Главная » 2014 » Сентябрь » 2 » Скачать Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации. Гневашев, Денис Александрович бесплатно
6:59 AM
Скачать Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации. Гневашев, Денис Александрович бесплатно
Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации
Диссертация
Автор: Гневашев, Денис Александрович
Название: Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации
Справка: Гневашев, Денис Александрович. Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации : диссертация кандидата технических наук : 05.03.05 Москва, 2005 143 c. : 61 05-5/1687
Объем: 143 стр.
Информация: Москва, 2005
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава
I Состояние вопроса
11 Исследование процессов прямого, обратного и комбинированного вьщавливания
12 Кривые упрочнения и способы их построения
13 Исследование процесса равноканального углового выдавливания (РКУБ)
14 Математическое моделирование процессов выдавливания
15 Цель и задачи работы
Глава
II Исследование деформациях
21 Методика построения кривой упрочнения при больших величинах деформации по результатам испытаний материала РКУБ и осадкой
211 Материал, оборудование и аппаратура для проведения экспериментов по РКУБ
212 Обработка результатов эксперимента для определения накопленной деформации по методу координатной сетки
22 Обработка результатов экспериментов и построение кривых упрочнения
221 Результаты экспериментов и кривые упрочнения сплавов АД1 и АМц, построенные по результатам осадки цилиндрических образцов
222 Результаты экспериментов и кривая упрочнения стали 10, построенная по результатам осадки цилиндрических образцов
23 Выбор вида аппроксимации экспериментальных кривых упрочнения Ш кривой упрочнения при больших
24 Исследование трения при холодной деформации стали и алюминиевых сплавов АД1, АМц
25 Влияние трения на величину накопленной деформации приРКУВ
26 Исследование макро- и микроструктуры образцов из алюминиевого сплава АД1 после РКУБ
27 Анализ полученных результатов лового выдавливания
31 Гипотезы, основные допущения, принятые при моделировании РКУБ
32 Выбор аппроксимации кривой упрочнения при численном моделировании
33 Исследование влияния размеров исходного образца на течение металла при РКУВ
34 Исследование влияния геометрии канала инструмента на течение металла при РКУВ
341 Влияние внутреннего радиуса
342 Влияние наружного радиуса (угла)
Глава
IV Использование результатов исследований при решении практической задачи обработки металлов давлением
41 Действующий технологический процесс изготовления детали «Корпус»
42 Гипотезы, основные допущения, принятые при моделировании комбинированного выдавливания
43 Влияние способа задания кривой упрочнения на точность определения технологического усилия при конечноэлементном моделировании
44 Усовершенствование технологического процесса холод
Глава
III Численное моделирование процесса равнокапального угН Й объемной штамповки детали «Корпус» О Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
Приложение №1 Акт внедрения в учебный процесс результатов диссертационных исследований
Приложение №2 Акт внедрения результатов исследования упрочнения при больших пластических деформациях в систему QFORM
Введение:
Повышение точности и качества заготовок одна из основных задач современной технологии машиностроения. Наиболее полно эта задача реализуется при использовании процессов, базирующихся на холодной пластической деформации. К числу таких процессов относятся процессы холодной объемной штамповки (осадка, прямое, обратное, комбинированное выдавливание, прошивка и т.д.). 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 в 2-3 раза). В среднем коэффициент использования металла составляет 0,9-0,93. Значительно снижаются трудоёмкость и станкоёмкость. Процессы характеризуются высоким уровнем механизации и автоматизации, значительно опережая процессы литья и горячей штамповки. Применение многопозиционных штамповочных автоматов, а также установка на прессы многопозиционных штампов-автоматов обеспечивает повышение производительности в 5-10 раз и более по сравнению с современными автоматами для обработки резанием эквивалентных деталей. При холодной деформации металлов и сплавов возможно получение мелкозернистой стрзтуры по сравнению с их структурой до деформации. Холодная объёмная штамповка обладает и рядом недостатков. Главным из которых является высокое сопротивление пластической деформации и пониженная пластичность большинства металлов при комнатной температуре. Высокое сопротивление пластической деформации, а следовательно и низкая пластичность, связаны с деформационным упрочнением. За время деформирования при комнатной температуре упрочнение в материале происходит полностью. При этом считается, что процессы разупрочнения (возврат, рекристаллизация) не происходят. Традиционно считается, что в условиях холодной деформации сопротивление деформации зависит только от величины накопленной деформации и может быть описано как функция одной переменной, а именно величины накопленной деформации. Графическое представление этой зависимости называется кривой упрочнения. Все энергосиловые параметры любого процесса холодной объемной штамповки определяются расчетным способом с точностью до величины сопротивления деформации. Точность расчетов зависит от достоверности определения сопротивления деформации. Расчеты обычно выполняют на основе одной из принятых в теории пластичности моделей деформированного твердого тела. Существующие математические модели сопротивления материалов пластической деформации при комнатной температуре хорошо исследованы до значений деформации 1 1.5, что связано с ограничениями и недостатками существующих стандартных методов построения кривых упрочнения. Для больших значений накопленной деформации данные для напряжения течения отсутствуют или имеют не систематизированный характер. Одним из распространенных процессов холодной объёмной штамповки является комбинированное вьщавливание. Данный процесс может быть успешно применён для изготовления изделий типа «стакан» с различным профилем как внутренней, так и наружной поверхностей. В частности, холодным комбинированным вьщавливанием можно получать детаиь «Корпус», применяемую в нефтедобывающей промышленности. Как известно деталь «Корпус» изготавливают либо резанием на металлообрабатывающих станках, либо холодной объемной штамповкой. Недостатками первого способа изготовления является следующее: 1) 2) 3) 4) низкий коэффициент использования металла; высокая трудоемкость осуществления технологических операций; низкая точность получаемых деталей; низкие механические характеристики получаемых деталей.