Диссертация (1143892), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При правильном проектировании процесса ЭГИ вытяжкаформовка позволяет увеличить производительность труда, повысить качествоизготавливаемых деталей и снизить их себестоимость в сравнении с вытяжкойформовкой в жесткий инструментальный штамп. Кроме того, ЭГИ методысравнительно легко поддаются интенсификации.Однако, применение ЭГИ технологии не исключает появления бракаполностью. При ЭГИ вытяжке-формовке тонколистовых металлов возможноскладкообразование на фланце заготовки, фестонообразование и односторонняяутяжка, а также недоштамповка рельефа матрицы при недостаточном уровнеэнергии, отскок и обратный прогиб купольной части и нарушение сплошностиматериала заготовки при передозировке энергии.ЭГИ метод является сложным процессом, который комплексно зависит отмножества факторов, таких как геометрия разрядной камеры и электроднойсистемы, свойства передающей среды, геометрия заготовки и свойства еематериала и др.
С учетом высоких скоростей, характерных для ЭГИ процесса,экспериментальные исследования, при которых зачастую требуется настройкапараметров нагружения или изменение технологической оснастки, являютсятрудоемкими, затратными по времени и экономически неэффективными.Ускорение и удешевление подготовки производства деталей возможно прииспользованиикомпьютерногомоделирования,котороепозволяетпрогнозировать вероятность возникновения брака и рассчитывать критическиепараметрыисследуемогопроцесса.Использованиесовременныхвычислительных средств для проектирования новых технологических процессов7позволит значительно снизить затраты ресурсов и времени. Компьютерныерасчеты позволят подобрать оптимальные параметры процесса, в результате чегоколичество необходимых натурных экспериментов снизится до двух: дляверификации разработанной модели и для подтверждения работоспособностинового технологического процесса.В связи с этим компьютерное моделирование в конечно-элементномпрограммном комплексе процесса ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовыхметаллов, а также разработка научно-обоснованных рекомендаций дляпромышленного применения технологических процессов ЭГИ вытяжкиформовки тонколистовых металлов, которые обеспечат снижение трудоемкостипроизводства деталей и проектирования новых ЭГИ технологий, являетсяактуальной научной задачей.Объект исследования: ЭГИ вытяжка-формовка тонколистовых и особотонколистовых металлов.Предмет исследования: процессы ЭГИ вытяжки-формовки и предельногодеформирования деталей из тонколистовых и особо тонколистовых металлов.Методыисследования.Исследованияпроводилисьспомощьюкомплексного подхода: компьютерного моделирования и экспериментальныхисследований.
Компьютерное моделирование осуществлялось в конечноэлементном программном комплексе LS-DYNA с последующей обработкойрезультатов в постпроцессоре LS-PREPOST. Экспериментальные исследованияосуществлялась на установке Импульс АМК-10 и гидравлическом прессе ПСУ100.Достоверность положений обеспечена корректностью постановки задачисследования,использованиемсовременныхметодовкомпьютерногомоделирования с применением программного обеспечения, проверенного намировом уровне. Осуществлена экспериментальная верификация результатовкомпьютерногомоделирования,атакжепопредлагаемойэкспериментально получены ряд образцов и деталей.технологии8Основные положения, выносимые на защиту:– Методика разработки компьютерных моделей в комплексе LS-DYNAпроцессов вытяжки-формовки тонколистовых и особо тонколистовых металлов,учитывающих импульсное нагружение и упругопластическое деформированиезаготовки при задании динамической кривой деформационного упрочненияматериала заготовки, контактного трения и взаимодействия заготовки срельефом матрицы.–Результатыкомпьютерногомоделирования:влияниескоростейдеформации на вид кривой деформационного упрочнения, уменьшениепружинения в сравнении со штамповкой в жесткий инструментальный штамп,влияние схемы нагружения, складкообразования заготовки, анизотропиимеханических свойств, формы матрицы, а также основных технологическихпараметров на процессы традиционной и интенсифицированной ЭГИ вытяжкиформовки.–Экспериментальныеисследованияпроцессовтрадиционнойиинтенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовых и особотонколистовых металлов.–Экспериментально-расчетнаяметодикаполучениядинамическихдиаграмм предельных деформаций тонколистовых и особо тонколистовыхметаллов.– Экспериментальное получение динамических диаграмм предельныхдеформаций ряда тонколистовых и особо тонколистовых металлов.–Технологияинтенсифицированнойэлектрогидроимпульснойтонколистовой вытяжки-формовки с дополнительным использованием ресурсапластичности фланца.Научная новизна работы:1.
