Напряженно-деформационное состояние при осадке широких полос со сдвигом
Автор: Ашкеев Ж.А., Андреященко В.А., Ногаев К.А., Буканов Ж.У.
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
Процессы ковки являются традиционными методами металлообработки, их применение весьма обширно и позволяет изготовлять металлоизделия для различных областей промышленности в широком диапазоне температур. Перераспределение главных действующих сил при формоизменении является необходимым условием для перевода традиционных методов ковки в высокотехнологичные способы производства металлов. Основной продукцией кузнечно-прессового производства являются поковки типа плит и пластин. В настоящей работе исследовано влияние сдвигающих сил на напряженно-деформированное состояние при перераспределении сил трения на контактной поверхности и/или изменении характера течения металла при осадке широких полос. Анализ напряженного состояния осуществлялся методом линий скольжения с сопоставлением с существующим способом осадки без сдвига. Составлены поле линий скольжения и годограф скоростей для осадки полосы со сдвигом. Аналитическим методом оценены напряжения и интенсивности деформации сдвига. Выявлено, что осадка полосы между плоскопараллельными плитами сопровождается крайне неравномерной деформацией по сечению заготовки. Выполнено сравнение напряженного состояния при традиционном деформировании и с наложением сдвиговой деформации. Применение сдвигов позволило реализовать преимущественно сжимающие напряжения, которые позволяют устранять внутренних дефекты заготовки литейного происхождения. Введение сдвиговых деформаций способствует интенсификации процесса пластической деформации по всему сечению полосы, величины напряжения при осадке с дополнительным сдвигом увеличиваются в среднем в 4-6 раз при сравнении с обычной осадкой. Увеличение напряжения происходит за счет развития интенсивности деформации сдвига, достигающее величины 0,4 за одно обжатие.
Деформация, напряженное состояние, линии скольжения, усилие деформации, интенсивная пластическая деформация
Короткий адрес: https://sciup.org/146282663
IDR: 146282663 | DOI: 10.15593/perm.mech/2023.2.03
Список литературы Напряженно-деформационное состояние при осадке широких полос со сдвигом
- Characterising Correlations between Electric Conductivity and Structural Features in Rotary Swaged Al/Cu Laminated Conductors / L. Kuncicka [et al.] // Materials. - 2022. - Vol. 15. -P. 1003. DOI: 10.3390/ma15031003
- Corrosion Behavior of Ultrafine-Grained CoCrFeMnNi High-Entropy Alloys Fabricated by High-Pressure Torsion / H. Shimizu Materials. - 2022 - № 15. - P. 1007. DOI: 10.3390/ma15031007
- ECAP-treated aluminium alloy AA2030: Microstructure and mechanical properties / V. Andreyachshenko [et al.] // Materi-ali in Tehnologije. - 2019. - Vol. 53(6). - P. 805-810.
- Mechanical behaviour of Aluminium Alloy AA6063 processed through ECAP with optimum die design parameters / K.M. Agarwal [et al.] // Advances in Materials and Processing Technologies. - 2021. - P. 1-15. DOI: 10.1080/2374068X.2021.1878705
- Effect of ECAP processing on distribution of second phase particles, hardness and electrical conductivity of Cu- 0.81 Cr-0.07 Zr alloy / F.C. Dalan [et al.] // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2022. - Vol. 32 (1). - P. 217-232. DOI: 10.1016/S1003-6326(21)65789-8
- Enhancement of strength-ductility synergy in ultrafine-grained Cu-Zn alloy prepared by ECAP and subsequent annealing / J. Chen [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. - No. 17. - P. 433-440. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.01.026
- Andreyachshenko V.A., Naizabekov A.B. Microstructural and mechanical characteristics of AlSiMnFe alloy processed by equal channel angular pressing // Metalurgija. - 2016. - Vol. 55, no. 3. - P. 353-356.
