RU2113301C1 - Способ деформирования осесимметричных заготовок - Google Patents
Способ деформирования осесимметричных заготовок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113301C1 RU2113301C1 RU96104983A RU96104983A RU2113301C1 RU 2113301 C1 RU2113301 C1 RU 2113301C1 RU 96104983 A RU96104983 A RU 96104983A RU 96104983 A RU96104983 A RU 96104983A RU 2113301 C1 RU2113301 C1 RU 2113301C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- billets
- residual stresses
- hood
- axisymmetrical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для производства прутков и труб из труднодеформируемых материалов. Способ деформирования осесимметричных заготовок из дисперсно-упрочненных композиционных материалов включает деформирвание в матрицах с коническим рабочим каналом. При этом суммарную допустимую вытяжку определяют из условий предотвращения последеформационного разрушения от остаточного напряжения по формуле
где - суммарная вытяжка; do, dk - начальный и конечный диаметр заготовки; μ - коэффициент Пуассона материала заготовки; ψ* - параметр, характеризующий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений; αв - угол наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования; n - количество переходов при многопереходном деформировании. Данный способ позволяет повысить прочность, долговечность и эксплуатационную стойкость готовых изделий. 1 ил.
где - суммарная вытяжка; do, dk - начальный и конечный диаметр заготовки; μ - коэффициент Пуассона материала заготовки; ψ* - параметр, характеризующий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений; αв - угол наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования; n - количество переходов при многопереходном деформировании. Данный способ позволяет повысить прочность, долговечность и эксплуатационную стойкость готовых изделий. 1 ил.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в прутках и трубах из труднодеформируемых материалов.
Известен способ горячей экструзии (наиболее благоприятный метод деформирования дисперсно-упрочненных композиционных материалов (ДУКМ), обеспечивающий большие степени обжатия [1]. После горячей экструзии холодную или теплую деформацию (волочение, прокатка) проводят в несколько переходов с целью создания оптимальной дислокационной структуры, чем обеспечивают существенное повышение длительной прочности и высокотемпературной стабильности ДУКМ. Обжатие за переход составляет 5-25%, суммарное обжатие может превышать 95%. С целью повышения жаропрочности и пластичности проводят термообработку изделий. Однако, как показала практика, разрушение металлоизделий из ДУКМ происходит и после обработки за счет остаточных напряжений, формирующихся в процессе пластического деформирования.
Указанный недостаток частично устраняется в известном технологическом процессе получения изделий из ДУКМ методом гидроэкструзии [1]. Осесимметричную заготовку, полученную горячим прессованием из ДУКМ, нагревают в индукционной печи до заданной температуры и загружают в контейнер пресса, где осуществляют гидроэкструзию изделия (прутка или трубы), деформируют заготовку из ДУКМ в матрицах с коническим рабочим каналом. Однако при этом вытяжку заготовки осуществляют без учета механизма формирования остаточных напряжений, без оценки влияния уровня остаточных напряжений на эксплуатационную стойкость изделий.
Предлагаемый способ деформирования осесимметричных заготовок позволяет получать сплошные качественные заготовки из ДУКМ за счет предотвращения последеформационного разрушения изделий от остаточных напряжений.
Это достигается тем, что в известном способе деформирования осесимметричных заготовок из дисперсрно-упрочненных композиционных материалов, включающем деформирование в матрицах с коническим рабочим каналом, суммарную допустимую вытяжку определяют из условий предотвращения последеформационного разрушения от остаточных напряжений по формуле
,
где
- суммарная вытяжка;
d0, dk - начальный и конечный диаметры заготовки;
μ - коэффициент Пуассона материала заготовки;
ψ* - параметр, характеризующий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений;
αb - угол наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования;
n - количество переходов при многопереходном деформировании.
,
где
- суммарная вытяжка;
d0, dk - начальный и конечный диаметры заготовки;
μ - коэффициент Пуассона материала заготовки;
ψ* - параметр, характеризующий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений;
αb - угол наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования;
n - количество переходов при многопереходном деформировании.
Как известно, в процессах пластического деформирования часть затрачиваемой на деформацию энергии выделяется в виде тепла пластического деформирования, а часть энергии сохраняется в деформируемом теле в виде потенциальной энергии остаточных напряжений Uo [2].
При этом U0 = ψ•Uдеф, (1)
где
Uдеф - энергия пластического деформирования;
ψ - коэффициент, определяющий долю энергии остаточных напряжений.
где
Uдеф - энергия пластического деформирования;
ψ - коэффициент, определяющий долю энергии остаточных напряжений.
