
- Утяшев Ф.З., Еникеев Ф. Ю., Латыш В. В. // Ann.Chim. № 21, 1996, с. 379.
- Филиппов Ю.К., Перфилов В. И., Петров П. А. Комбинированное выдавливание стаканов в конической матрице коническим пуансоном. М.: МГТУ МАМИ, 1999, 14 с. (Депон. в ВИНИТИ 09.04.99, № 1081-В 99).
- Фридман Я.Б., Зилова Т. К. и др. Изучение пластической деформации и разрушения методом накатанных сеток. М.: Оборонгиз, 1962, 188 с.
- Хан В.Ч., Авицур Б., Бишоп Е. Д. Анализ конечной стадии процесса высокоскоростного обратного выдавливания. // Конструирование и технология машиностроения. Труды Американского общества инженеров-механиков. Пер. с анг. М.: Мир, 1973, № 3, с. 188−196.
- Чудаков П.Д. Нестационарное пластическое течение изотропно упрачненого материала. // Исследование в области пластичности и ОМД. Труды ТЛИ. Тула: ТПИ, 1974, № 2, с 34−41.
- Чудаков П.Д., Коробкин В. Д. Обратное осесимметричное выдавливание упрочняющегося материала. // Прогрессивные технологические процессы обработки давлением. М.: Машиностроение, 1971, с. 8−14.
- Шехтер В.Я. Обобщение теории кривых истинных напряжений. // Заводская лаборатория, № 5, 1952, с. 605 611.
- Шофман JI.A. Элементы теории холодной штамповки. М.: Оборонгиз, 1952. 335 с.
- Яшаев С.Ш. Основы дифференцированного выдавливания. // Кузнеч-но-штамповочное производство. 1979, № 9, с. 4−6.
- Alkorta J., Sevillano J.G. A comparison of FEM and upper-bound type analysis of equal-channel angular pressing (ECAP). // Journal of Materials Processing Technology. Vol. 141, 2003, pp. 313−318.
- Berbon P.B., Lee S., Furukawa M., Horita Z., Nemoto M., Tsenev N.K., Valiev R.Z., Langdon T.G. Developing Superplastic properties in an aluminium alloy through severe plastic deformation. // Materials Science and Engineering. A272, 1999, pp.63−72.
- Bowlen J.R., Gholinia A., Roberts S.M., Prangnell P.B. Analysis of billet deformation behavior in equal-channel angular extrusion. // Materials Science and Engineering. A287, 2000, pp. 87−99.
- Cold forming and extrusion // Engineering. 1978, vol. 218, № 9, pp. 85−89.
- Cui H., Dissertation Ph.D., Department of Mechanical Engineering, Texas A&M University, College Station TX, 1996.
- Delo D.P., Semiatin S.L. Finite element modelling of nonisothermal equal-channel angular extrusion. // Metallurgical and Material Transaction A, Vol.30A, 1999, pp. 1391−1402.
- Duan X., Sheppard T. Simulation of substructural strengthening in hot flat rolling. // Journal of Materials Processing Technology. Vol. 125−126, 2002, p.179−187.
- Faltus I. Tvareni za studena sa hiediska metallurgie // Yutniccke listey. № 3, 1982,. pp. 183−188.
- Furukawa M., Horita Z., Nemoto M., Valiev R.Z., Langdon T.G. Micro-hardness Measurements and the Hall-Petch Relationship in an Al-Mg Alloywith Submicrometer Grain Size. // Acta Mater., Vol.44, 1996, pp.46 194 629.
- Goforth R.E., Hartwig K. T, Cornwell L. R, in Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer, 2000.
- Horita Z., Fujinami Т., Langdon T.G. The potential for scaling ECAP: effect of sample size on grain refinement and mechanical properties. // Materials Science and Engineering. A318, 2001, pp. 34−41.
- Horita Z., Fujinami Т., Nemoto M., Langdon T.G. Improvement of Mechanical Properties for A1 Alloys Using Equal-Channel Angular Pressing. // J. .Mat. Prog. Techn. Vol.117, 2001, p.288−292.
- Horita Z., Smith D., Nemoto M., Valiev R.Z., Langdon T.G. Observations of Grain Boundary Structure in Submicrometer-Grained Cu and Ni Using High-Resolution Electron Microscopy. // Journal of Materials Research. Vol.13,1998, pp.446−450.
- Iwahashi Y., Horita Z., Nemoto M., Langdon T.G. An investigation of mi-crostructural evolution during equal-channel angular pressing. // Acta Mater. Vol.45, No.11,1997, pp. 4733−4741.
