Спосіб керування процесом пластичного деформування металів

Спосіб керування процесом пластичного деформування металів, який полягає в тому, що визначають інтенсивність збільшення напруги та мінімальний рівень деформуючого зусилля для різних технологічних схем, який відрізняється тим, що досліджують кінцевий і поточний деформуючий стан при різних показниках деформації математичним моделюванням, обчислюють параметри напружено-деформованого стану і коефіцієнт контактного тертя через коефіцієнти апроксимації швидкостей плину металу, визначають розподіл інтенсивності швидкостей накопичених деформацій зсуву і швидкостей кінцевих деформацій по перерізі заготовки на її осі і по поверхні, і вирівнюють розподіл цих параметрів по перерізі і знижують їх значення в поверхневих шарах зменшенням коефіцієнта контактного тертя і зміною профілю матриці Корисна модель відноситься до області обробки металів тиском і може бути використана в транспортному машинобудуванні Відомо спосіб керування процесом пластичного деформування металів, що включає визначення інтенсивності збільшення напруги, по якому визначають мінімальний рівень деформуючого зусилля для різних технологічних схем [1] - прототип Недоліки відомого способу 1 Коефіцієнт тертя є функцією довжини вогнища деформації, розміри якого визначаються з відносно великою погрішністю 2 Досить складно визначається поточне значення коефіцієнта тертя 3 Математична модель неявно прогнозує показники якості В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу керування процесом пластичного деформування металів шляхом доповнення математичних моделей моделями фізичних процесів змінювання різноманітних якісних показників металу, які не допускають дефекти, що зв'язані, наприклад, з руйнуванням металу, або початком його руйнування, що приведе до підвищення якості і надійності практичних рекомендацій, зв'язаних із процесом керування напружено - деформованим станом металу при пластичній деформації Поставлена задача досягається тим, що в способі керування процесом пластичного деформування металів, який полягає в визначенні інтенсивності збільшення напруги, по якому визначають мінімальний рівень деформуючого зусилля для різних технологічних схем, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, для досягнення високих і однорідних властивостей металу і запобігання руйнування при пластичному деформуванні, вирівнюють розподіл інтенсивностей накопичених деформацій зсуву, швидкостей кінцевих деформацій по перерізу і зменшують їх значення в поверхневих шарах, математичним моделюванням оцінюють параметри напружено деформованого стану зі зміцненням, обчислюють параметри напружено - деформованого стану і коефіцієнт контактного тертя через коефіцієнти апроксимації швидкостей плину метала для прогнозування якості заготовки, коефіцієнта контактного тертя і профілю матриці Особливістю пропонованого способу є те, що для досягнення високих і однорідних властивостей металу і запобігання руйнуванню, необхідне вирівнювання розподілів інтенсивностей накопичених деформацій зсуву, швидкостей кінцевих деформацій по перерізі і зменшення їх значень у поверхневих шарах, що досягається зменшенням контактного тертя і застосуванням матриці спеціального профілю Сутність корисної моделі пояснюється ілюстративним матеріалом де на Фіг 1 зображено при со ч— 00 о 7087 стрій для здійснення способу, що заявляється, на Фіг.2 зображено розподіл інтенсивності деформацій q p у пресованих виробах, на Фіг.З зображено розподіл швидкостей кінцевих деформацій £ х , г) х у у пресованих виробах. сивностей деформацій q p по перерізі прутків, ви4 давлених з \ / = — (крива 1), \ = 2 (крива 2), | Пристрій для здійснення способу керування процесом пластичного деформування металів містить заготовку 1, що деформується, контейнер 2, пуансон 3, конічну матрицю 4. Спосіб здійснюється наступним чином. Деформуючу заготовку 1 поміщають у контейнер 2, опускають пуансон 3 і здійснюють видавлювання заготовки крізь конічну матрицю 4. Застосовуючи метод чисельного моделювання, досліджують кінцевий деформуючий стан заготовки при різних показниках деформації, а, також за допомогою алгоритмів і програм обчислюють параметри напружено - деформованого стану і коефіцієнт контактного тертя через коефіцієнти апроксимації