Диссертация (1026269), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Микроструктура образцов из сплава ВТ6, закаленных сразличной температуры823.3.Идентификация реологической модели сплава ВТ6 при горячейобработке давлением3.3.1. Планирование экспериментаДля идентификации реологической модели сплава ВТ6 при горячейобработке давлением в качестве факторов варьирования были выбранытемпература испытания и средняя скорость деформации (Таблица 3). Исходя извозможных температурно-скоростных условий деформации сплава ВТ6 былразработан полнофакторный план эксперимента 14х15//20 (Таблица 4).Деформация осуществлялась с постоянной скоростью деформирования,которая определялась по формуле:исп=гдеисп,(3.3)– заданная скорость деформации.Деформация осуществлялась до истинной степени деформации 1,2.
Путьдеформации при испытании на сжатия с постоянной скоростью деформированиянезначительно отличался от пути деформирования с постоянной скоростьюдеформации (Рисунок 3.11). Относительное отклонение не превышало 18%(Рисунок 3.13). Скорость деформации при испытании с постоянной скоростьюдеформирования отличалась от заданной не более чем в 2 раза (Рисунок 3.12).83Истиная деформация1.51.2510.750.5Постоянная скорость деформацииПостоянная скорость деформирования0.250012345678910111213Перемещение, ммРисунок 3.11.
Путь деформирования прид=Отн. отклонение2015105000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.21.11.2Истинная деформацияРисунок 3.12. Отклонение от пути деформации прид=Отн. скорость деформации21.510.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91Перемещение, ммРисунок 3.13. Относительная скорость деформации прид=84Таблица 3.Уровни факторов для идентификации реологической модели сплава ВТ6Уровниварьирования80086092098010400,010,1150Варьируемые факторыТемпература испытания, °CСредняя скорость деформации, с-1Таблица 4.План эксперимента 14х15//20 идентификации реологической модели сплава ВТ6№,п/п12345678910T, °C, с-18008008008008608608608609209200,010,11500,010,11500,010,1№,п/п11121314151617181920T, °C, с-192092098098098098010401040104010401500,010,11500,010,11503.3.1.
Результаты испытанийВнешнийвидобразцовпослеиспытанийпредставленРисунках 3.14 и 3.15.Рисунок 3.14. Внешний вид образцов из сплава ВТ6после деформации,= 800 … 920° ,= 0,01 … 1сна85Рисунок 3.15. Внешний вид образцов из сплава ВТ6после деформации,= 800 … 1040° ,= 50сДиаграммы испытаний представлены на Рисунках 3.16-3.21.Сила, кН1510500,01 1/с0,1 1/с1 1/с0246Перемещение, ммРисунок 3.16.
Диаграмма испытания при T=800 °С10Сила, кН8640,01 1/с0,1 1/с1 1/с200246Перемещение, ммРисунок 3.17. Диаграмма испытания при T=860 °С865Сила, кН4320,01 1/с0,1 1/с1 1/с100246Перемещение, ммРисунок 3.18. Диаграмма испытания при T=920 °С5Сила, кН4320,01 1/с0,1 1/с1 1/с100246Перемещение, ммРисунок 3.19. Диаграмма испытания при T=980 °С4Сила, кН320,01 1/c0,1 1/с1 1/с100246Перемещение, ммРисунок 3.20. Диаграмма испытания при T=1040 °С87Сила, кН6040800 °С860 °С920 °С980 °С1040 °С2000510Перемещение, ммРисунок 3.21. Диаграмма испытания при при= 50сФактическая скорость деформирования при испытаниях со скоростьюдеформирования от 0,01 до 0,1 с-1 совпадала с заданной на всем путидеформирования (Рисунок 3.22).