Недостатками второго способа изготовления является: 1) 2) штамповки. В настоящее работе поставлена задача разработки технологии получения детали «Корпус», основанной, также как и в сзшдествзжэщей технологии, на процессе комбинированного выдавливания. Предлагаемая технология должна устранить недостатки, присущие обоим способам изготовления данной детали. Решение этой задачи требует создания надежной математической модели, описывающих поведение металла в условиях холодной деформации и как можно более точно отвечающих реальной картине. Основной проблемой анализа операций холодной объёмной штамповки является определение технологического усилия деформирования в зависимости от вида напряжённо деформированного состояния, значения деформации, формы профиля рабочего инструмента, условий на контакте заготовки с инструментом, а также изучение напряжённого состояния. При рассмотрении этих вопросов необходимо учитывать поведение материала при текущих условиях деформирования, т.е. использовать какую-либо модель сопротивления деформации. Известно, что в реальных процессах ОМД величина накопленной деформации в отдельных элементах очага деформации может превышать значение ?=1-1,5. Применение при теоретическом анализе таких процессов моделей собольшое количество операций штамповки, т.е. высокая трудоемнизкая стойкость штампового инструмента на отдельных операция кость осуществления технологического процесса; противления деформации, разработанных для условий нагружения до деформации Ек, приводит к ошибкам в расчете технологических параметров процесса (усилия, стойкости инструмента и пр.). Создание новой технологии холодной объёмной штамповки или усовершенствование существующей требует подробного изучения поведения материалов в рассматриваемых условиях деформирования. Это, в свою очередь, позволит создать надежную математическую модель определения, как сопротивления деформации, так и технологических параметров процесса, а также повысить надежность технологии ХОШ и качество получаемых изделий. Поэтому в качестве одной из задач работы является создание надёжной методики построения кривой упрочнения при больших величинах деформации. Таким образом, целью диссертации является совершенствование технологии холодного выдавливания на основе математической модели определения напряжения текучести материала при большой пластической деформации. Научная новизна работы заключается в разработке и обосновании методики построения кривых зшрочнения при больших величинах деформации по результатам испытания материала равноканальным угловым выдавливанием (РКУВ) и осадкой, а также математической модели определения сопротивления материала большой пластической деформации при комнатной температуре. Практическая ценность работы состоит в методике определения деформирующих усилий операций холодной объёмной штамповки, в частности комбинированного выдавливания; создании деталей повышенной надёжности и технологии их изготовления. Помимо этого получены рекомендации по выбору оптимальных условий проведения процесса РКУВ. В первой главе дан обзор литературных источников, связанных с изучаемыми вопросами: способы построения кривых упрочнения и идеализация деформируемого тела при холодной деформации; исследование процессов прямого, обратного, комбинированного вьщавливания и равноканального углового вьщавливания; существующие подходы к моделированию процессов холодного выдавливания. В заключение обзора сформулированы неисследованные или требующие уточнения проблемы, цель и задачи настоящей работы. Во второй главе приведена методика и результаты исследования сопротивления деформации металлов при комнатной температуре. Предложена, обоснована и реализована новая методика построения кривых упрочнения по результатам комбинированных испытаний металла равноканальным угловым результатам комбинированных испытаний металла равноканальным угловым выдавливанием и осадкой. При обработке результатов экспериментов был использован аппарат математической статистики. Экспериментально обоснован выбор математической модели, описывающей поведение холоднодеформированного металла при больших деформациях. Проведён экспериментальный анализ трения при холодной деформации алюминиевых сплавов АД1 и АМЦ и углеродистой стали 10. На основе проведенных исследований уточнены кон* тактные условия при деформировании указанных выше материалов, В третьей главе на основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований проведено численное решение задачи о равноканальном угловом выдавливании (РКУВ). На основе результатов численного моделирования получены рекомендации по выбору размеров исходной заготовки для проведения равноканального углового вьщавливания. В четвёртой главе показана возможность использования результатов эксII периментальных исследований при решении практической задачи обработки металлов давлением о комбинированном вьщавливании изделия типа "стакан" в конечно-элементной системе QFORM. Результаты численного моделирования технологического процесса данной детали позволили внести изменения в существующую технологию, влияющие как на качество получаемых изделий, так и на надежность самого процесса. Работа выполнена на кафедре и в лаборатории "Кузовостроение и обработка давлением" МГТУ МАМИ.