швидкостей плину метала, визначають розподіл інтенсивності швидкостей накопичених деформацій зсуву і швидкостей кінцевих деформацій по перерізі заготівки на її осі і по поверхні. При нерівномірному розподілі швидкостей деформації а, отже, і інтенсивності накопичених деформацій по перерізу і їх значеннях, які перевищують ті, що допускаються, вирівнюють розподіл цих параметрів по перерізі і знижують їх значення в поверхневих шарах зменшенням коефіцієнта контактного тертя і зміною профілю матриці забезпечуючи проведення процесів формоутворення без руйнування. Основна перевага способу полягає у високій ефективності дослідження, пластичних плинів і можливості прогнозування деформування матеріалів з різними видами руйнувань. Приклад реалізації способу Однією із основних задач видавлювання є одержання деталей по типу східчастого стрижня (будь-якої форми поперечного переріза). При цьому площа поперечного переріза F зменшується до f. Основна характеристика - показник дефорF-f маци v/ = | . 4 прутків, видавлених з \\г = — Проведено дослідження кінцевого деформованого стану, що значною мірою прогнозує якість готової продукції і можливість проведення процесу формоутворення без руйнування. Для прогнозування властивостей деформуючих матеріалів, наприклад, при видавлюванні, розглянутий розподіл кінцевих і накопичених деформацій у виробах, видавлених з показниками деформації' у = —, О \j. = 2 , \[ = 4 . В усіх випадках величини кінцевих і накопичених деформацій зсуву значно більші в поверхневих шарах, ніж на осі деталі. Нерівномірність розподілу кінцевих і накопичених деформацій спостерігається: - найбільша - при \ / = — і мініма| О льна - при \|. = 4 , що підтверджується експериментальними даними. На Фіг.2 показано розподіл швидкостей інтен О \). = 4 (крива 3), на Фіг.З показано розподіл швидкостей кінцевих деформацій, £ х , гіху по перерізі (криві 1; 4), ч = 2 о (криві 2; 5), xj. = 4 (криві 3; 6). В усіх випадках ці величини значно більші в поверхневих шарах, ніж на осі деталі. Значення q p на осі зростає зі збільшенням ступеня деформації. У поверхневому шарі максимальні значення q p , £,х, ц^, спостерігаються при ч = 2 , досить близькими виявляються їх значення і при \у= —. Нерівномірність розподілу кінцевих і накопичених деформацій найбільша при \ / = — мінімальна при \ ^ = 4 . Це явище також | о зв'язане з утворенням областей "мертвого" металу при ступінях деформації \ - 2 . Характерно, що при цьому швидкості деформації зсуву г|ху в поверхневому шарі досягають великих значень. Енергетично вигідні схеми деформації можуть у той же час виявитися несприятливими для досягнення високих і однорідних властивостей заготовок. У зв'язку з розмаїтістю властивостей матеріалів і способів деформування можна знайти різні види руйнувань. Наприклад, для досить пластичних матеріалів положення областей ймовірного руйнування визначається величиною інтенсивності накопиченої деформації зсуву q p , що звичайно досягає великих значень у поверхневих шарах заготовки. Відповідне руйнування може виникати також на границі області "мертвого" металу і розкриватись після виходу з вогнища деформації. Показник тертя f s визначають, як f s = max ,а з урахуванням чисельного моделювання _ а 2 +Ьт t |^і-a1b2+b?)+(a2+b1)F де x m a x - максимальні дотичні напруження на контакті, G S - дійсний опір деформації з урахуванням зміцнення, а-|, а 2 , t>i, b 2 - коефіцієнти апроксимації швидкостей V™ , V™ плину металу. Поле швидкостей плину металу V™, V™ anpoксимуємо, наприклад, для плоскої задачі трикутними кінцевими елементами, функціями у вигляді: 7087 кое моделирование совместной реализации процессов холодной асимметричной и симметричной прокатки относительно тонких полос // Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Том. 5. Пластична деформація металів. Дніпропетровськ.: Системні технології, - 2002. - С 142-146. При співвідношенні —- = 4 , де к - константа к пластичності, наприклад, для сталі 20, отримане значення f s = 0,49, (експериментально отримане значення f s = 0,56), що добре погоджується з експериментальними даними. Джерело інформації: 1. В.А. Федоринов. Численное математичес і qp — •• 1 —>• 0.5h ФІГ. 2 lb 7087 Пху 0.5h -2 -6 >у.^ 0.5 V Фіг.З Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601