RU2625545C2 - Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением - Google Patents
Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625545C2 RU2625545C2 RU2015144246A RU2015144246A RU2625545C2 RU 2625545 C2 RU2625545 C2 RU 2625545C2 RU 2015144246 A RU2015144246 A RU 2015144246A RU 2015144246 A RU2015144246 A RU 2015144246A RU 2625545 C2 RU2625545 C2 RU 2625545C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- workpiece
- base
- hollow
- extrusion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/28—Investigating ductility, e.g. suitability of sheet metal for deep-drawing or spinning
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Forging (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии обработкой давлением в лабораторных условиях. Сущность: осуществляют закрытое обратное выдавливание «базовой» полости, представляющей собой цилиндрическую полость диаметром dп=10 мм с плоским дном, в цилиндрической заготовке диаметром D=20 мм и высотой Н=30 мм. Перед выдавливанием «базовой» полости с использованием метода координатных сеток определяют деформированное состояние для конкретной полой заготовки и по форме очага деформации устанавливают его высоту Нпл под торцом пуансона, формирующего конкретную полую заготовку, и параметр Sкп, характеризующий поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации, указанные параметры определяют и для «базовой» полости с использованием зависимостей Нпл/dп=1,6-1,4(dп/D) и Rпл/dп=2-0,32(D/dп), где Rпл - радиус границы очага деформации. Термомеханические параметры выдавливания «базовой» полости Т - температура испытаний, Sp - рабочий ход пуансона, Vd - скорость рабочего хода пуансона устанавливают из условий теплового Тп/Тз=idem, где Тп - температура пуансона, Тз - температура заготовки, деформационного Sp/Hпл=idem, скоростного Vd⋅η/Hпл⋅σs=idem, где η - вязкость материала заготовки, σs - напряжение текучести материала заготовки, подобия процессов выдавливания "базовой» полости и получения конкретно исследуемой полой заготовки. Само деформирующее усилие при получении конкретно исследуемой полой заготовки определяют из зависимости Рп/Рб=(Sкп)п/(Sкп)б, где Рп и Рб - соответственно усилия деформирования при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости, (Sкп)п и (Sкп)б - соответственно поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации заготовки при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости. Технический результат: повышение точности определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии обработкой давлением в лабораторных условиях на стандартном испытательном оборудовании усилием до 100 кН; снижение трудоемкости экспериментальных программ по определению силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии обработкой давлением в лабораторных условиях.
Известен способ прямого измерения деформирующего усилия методами тензометрирования при получении заготовок с полостью произвольной геометрии обработкой давлением [Макаров Р.А. и др. Тензометрия в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.]. Так, например, прямое измерение деформирующего усилия при закрытом обратном выдавливании цилиндрической полости диаметром 10 мм с плоским дном в цилиндрической заготовке диаметром 20 мм и высотой 30 мм (прототип), примем ее за «базовую» полость. Достоинством прямого измерения деформирующего усилия конкретной полой заготовки (по существу это метод натурных испытаний) является высокая относительная точность (согласно соответствующей методике тензометрирования) его определения для конкретных параметров обработки давлением. Недостатками метода натурных испытаний являются значительные трудоемкость, длительность и затраты их проведения, необходимость использования мощного и дорогостоящего кузнечно-прессового оборудования, а также утилитарность полученных результатов. Недостатком прототипа также является существенная ограниченность полученных результатов - даже при переходе к геометрически подобным полостям других размеров требуется учитывать влияние «масштабного» фактора, а при переходе к полым заготовкам произвольной геометрии результаты для прототипа и для реальной полой заготовки весьма существенно расходятся. Соответственно с целью проведения испытаний в лабораторных условиях для определения силовых параметров при обработке давлением используются испытания на геометрически подобных натурному объекту и оснастке образцах существенно меньших размеров [Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. - М.: Машиностроение, 1977. - 432 с.]. Однако при модельных испытаниях на геометрически подобных образцах помимо сложности подготовки модельных образцов и испытательной оснастки (требуется точное геометрическое копирование реальной заготовки, инструмента и оснастки) требуется учитывать влияние «масштабного» фактора на результаты этих испытаний. Это осуществляется через так называемые коэффициенты «несоответствия», которые также необходимо устанавливать экспериментально путем проведения дополнительных лабораторных и натурных испытаний. В этом случае также значительно снижается и точность в определении силовых параметров для конкретно рассматриваемого объекта.
