Автореферат (Электрогидроимпульсная вытяжка-формовка тонколистовых металлов в закрытую матрицу)

На правах рукописиАРСЕНТЬЕВА КСЕНИЯ СЕРГЕЕВНАЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНАЯВЫТЯЖКА–ФОРМОВКА ТОНКОЛИСТОВЫХМЕТАЛЛОВ В ЗАКРЫТУЮ МАТРИЦУСпециальность 05.02.09 – Технология и машины обработки давлениемАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукСанкт-Петербург – 20192Работа выполнена в ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехническийуниверситет Петра Великого», г. Санкт-ПетербургНаучныйМамутов Вячеслав Сабайдиновичруководитель: доктор технических наук, профессор кафедры «Технологияконструкционных материалов и материаловедение» ФГАОУВО «Санкт-Петербургский политехнический университетПетра Великого», г. Санкт - Петербург.Официальныеоппоненты:Иванов Константин Михайловичдоктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой«Технология и производство артиллерийского вооружения»ФГБОУ ВО «БГТУ «ВОЕНМЕХ» им.

Д.Ф. Устинова»Кононов Павел Васильевичкандидат технических наук, ассистент кафедры начертательнойгеометрии и инженерной графики ФГБОУ ВО «СанктПетербургский горный университет», г. Санкт-ПетербургВедущаяорганизация:ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», г. ТулаЗащита состоится «26» марта 2019 года в 1600 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.229.30 в ФГАОУ ВО "Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого" по адресу: 195251, г.

СанктПетербург, ул. Политехническая, 29, лабораторно-аудиторный корпус,аудитория кафедры «ТКМиМ».Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просимнаправлять по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотекеФГАОУ ВО "Санкт-Петербургский политехнический университет ПетраВеликого" и на сайте www.spbstu.ruАвтореферат диссертации разослан «_____» _____________ 2019 г.Ученый секретарьдиссертационного советаканд.

техн. наук, доц.Кункин Сергей Николаевич3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. В различных отраслях машиностроенияшироко применяется класс полых тонкостенных осесимметричных деталей.Эффективным способом получения подобных деталей в мелкосерийномпроизводстве является электрогидроимпульсная (ЭГИ) вытяжка-формовка листовыхзаготовок. При правильном проектировании процесса ЭГИ вытяжка-формовкапозволяет увеличить производительность труда, повысить качество изготавливаемыхдеталей и снизить их себестоимость в сравнении с вытяжкой-формовкой вжесткий инструментальный штамп. Кроме того, ЭГИ методы сравнительно легкоподдаются интенсификации.Однако, применение ЭГИ технологии не исключает появления бракаполностью. При ЭГИ вытяжке-формовке тонколистовых металлов в закрытуюматрицу возможно складкообразование на фланце заготовки, недоштамповкарельефа матрицы при недостаточном уровне энергии, отскок от дна матрицы,обратный прогиб донной части и нарушение сплошности материала заготовкипри передозировке энергии.

ЭГИ метод является сложным процессом, которыйкомплексно зависит от множества факторов, таких как геометрия разрядной камерыи электродной системы, геометрия формоизменяющей матрицы, свойства материалазаготовки, ее толщина и др. С учетом высоких скоростей, при которых протекаетЭГИ процесс, экспериментальные исследования, зачастую требующие настройкипараметров нагружения или изменение технологической оснастки, являютсятрудоемкими, затратными по времени и часто экономически неэффективными.В связи с этим использование компьютерных расчетов в конечно-элементном(КЭ) программном комплексе LS-DYNA для исследования процесса ЭГИ вытяжкиформовки тонколистовых металлов, а также разработка научно-обоснованныхрекомендаций для промышленного применения технологических процессовЭГИ вытяжки-формовки, которые обеспечат снижение трудоемкости производствадеталей и проектирования новых ЭГИ технологий, является актуальной научнойзадачей.Целью работы является интенсификация электрогидроимпульснойтонколистовой вытяжки-формовки на основе компьютерного моделирования иразработка новых технологических схем процесса.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:В теоретическом плане:1.