- Derakhshan J.F., Parsa M.H., Jafarian H.R. Microstructure and mechanical properties variations of pure aluminum subjected to one pass of ECAP-Conform process // Materials Science and Engineering: A. - 2019. - Vol. 747. - P. 120-129. DOI: 10.1016/j.msea.2019.01.058
- Study of structure of naturally aged aluminium after twist channel angular pressing / L. Kuncicka [et al.] // Materials Characterization. -2019. - Vol. 152. - P. 94-100. DOI: 10.1016/j.matchar.2019.03.045
- Kocich R., Kuncicka L., Machackova A. Twist Channel Multi-Angular Pressing (TCMAP) as a method for increasing the efficiency of SPD // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2014. - No. 63. - P. 012006. DOI: 10.1088/1757-899X/63/1/012006
- Andreyachshenko V. Evolution of Al - Si - Mn - Fe aluminum alloy microstructure in the equal-channel angular pressing with back pressure // Materials Letters. - 2019. - Vol. 254. -P. 433-435. DOI: 10.1016/j.matlet.2019.07.127
- Naizabekov A., Andreyachshenko V., Kliber J. Forming of microstructure of the Al - Si - Fe - Mn system alloy by equal channel angular pressing with backpressure // Conf. Proc. 21st International Conference on Metallurgy and Materials (Metal-2012), edited by Tanger (Brno Czech Republic, 2012). - 2012. - P. 391-395.
- Andreyachshenko V.A. Finite element simulation (FES) of the fullering in device with movable elements // Metalurgija. -2016. - Vol. 55, no 4. - P. 829-831.
- Мухтаров Ш. Х., Валитов В. А., Дудова Н. Р. Влияние нанокристаллической структуры на сверхпластическое поведение сплава Inconel 718 // Физическая мезомеханика. -2004. - Т. 7. - Спец. вып. - Ч. 2. - С. 38-41.
- Жбанков Я.Г., Швец А.А., Гунько М.И. Дифференцированная ковка протяжкой плоскими бойками // Обработка материалов давлением: сб. научн. трудов. - Краматорск: ДГМА. - 2013. - № 2 (35). - С. 60-65.
- Марков О.Е. Эффективная схема ковки крупных слитков с использованием кузнечной протяжки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2012. - № 8. - С. 44-48.
- Пат. РФ 2252834. Способ ковки заготовок плоскими бойками / В.В. Овечкин, Р. Копп, О. Зигльмайер, В.А. Тюрин.
- Алиев И.С., Жбанков Я.Г., Периг А.В. Факторы, влияющие на параметры ковки крупных поковок // Вестник ПНИПУ «Машиностроение, материаловедение». - 2013. -Т. 15, № 1. - С. 27-44.
- Lee J.-J., Jung U-J., Park G.-J. Shape optimization of the workpiece in the forging process using equivalent static loads // Finite Elements in Analysis and Design. - 2013. - No. 69. - P. 1-18.
- Optimum back-pressure forging using servo die cushion / K. Kawamoto, Т. Yoneyama, М. Okada, S. Kitayama, J. Chikahisa // 11th International Conference on Technology of Plasticity (ICTP-2014), Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan Procedia Engineering. - 2014. - No. 81. - P. 346-351.
- A study of direct forging process for powder superalloys / Q. Bai [et al.] // Materials Science & Engineering A. - 2015. -No. 621. - P. 68-75.
- Enhanced microstructure homogeneity and mechanical properties of AZ31-Si composite by cyclic closed-die forging / W. Guo [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. -No. 552. - P. 409-417.
- Microstructure and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy processed by cyclic closed-die forging / W. Guo [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - No. 558. -P. 164-171.
- Microstructure, texture and mechanical properties of coarse-grained Mg-Gd-Y-Nd-Zr alloy processed by multidirectional forging / X. Xia [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - No. 623. - P. 62-68.
- Паршиков Р.А., Золотов А.М., Рудской А.И. Анализ неоднородности напряженно-деформированного состояния металла в процессах интенсивной пластической деформации // Обработка сплошных и слоистых материалов. - 2016. -№ 1 (44). - С. 5-13.
- Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
- Ashkeyev Z.A., Andreyachshenko V.A., Bukanov Z.U. Research of the asymmetric rolling of workpieces // PNRPU Mechanics Bulletin. - 2020. - No. 4. - P. 27-35.
- Determination of the stress state and the force of deformation of ball-shaped billets in a closed matrix / Z.A. Ashkeyev [et al.] // PNRPU Mechanics Bulletin. - 2021. - No. 4.- P. 5-12.
- Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением: учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1986. - 688 с.
- Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. - М.: Металлургия, 1972. - 408 с.