Потенциальную энергию напряжений находят при известных компонентах тензора напряжений σij и тензора деформации εij , связанных между собой с помощью обобщенного закона Гука
, (2)
где
V - объем изделия.
, (2)
где
V - объем изделия.
Величину энергии пластического деформирования определяют по технологическим параметрам волочения
, (3)
где
σS - - сопротивление деформации обрабатываемого материала;
ε - степень деформации.
, (3)
где
σS - - сопротивление деформации обрабатываемого материала;
ε - степень деформации.
Усредненную по сечению прутка степень деформации рассчитывают по формуле [3]
, (4)
где
d0, d1 - диаметр заготовки до и после перехода соответственно.
, (4)
где
d0, d1 - диаметр заготовки до и после перехода соответственно.
При производстве осесимметричных изделий после пластического деформирования под действием остаточных напряжений реализуется схема плоского упругого деформированного состояния. Характерным для этой схемы является отсутствие осевых деформаций εz = 0 , а также условия осевой симметрии
Систему дифференциальных уравнений для упругого состояния, соответствующего действию остаточных напряжений в цилиндрической системе координат r, z, θ , записывают в упрощенном виде
где
σr,σθ,σz,σrz - радиальные, окружные, осевые и сдвиговые напряжения соответственно.
Систему дифференциальных уравнений для упругого состояния, соответствующего действию остаточных напряжений в цилиндрической системе координат r, z, θ , записывают в упрощенном виде
где
σr,σθ,σz,σrz - радиальные, окружные, осевые и сдвиговые напряжения соответственно.
Из (5) следует, что τrz = 0 . Продифференцировав (6) по r, определяют
и получают дополнительное уравнение связи напряжений и
Из решения дифференциальных уравнений (8) и (9) определяют σr и σθ при заданном распределении напряжений σz .
и получают дополнительное уравнение связи напряжений и
Из решения дифференциальных уравнений (8) и (9) определяют σr и σθ при заданном распределении напряжений σz .
Задают σz в виде ряда
содержащего неизвестные параметры a0 и a1. Исключив a0 из условия самоуравновешенности остаточных напряжений
,
где
2R - диаметр изделия, из уравнений (8) и (9) получают
где
Из решения (1) с учетом (2), (3), (4) и (10) определяют
здесь λ - вытяжка за переход.
содержащего неизвестные параметры a0 и a1. Исключив a0 из условия самоуравновешенности остаточных напряжений
,
где
2R - диаметр изделия, из уравнений (8) и (9) получают
где
Из решения (1) с учетом (2), (3), (4) и (10) определяют
здесь λ - вытяжка за переход.
Как показала оценка напряженного состояния осесимметричной заготовки с точки зрения прочности, наибольшую опасность представляют растягивающие окружные остаточные напряжения σθ в поверхностных слоях проволоки, где они достигают наибольшей величины. Допустимую вытяжку при деформировании заготовок из ДУКМ определяют с учетом условия прочности σθ ≤ σS .
При многопереходном волочении, прессовании суммируют степень деформации по переходам и получают формулу для определения суммарно допустимой вытяжки при деформировании осесимметричных заготовок из ДУКМ в матрицах с коническим рабочим каналом
На чертеже приведены значения величины суммарной вытяжки осесимметричной заготовки из ДУКМ с ψ* = 0,3389 в зависимости от технологических параметров обработки (количества переходов, угла наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования).
На чертеже приведены значения величины суммарной вытяжки осесимметричной заготовки из ДУКМ с ψ* = 0,3389 в зависимости от технологических параметров обработки (количества переходов, угла наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования).
Пример конкретного выполнения.
Из прутка диаметром 12 мм необходимо получить пруток диаметром 6 мм. Материал прутка - дисперсно-упрочненный композиционный материал с ψ* = 0,3389 , μ = 0,31 . Угол наклона образующей рабочего конуса матрицы - 10o.
Обычно вытяжку определяют . После деформирования осесимметричной заготовки за один проход обнаружили, что на поверхности заготовки появились продольные трещины.
Определили допустимую вытяжку по предложенной формуле (12) или по чертежу. При n = 1 она составила 3,56, следовательно, за один переход можно получить пруток диаметром 6,36 мм, а необходимый размер изделия - за 2 перехода. При этом получен пруток с гладкой сплошной качественной поверхностью.
При использовании предлагаемого способа деформирования осесимметричных заготовок из ДВУКМ повышаются надежность, прочность, долговечность и эксплуатационная стойкость готовых изделий вследствие благоприятного распределения остаточных напряжений, уменьшаются отходы металла в брак.