Исследовать и проанализировать параметры импульсного давления вразрядной камере при ЭГИ вытяжке-формовке и предложить зависимостьимпульса давления от времени для компьютерных расчетов.42. В комплексе LS-DYNA разработать компьютерные модели вытяжкиформовки тонколистовых металлов, которые при задании параметров нагружения,динамического упрочнения металла, контактного трения, диаграмм предельныхдеформаций (FLD), геометрии заготовки, оснастки и др.

особенностей исследуемогопроцесса позволят рассчитывать параметры формоизменения и НДС точекзаготовки, прогнозировать ее возможное разрушение и складкообразование.3. С помощью комплекса LS-DYNA исследовать влияние амплитуды,времени нарастания и характеристической длительности импульса давления назаполнение рельефа матриц характерных форм.4. Исследовать влияние различных факторов, таких как скоростидеформации, анизотропия механических свойств металла, схема нагружения и др.на форму FLD, эффективные пластические деформации, относительное утонениезаготовки вдоль прогиба и процесс складкообразования при вытяжке-формовкетонколистовых металлов.В экспериментальном плане:5. Выполнить отладку разработанной на кафедре «МиТОМД» экспериментальнорасчетной методики получения динамических диаграмм предельных деформаций,и получить FLD ряда листовых металлов, необходимые для компьютерных расчетов.6.

Определить параметры аппроксимации кривой деформационногоупрочнения, необходимые для компьютерных расчетов.7. Провести экспериментальные исследования по оценке корректностиразработанных компьютерных моделей.В технологическом плане:8. Разработать метод интенсифицированной электрогидроимпульснойтонколистовой вытяжки-формовки за счет дополнительного использованияресурса пластичности фланца заготовки, и на основе соответствующейкомпьютерной модели и натурных испытаний обосновать эффективность метода.9. Разработать научно обоснованные технологические рекомендации дляпромышленного применения технологических процессов ЭГИ вытяжкиформовки деталей из тонколистовых и особо тонколистовых металлов иполучить образцы деталей.Объект исследования: ЭГИ вытяжка-формовка тонколистовых и особотонколистовых металлов.Предмет исследования: процессы ЭГИ вытяжки-формовки деталей из тонколистовых и особо тонколистовых металлов, предельное формоизменение заготовки.Методы исследования.

Исследования проводились с помощью комплексногоподхода: компьютерного моделирования и экспериментальных исследований.Компьютерное моделирование осуществлялось в КЭ программном комплексе LSDYNA с последующей обработкой результатов в постпроцессоре LS-PREPOST.5Экспериментальные исследования осуществлялись на установке Импульс АМК-10 игидравлическом прессе ПСУ-100.Достоверность положений обеспечена корректностью постановки задачисследования, использованием современных методов компьютерного моделированияс применением программного обеспечения, проверенного на мировом уровне.Осуществлена экспериментальная верификация результатов компьютерногомоделирования, а также по предлагаемой технологии экспериментально полученыряд образцов и деталей.Основные положения, выносимые на защиту:– Методика разработки в комплексе LS-DYNA компьютерных моделейпроцессов вытяжки-формовки тонколистовых и особо тонколистовых металлов,учитывающих импульсное нагружение, упругопластическое деформирование иупругую разгрузку заготовки при задании динамической кривой деформационногоупрочнения материала заготовки, контактного трения и взаимодействия заготовкис рельефом матрицы.– Результаты компьютерного моделирования: влияние скоростей деформациина вид кривой деформационного упрочнения, уменьшение пружинения в сравнениисо штамповкой в жесткий инструментальный штамп, влияние схемы нагружения,складкообразования заготовки, анизотропии механических свойств, а такжеосновных технологических параметров на процессы традиционной иинтенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки.– Экспериментальные исследования процессов традиционной иинтенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовых и особотонколистовых металлов.– Экспериментальное получение динамических диаграмм предельныхдеформаций ряда тонколистовых и особо тонколистовых металлов.– Технология интенсифицированной электрогидроимпульсной тонколистовойвытяжки-формовки с дополнительным использованием ресурса пластичностифланца.Научная новизна работы:1.