- Iwahashi Y., Horita Z., Nemoto M., Langdon T.G. The process of grain refinement in equal-channel angular pressing. // Acta Mater. Vol. 46, No. 9, 1998, pp.3317−3331.
- Iwahashi Y., Wang J., Horita Z., Nemoto M., Langdon T.G. Principle of equal-channel angular pressing for the processing of ultra-fine grained materials. // Scripta Materialia. Vol. 35, No. 2, 1996, pp. 143−146.
- Kamachi M., Furukawa M., Horita Z., Langdon T.G. A model investigation of the shearing characteristics in equal-channel angular pressing. // Materials Science and Engineering. A347, 2003, pp. 223−230.
- Kim H.S. Finite element analysis of equal channel angular pressing using a round corner die. // Materials Science and Engineering. A315, 2001, pp. 122−128.
- Kim H.S., Hong S.H., Seo M.H. Effects of strain hardenability and strain rate sensitivity on the plastic flow and deformation homogeneity during equal-channel angular pressing. // J. Mater. Res. Vol.16, No.3, 2001, pp. 856−864.
- Kim H.S., Seo M.H., Hong S.H. Finite element analysis of equal-channel angular pressing of strain rate sensitive metals. // Journal of Materials Processing Technology. Vol. l30−131, 2002, pp. 497−503.
- Kim H.S., Seo M.H., Hong S.H. On the die corner gap formation in equal-channel angular pressing. // Materials Science and Engineering. A291, 2000, pp. 86−90.
- Krallics G., Lenard J.G. Manufacturing of ultra fine grained materials by severe plastic deformation (state of art). // Proceedings of International Cold Forming Group annual conference. Helsinki, 2002.
- Krallics G., Szeles Z., Malgyn D. Finite element simulation of multi-pass equal-channel angular pressing. // Materials Science Forum. Trans. Tech. Publications, Vol.414−415, 2003, pp.439−444.
- Lioyd Т., Kopecki E. Cold Extrusion of steel. // J. Iron Age, No.4, August, 1953, pp. 273−279.
- Matsuki K., Horita Z., Aida Т., Langdon T.G. Estimating the equivalent Strain in equal-channel angular pressing. // Scripta Mater. Vol.44, 2001, pp.575−579.
- Oh S.J., Kang S.B. Analysis of billet deformation during equal-channel angular pressing. // Materials Science and Engineering. A343, 2003, pp. 107 115.
- Oscarson A., Ekstron H. // Materials Science and Engineering: A. Vol.168, 1993.
- Patlan V., Vinogradov A., Higashi K., Kitagawa K. Overview of fatigue properties of fine grain 5056 Al-Mg alloy processed by equal-channel angular pressing. // Materials Science and Engineering: A. Vol.300, Issue 1−2, 2001, pp.171−182.
- Prangnell P.B., Harris C., Roberts S.M. Finite element modelling of equal channel angular extrusion. // Scripta Materialia. Vol.37, Issue 7, 1997, pp. 983−989.
- Semiatin S.L., Delo D.P., Shell E.B. The effect of material properties and tooling design on deformation and fracture during equal-channel angular extrusion. // Acta Mater. Vol.48, 2000, pp. 1841−1851.
- Shin Dong Hyuk, Kim Woo-Jin, Choo Wung Yong. Grain refinement of a commercial 0.15%C steel by equal-channel angular pressing. // Scripta Materialia. Vol.41, No.3,1999, pp.259−262.
- Suh J.Y., Kim H.S., Park J.W., Chang J.Y. Finite element analysis of material flow in equal-channel angular pressing. // Scripta Mater. Vol.44, 2001, pp.677−681.
- Результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных Гневашевым Д. А., применяются при чтении лекций по курсу «Теория обработки металлов давлением», а также при выполнении дипломных проектов.
- Настоящий акт утвержден на заседании кафедры «КиОД» (протокол № 11 от 12 октября 2004 г.)
- Председатель комиссии: зав. каф., к.т.н., проф. Члены комиссии: д.т.н., проф.к.т.н., доц.1. Перфилов В.И./1. Калпин Ю.Г./1. E-ma I: [email protected]. КВАНТОР
- ФОРМ А/я 39,119 049 Москва, Россия Тел./факс +7 095 232 26 91
- Акт внедрения результатов исследования упрочнения при больших пластических деформациях
- Проф., д.т. Доц., к.т.н Ассистентот МГТУ <
- Филиппов Ю.К./ /Петров П.А./ /Гневашев Д. А./от ООО «КванторФорм"1. Стебунов С. А./