Технический результат изобретения - повышение точности определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии обработкой давлением в лабораторных условиях на стандартном испытательном оборудовании усилием до 100 кН; снижение трудоемкости экспериментальных программ по определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии.
Технический результат достигается тем, что перед выдавливанием «базовой» полости с использованием метода координатных сеток определяют деформированное состояние для конкретной полой заготовки, и по форме очага деформации устанавливают его высоту Нпл под торцем пуансона, формирующего конкретную полую заготовку и параметр Sкп, характеризующий поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации, указанные параметры определяют и для «базовой» полости с использованием зависимостей Hпл/dп=1,6-1,4(dп/D) и Rпл/dп=2-0,32(D/dп), где Rпл - радиус границы очага деформации, а термомеханические параметры выдавливания «базовой» полости T - температура испытаний, Sp - рабочий ход пуансона, Vd - скорость рабочего хода пуансона устанавливают из условий теплового Тп/Тз=idem, где Тп - температура пуансона, Тз - температура заготовки, деформационного Sp/Hпл=idem, скоростного Vd⋅η/Hпл⋅σs=idem, где η - вязкость материала заготовки, σs - напряжение текучести материала заготовки подобия процессов выдавливания "базовой» полости и получения конкретно исследуемой полой заготовки, само деформирующее усилие при получении конкретно исследуемой полой заготовки определяют из зависимости Рп/Рб=(Sкп)п/(Sкп)б, где и Рп и Рб - соответственно усилия деформирования при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости, (Sкп)п и (Sкп)б - соответственно поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации заготовки при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости.
На первом этапе с использованием метода координатных сеток определяют деформированное состояние конкретной полой заготовки, полученной заданным способом обработки давлением (выдавливание, прессование, прошивка и т.п.). Анализируя полученную картину деформированного состояния по искажению координатной сетки по плоскостям разъема составного образца для исследования, устанавливаем форму очага деформации (ОД), высоту ОД под торцем пуансона, формирующего заданную полость - Нпл и параметр Sкп, характеризующий поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации при формировании в ней заданной полости (фиг. 1).
На втором этапе в лабораторных условиях на стандартных универсальных испытательных машинах осуществляем выдавливание «базовой» полости по схеме закрытого обратного выдавливания (фиг. 2) в заготовке из того же материала, что и конкретно исследуемая полая заготовка. Выбор в качестве «базовой» полости цилиндрической полости диаметром dп=10 мм с плоским дном в заготовке диаметром D=20 мм и высотой Н=30 мм продиктован следующими соображениями:
- сравнительно простая схема реализации эксперимента в лабораторных условиях;
- возможность использования стандартного испытательного оборудования усилием до 100 кН;
- соотношения формы и размеров заготовки и деформирующего пуансона при выдавливании «базовой» полости (dп/D=0,5; H/D=1,5) обеспечивают постоянство формы очага деформации при любой глубине полости hп (определяется величиной рабочего хода пуансона Sp), которая описывается следующими зависимостями:
Зависимости (1) и (2) получены на основе экспериментальных исследований деформированного состояния при закрытом обратном выдавливании «базовой» полости.
При выдавливании «базовой» полости термомеханические параметры испытаний T (температура испытаний), Sp (рабочий ход пуансона), Vd (скорость деформирования, которая соответствует скорости рабочего хода пуансона) устанавливается из следующих условий подобия процессов выдавливания "базовой» полости и получения конкретно исследуемой полой заготовки: условие теплового подобия Tп/Tз=idem (Тп - температура деформирующего инструмента, Тз - температура заготовки); условие деформационного подобия Sp/Hпл=idem; условие подобия по скорости деформирования Vd⋅η/Hпл⋅σs=idem (η - вязкость материала заготовки, σs - напряжение текучести материала заготовки).
При выдавливании «базовой» полости осуществляем запись машинной диаграммы в координатах «усилие деформирования P - рабочий ход пуансона Sp и определяем величину усилия деформирования Рб при значении параметра (Sp)б, определенного из условия деформационного подобия.