Фактическая скорость деформирования прииспытаниях со скоростью деформирования 1 с-1 имеет участки разгона иторможения (Рисунок 3.24). Фактическая скорость деформирования прииспытаниях со скоростью деформирования 50 с-1 значительно отличается отзаданной (Рисунок 3.25), что обуславливается особенностями конструкциииспытательной машины Gleeble-3800 и временем испытаний, равным 25 мс.Скорость, мм/с0.060.05230.05800 °С860 °С920 °С980 °С1040 °С0.040.030.020246Перемещение, ммРисунок 3.22.
Скорость деформирования при= 0,01с880.60.5233Скорость, мм/с0.50.4800 °С860 °С920 °С980 °С1040 °С0.30.20.100246Перемещение, ммРисунок 3.23. Скорость деформирования при= 0,1с6Скорость, мм/с5.2334800860 °С920 °С980 °С1040 °С200246Перемещение, ммРисунок 3.24. Скорость деформирования при= 1сСкорость, мм/с800600800 °С523.3860 °С920 °С980 °С1040 °С40020000510Перемещение, ммРисунок 3.25. Скорость деформирования при= 50с893.3.2. Методика инверсного анализа полученных результатовДля определения кривых текучести при повышенных температурахнеобходимоучитыватьнеоднородностьдеформации,тепловойэффектдеформации и трение.
Наиболее эффективным методом является инверсныйанализ.При проведении инверсного анализа задавались параметры режимадеформирования, соответствующие проведению экспериментов. Начальнаятемпература заготовки считалась постоянной по объему. Расчетная скоростьдеформирования соответствовала реальной скорости деформирования прииспытаниях.Методика инверсного анализа для определения кривой текучести приодной температуре была разработана Cho и Altan [49].
Для использования даннойметодики при определении семейства кривых течения для различныхтемпературно-скоростных условий деформации была проведена ее доработка.Семейство кривых течения задается в табличном виде. Целевой функциейявляется следующее выражение:=где11−,–количество кривых течения;–число точек, аппроксимирующих кривую течения;–экспериментально определенная сила в точке, Н;( )–(3.4)рассчитанная сила в точке, Н.Для минимизации целевой функции используется алгоритм (Рисунок 3.26)и оптимизатор, например, на основе метода Нелдера-Мида.90Начальные кривые течения и графики силыМодификация кривых теченияРасчет МКЭЭкспорт графиков силыРасчет целевой функции FНетF<εКривые течения определеныРисунок 3.26.
Блок-схема алгоритма определения кривых теченияс использованием инверсного анализа3.3.3. Реологическая модель сплава ВТ6Кривые течения сплава ВТ6, полученные в результате инверсного анализа,представлены на Рисунках 3.27-3.30.Напряжение течения, МПа250800800°С860860°С920920 °С980980°С10401040°С20015010050000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1Истинная деформацияРисунок 3.27. Реологическая модель сплава ВТ6 при= 0,01с1.291Напряжение течения, МПа400800800°С860860 °С920920°С980980°С10401040°С300200100000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2Истинная деформацияРисунок 3.28.
Реологическая модель сплава ВТ6 при= 0,1сНапряжение течения, МПа500800800°С860860°С920920°С980980°С10401040°С400300200100000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.11.2Истинная деформацияРисунок 3.29. Реологическая модель сплава ВТ6 при= 1сНапряжение течения, МПа800800800°С860860°С920920°С980980°С10401040°С600400200000.10.20.30.40.50.60.70.80.91Истинная деформацияРисунок 3.30. Реологическая модель сплава ВТ6 при= 50с1.11.2923.3.4. Верификация реологической модели сплава ВТ6Для верификации реологической модели сплава ВТ6 построены расчетныеграфики силы (Рисунки 3.31-3.36).