Claims (1)
- Способ деформирования осесимметричных заготовок из дисперсно-упрочненных композиционных материалов, включающий деформирование в матрицах с коническим рабочим каналом, отличающийся тем, что суммарную допустимую вытяжку определяют из условий предотвращения последеформационного разрушения от остаточных напряжений по формуле
где суммарная вытяжка; do, dk - начальный и конечный диаметр заготовки; μ - коэффициент Пуассона материала заготовки; ψ* - параметр, характеризующий долю энергии пластического деформирования, пошедшую на формирование остаточных напряжений; αb - угол наклона образующей рабочего конуса матрицы к оси деформирования; n - количество переходов при многопереходном деформировании.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104983A RU2113301C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ деформирования осесимметричных заготовок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104983A RU2113301C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ деформирования осесимметричных заготовок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96104983A RU96104983A (ru) | 1998-05-27 |
RU2113301C1 true RU2113301C1 (ru) | 1998-06-20 |
Family
ID=20178067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96104983A RU2113301C1 (ru) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | Способ деформирования осесимметричных заготовок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113301C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536849C1 (ru) * | 2013-07-26 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ волочения полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий |
RU2553747C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий |
RU2661161C1 (ru) * | 2017-04-17 | 2018-07-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ производства осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий повышенной точности |
RU2753395C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-08-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ производства триметаллических прутковых и проволочных изделий |
-
1996
- 1996-03-14 RU RU96104983A patent/RU2113301C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Береснев Б.И., Езерский К.И., Тpушин Е.В., Каменецкий Б.И. /Высокие да вления в современных технологиях обработки металлов. - М.: Наука, 1988, с. 83. 2. Яловой Н.И., Тылкин М.А., Полухин П.И., Васильев Д.И. Тепловые проц ессы при обработке металлов и сплавов давлением. - М.: Высшая школа, 1973. 3. Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлен ием. - М.: Металлургия, 1986, с.56. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536849C1 (ru) * | 2013-07-26 | 2014-12-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ волочения полиметаллических многослойных прутковых и проволочных изделий |
RU2553747C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-06-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ деформирования монометаллических прутковых и проволочных изделий |
RU2661161C1 (ru) * | 2017-04-17 | 2018-07-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ производства осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий повышенной точности |
RU2753395C1 (ru) * | 2020-10-16 | 2021-08-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ производства триметаллических прутковых и проволочных изделий |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5538566A (en) | Warm forming high strength steel parts | |
US5093209A (en) | Compound steel workpiece | |
CN108160742B (zh) | 一种亚稳定β型钛合金TB16冷轧管加工方法 | |
US4472207A (en) | Method for manufacturing blank material suitable for oil drilling non-magnetic stabilizer | |
US5266131A (en) | Zirlo alloy for reactor component used in high temperature aqueous environment | |
RU2544333C1 (ru) | Способ изготовления холоднокатаных труб из альфа- и псевдо-альфа-сплавов на основе титана | |
RU2113301C1 (ru) | Способ деформирования осесимметричных заготовок | |
JP3857310B2 (ja) | 圧力容器の処理 | |
EP0489106B1 (en) | Metal extrusion | |
Nagasekhar et al. | Equal channel angular extrusion of tubular aluminum alloy specimens—analysis of extrusion pressures and mechanical properties | |
Syu et al. | Forging limits for an aluminum matrix composite: Part I. Experimental results | |
RU2126731C1 (ru) | Способ волочения изделий | |
JPS60141823A (ja) | 非磁性エンドリングの製造方法 | |
RU2117541C1 (ru) | Способ изготовления труб | |
CN106424501A (zh) | 基于包套的难变形材料多向锻压加工方法 | |
RU2580263C2 (ru) | Способ многократного пластического деформирования осесимметричных прутковых и проволочных металлоизделий | |
RU2038175C1 (ru) | Способ получения прутков из легированных металлов и сплавов | |
SU1489910A1 (ru) | Способ ковки ступенчатых поковок | |
RU2622552C1 (ru) | Способ производства трубных металлоизделий пластической деформацией | |
Misra et al. | In-process control of residual stress in drawn tubing | |
SU933261A1 (ru) | Способ изготовлени прутков из спеченных тугоплавких металлов | |
CA2166713C (en) | Warm forming high strength steel parts | |
US20010010241A1 (en) | Steel material of high fatigue strength and a process for manufacturing the same | |
RU2650462C1 (ru) | Способ изготовления ротационным выдавливанием с утонением стенки полой осесимметричной детали из труднодеформируемого многофазного сплава | |
Plancak et al. | One contribution to the investigation of crack occurrence in the process of cylinder upsetting |