На третьем этапе осуществляем определение деформирующего усилия Рп при получении конкретно изучаемой полой заготовки. Для этого используем зависимость
где Рп и Рб - соответственно усилия деформирования при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости; (Sкп)п и (Sкп)б - соответственно поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в пластически деформированном объеме заготовки при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости. Зависимость (3) получена экспериментально и справедлива при следующих условиях: выполнение условий подобия для сравниваемых объектов по схеме напряженного состояния и термомеханическим параметрам пластического деформирования, а также по конфигурационному очертанию пластически деформированного объема заготовки и «базовой» полости.
Пример реализации предлагаемого способа.
Требуется определить усилие деформирования при выдавливании полой заготовки (фиг. 3). Материал заготовки деформируемый алюминиевый сплав марки Д1. Схема получения - закрытое обратное выдавливание. Параметры выдавливания: температура T=20°C, рабочий ход пуансона Sp=20 мм, скорость деформирования Vd=50 мм/мин.
Способ осуществляется следующим образом.
1. С использованием метода координатных сеток определяем деформированное состояние полой заготовки. На фиг. 1 представлена увеличенная фотография плоскости разъема составного образца при выдавливании заданной полой заготовки. По известным методикам исследования деформированного состояния с помощью координатных сеток установлен очаг деформации и параметры (Нпл)п=12,15 мм и (Sкп)п=233 мм2.
2. С использованием зависимостей (1) и (2) определяем аналогичные параметры очага деформации при выдавливании «базовой» полости: (Нпл)п=9 мм и (Sкп)п=78,5 мм2.
3. Устанавливаем параметры выдавливания «базовой» полости (фиг. 2).
Величину рабочего хода (Sp)б находим из условия Sp/Hпл=idem:
(Sp)б=(Sp)п⋅(Нпл)б/(Нпл)п=20⋅(9:12,15)=20⋅0,74=14,8 (мм).
Скорость деформирования (Vd)б находим из условия Vd⋅η/Hпл⋅σs=idem:
(Vd)б=(Vd)п⋅(Нпл)б/(Нпл)п=50⋅0,74=37 (мм/мин).
4. Производим выдавливание «базовой» полости на универсальной испытательной машине УМЭ-10T со скоростью деформирования (Vd)б=37 мм/мин и определяем усилие деформирования Рб при величине рабочего хода пуансона (Sp)б=14,8 мм.
Величина Рб=81,4 кН.
5. Из соотношения (3) определяем величину усилия деформирования при выдавливании полости по фиг 3: Рп=Рб⋅(Sкп)п/(Sкп)б=81,4⋅(233:78,5)=81,4⋅2,9=241,6 (кН).
Таким образом заявленный способ испытания материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок произвольной геометрии обработкой давлением позволяет в лабораторных условиях на стандартном испытательном оборудовании определять эти параметры с более высокой точностью и существенно меньшими затратами и длительностью.
Claims (1)
- Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением, заключающийся в закрытом обратном выдавливании «базовой» полости, представляющей собой цилиндрическую полость диаметром dп=10 мм с плоским дном, в цилиндрической заготовке диаметром D=20 мм и высотой Н=30 мм, отличающийся тем, что перед выдавливанием «базовой» полости с использованием метода координатных сеток определяют деформированное состояние для конкретной полой заготовки и по форме очага деформации устанавливают его высоту Нпл под торцом пуансона, формирующего конкретную полую заготовку, и параметр Sкп, характеризующий поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации, указанные параметры определяют и для «базовой» полости с использованием зависимостей Нпл/dп=1,6-1,4(dп/D) и Rпл/dп=2-0,32(D/dп), где Rпл - радиус границы очага деформации, а термомеханические параметры выдавливания «базовой» полости Т - температура испытаний, Sp - рабочий ход пуансона, Vd - скорость рабочего хода пуансона устанавливают из условий теплового Тп/Тз=idem, где Тп - температура пуансона, Тз - температура заготовки, деформационного Sp/Hпл=idem, скоростного Vd⋅η/Hпл⋅σs=idem, где η - вязкость материала заготовки, σs - напряжение текучести материала заготовки, подобия процессов выдавливания "базовой» полости и получения конкретно исследуемой полой заготовки, само деформирующее усилие при получении конкретно исследуемой полой заготовки определяют из зависимости Рп/Рб=(Sкп)п/(Sкп)б, где Рп и Рб - соответственно усилия деформирования при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости, (Sкп)п и (Sкп)б - соответственно поверхность контакта деформируемой заготовки с деформирующим инструментом в очаге деформации заготовки при получении конкретно изучаемой полой заготовки и при выдавливании «базовой» полости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144246A RU2625545C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015144246A RU2625545C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015144246A RU2015144246A (ru) | 2017-04-19 |