Треугольниками показаны графики силы,полученные экспериментально. Ошибка расчета силы деформирования непревышает 10% для скоростей деформации от 0,01 до 1 с-1 и 21,5% для скоростидеформации 50 с-1.20Сила, кН15100,01 1/c0,1 1/с1 1/с500246Перемещение, ммРисунок 3.31. Верификация реологической модели сплава ВТ6 при T=800 °С10Сила, кН8640,01 1/c0,1 1/с1 1/с200246Перемещение, ммРисунок 3.32. Верификация реологической модели сплава ВТ6 при T=860 °С93Сила, кН64200,01 1/c0,1 1/с1 1/с0246Перемещение, ммРисунок 3.33. Верификация реологической модели сплава ВТ6 при T=920 °С6Сила, кН54320,01 1/c0,1 1/с1 1/с100246Перемещение, ммРисунок 3.34.
Верификация реологической модели сплава ВТ6 при T=980 °С5Сила, кН4320,01 1/c0,1 1/с1 1/с100246Перемещение, ммРисунок 3.35. Верификация реологической модели сплава ВТ6 при T=1040 °С94Сила, кН6040800 °С860 °С920 °С980 °С1040 °С20002468101214Перемещение, ммРисунок 3.36. Верификация реологической модели сплава ВТ6 при3.4.= 50сОпределение фактора трения сплава ВТ6 с инструментомДля определения фактора трения использовался метод осадки кольца,предложенный Мейлом и Кокрофтом [98; 99].Метод осадки кольцевого образца заключается в сжатии образцакольцевой формы плоскими бойками.
Изменение внутреннего диаметра призаданнойстепенидеформацииопределяетсяфакторомтрениямеждуповерхностью заготовки и инструмента. Если фактор трения равен нулю, кольцобудет деформироваться без искажения формы, и радиальная скорость каждойточки кольца будет пропорциональна расстоянию от оси. При наличии трениябудет наблюдаться искажение внутренней и наружной боковой поверхностикольца, а при аналогичной деформации наружный и внутренний диаметры будутменьше, чем без трения. С увеличением сил трения металлу для течения наружуот оси необходимо затрачивать значительную энергию, поэтому часть будет течьвнутрь. Соответственно, чем больше будут силы трения, тем меньше внутреннийдиаметр кольца.Для определения фактора трения обычно сравнивают внутренний диаметрдеформированного на 50% кольца с эталоном, полученным тем или инымобразом. Широкое применение нашли номограммы для различных соотношений95начальных размеров колец.
Существующие номограммы для определенияфактора трения строились методом верхней оценки или методом линийскольжения [158]. Так как при решении данными методами принимаютмножество допущений (например, не учитывают искажение формы цилиндра),то точность определения фактора трения невысока. Более точно определитьфактор трения можно при помощи инверсного анализа, который заключается вварьировании фактором трения при расчете задачи каким-либо теоретическимметодом до тех пор, пока геометрические размеры (или другие параметры) несовпадутсполученнымиэкспериментально.Чемадекватнеебудеттеоретический расчет, тем более точное значение фактора трения может бытьполучено. В настоящее время широко применяется метод конечных элементов,который позволяет учитывать нелинейный характер зависимости сопротивлениядеформации от температуры, деформации и скорости деформации, тепловойэффект деформации, неоднородность деформации и т.д.
Блок-схема алгоритмаопределения фактора трения представлена на Рисунке 3.37.Передиспытаниемторцыобразцовибойковобезжиривались(образцы 1, 2), либо на них наносился слой смазочного вещества в виде порошка:пластинчатого графита (образцы 3, 4) или дисульфида вольфрама (образцы 5, 6).Внешний вид кольцевого образца перед испытанием представлен наРисунке 3.38.МоделированиеРасчетнаягеометриянетm0ИзмереннаягеометрияΔ<0,05даm найденоРисунок 3.37. Блок-схема алгоритма определения фактора трения96Рисунок 3.38. Внешний вид кольцевых образцов до деформацииНагрев осуществлялся до 920 °C со скоростью нагрева 60 °С в минуту.После выдержки в 10 минут осуществлялось деформирование в изотермическихусловиях со скоростью 5 мм в минуту до конечной высоты 2 мм. Внешний видобразцов после деформации представлен на Рисунке 3.39.Рисунок 3.39.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