RU2625545C2 true RU2625545C2 (ru) | 2017-07-14 |
Family
ID=58641682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015144246A RU2625545C2 (ru) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2625545C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU245424A1 (ru) * | П. А. Мещанчук | Способ определения удельного сопротивления металла пластическому деформированию | ||
SU83863A1 (ru) * | 1947-05-27 | 1949-11-30 | И.Г. Ковалев | Метод испытани листовых материалов на способность к глубокой выт жке |
EP0057521A1 (en) * | 1981-01-23 | 1982-08-11 | British Steel Corporation | Determination of plastic anisotropy in sheet material |
RU2426979C2 (ru) * | 2008-12-31 | 2011-08-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ испытания и оценки штампуемости листового проката |
-
2015
- 2015-10-14 RU RU2015144246A patent/RU2625545C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU245424A1 (ru) * | П. А. Мещанчук | Способ определения удельного сопротивления металла пластическому деформированию | ||
SU83863A1 (ru) * | 1947-05-27 | 1949-11-30 | И.Г. Ковалев | Метод испытани листовых материалов на способность к глубокой выт жке |
EP0057521A1 (en) * | 1981-01-23 | 1982-08-11 | British Steel Corporation | Determination of plastic anisotropy in sheet material |
RU2426979C2 (ru) * | 2008-12-31 | 2011-08-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Способ испытания и оценки штампуемости листового проката |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015144246A (ru) | 2017-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baffari et al. | Bonding prediction in friction stir consolidation of aluminum alloys: A preliminary study | |
Hu et al. | Physical fields evolution and microstructures for compound extrusion of AZ31 magnesium alloy | |
RU2625545C2 (ru) | Способ испытаний материалов для определения силовых параметров при получении полых заготовок обработкой давлением | |
Liu et al. | Prediction and verification of temperature evolution as a function of ram speed during the extrusion of AZ31 alloy into a rectangular section | |
Panin et al. | Theoretical grounds of the combined" rolling-equal-channel step pressing" process | |
Tang et al. | Superplastic forming process applied to aero-industrial strakelet: wrinkling, thickness, and microstructure analysis | |
Hosseini et al. | Determination of processing power and optimum billet radius of modified backward extrusion by upper bound approach | |
Andreyachshenko et al. | Initial porosity impact on equal channel angular pressing (ECAP) of Ti–6Al–4V powder material | |
Nayak et al. | Experimental and finite element analysis of closed-die combined extrusion-forging process: development of socket adopter | |
Salamati et al. | Effect of channel angle on the material flow, hardness distribution and process forces during incremental ECAP of Al-1050 billets | |
Đukić et al. | Limit values of maximal logarithmics strain in multi-stage cold forming operations | |
RU2584195C1 (ru) | Способ изготовления цилиндрических деталей с конической частью | |
Plančak et al. | An analysis of non-axisymmetric backward extrusion | |
Wang et al. | Development of a novel high straining backward extrusion process | |
Kwapisz et al. | Analysis of the alternate extrusion and multiaxial compression process | |
Sahai et al. | Mechanical properties of Al6061 processed by equal channel angular pressing | |
RU2623515C1 (ru) | Способ сборки металлических заготовок пластическим деформированием | |
Mirsaeidi et al. | Optimum forging preform shape design by interpolation of boundary nodes | |
Żaba et al. | Analysis of the aluminium formability in the incremental sheet forming process | |
Shih et al. | AN INVESTIGATION OF FORGING STREAM LINE AND TOOL DESIGN ON MULTI-STAGE COLD FORMING OF A LONG CIRCULAR PIPE PART | |
Abhari | The investigation of lateral extrusion process using finite element simulation | |
Kwapisz | Analysis of the Shape of Stamp on the Distribution of Deformation in the Process of Alternate Pressing and Multiaxial Compression | |
Plančak et al. | Influence of Punch Geometry on Process Parameters in Cold Backward Extrusion | |
Michalczyk | Development, modelling and analysis of the new combined bottomless sleeve extrusion process | |
Alamer | The Study of Stress State in Indentation of a Flat Punch with Rounded Edge in Axisymmetric Backward Extrusion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181015 |