В рамках КЭ комплекса LS-DYNA разработаны компьютерные моделипроцессов традиционной и интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовкитонколистовых и особо тонколистовых металлов, учитывающие импульсное9нагружение, упругопластическое деформирование и упругую разгрузкузаготовки при задании динамической кривой деформационного упрочненияматериала заготовки, контактного трения и взаимодействия заготовки срельефом матрицы.2. Предложена и апробирована универсальная зависимость давления отвремени, с помощью которой возможно задание параметров нагрузки прикомпьютерном моделировании импульсных процессов.3.Установленовлияниескоростейдеформациинавидкривойдеформационного упрочнения, показано уменьшение пружинения в сравнениисо штамповкой в жесткий инструментальный штамп, влияние схемынагружения, складкообразования, анизотропии механических свойств, а такжеосновныхтехнологическихпараметровнапроцессытрадиционнойиинтенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки.4.
Разработана экспериментально-расчетная методика получения диаграммпредельных деформация тонколистовых и особо тонколистовых металлов.5. Интенсифицированный процесс ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовыхи особо тонколистовых металлов.Практическая значимость:1. Разработана методика проектирования технологических процессов ЭГИвытяжки-формовки на основе разработанных компьютерных моделей.2. Разработана методика получения динамических диаграмм предельныхдеформаций (FLD) и получены FLD для ряда тонколистовых и особотонколистовых металлов.3. Разработана технология интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовкитонколистовых и особо тонколистовых металлов.4.
Сформулированы научно-обоснованные технологические рекомендациидля промышленного применения процессов ЭГИ вытяжки-формовки деталей изтонколистовых металлов.10Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались иобсуждались на следующих научно-практических конференциях: научнопрактическая конференция с международным участием XLII «Неделя наукиСПбГПУ», Санкт-Петербург, 02 – 07 декабря 2013 г.; Форум с международнымучастием XLIII «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, 01 – 06 декабря2014 г.; форум с международным участием XLIV«Неделя науки СПбПУ», СанктПетербург, 30 ноября – 05 декабря 2015 г.; научно-практическая конференция смеждународным участием XLV «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург,14 – 19 ноября 2016 г.; научно-практическая конференция с международнымучастием XLVI «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, 13 – 19 ноября2017 г.; 7-ая международная научно-практическая конференция "Современноемашиностроение: наука и образование", Санкт-Петербург, 29 – 30 мая 2018 г.;национальный научный форум с международным участием XLVII «Неделянауки СПбПУ», Санкт-Петербург, 19 – 24 ноября 2018 г.Публикации.
Основные результаты диссертации отражены в 17 работах, 5из которых включены в перечень ВАК РФ, 1 работа – в базу SCOPUS.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,4 глав, заключения, списка литературы из 134 наименований. Работа изложенана 176 страницах печатного текса, содержит 110 рисунков, 16 таблиц, 8приложений. Общий объем 207 страниц.11ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗТОНКОЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯВ настоящее время известно множество способов изготовления деталей изтонколистовых материалов, в том числе литье под давлением [98], механическаяобработка [95], а также метод вакуумного осаждения металлов [55].Литье считается одним из простейших способов получения деталей [81],отличительной особенностью которого является наличие песчаной илиметаллической формы, куда подается расплавленный металл.
Применениеизбыточного давления облегчают заполнение жидким металлом кокиля илиформы [112], однако быстрый отвод теплоты от расплава стенками существеннозатрудняет получение тонкостенных отливок. Минимальная толщина стенкидетали, которую можно изготовить при помощи литья под давлением, составляет0.5 мм, а полученная деталь отличается неравномерностью механических свойстви требует трудоемких финишных операций, таких как выбивка, обрубка, очисткаи зачистка отливок [81].Еще один способ получения осесимметричных тонкостенных деталей –механическая обработка.
Данный способ позволяет изготавливать детали самыхразных форм, но при этом характеризуется высокой трудоемкостью изначительным отходом металла в стружку [112], что делает применение методацелесообразным только в единичном и опытном производстве.Один из новейших и высокотехнологичных методов получения деталей изособо тонколистовых металлов и фольг – метод вакуумного осаждения металлов[87, 114] заключается в переводе металла из жидкой фазы в газообразную ипереносе жидких частиц в вакууме на поверхность подложки с последующимзатвердеванием.
Промышленное применение данного метода возможно толькопри использовании современного вакуумного оборудования и сложнойгерметичнойаппаратуры,посколькусоздаваемыйвакуумнапрямуювоздействует на чистоту осаждаемого металла и физические свойстваизготавливаемых пленок [43]. Метод вакуумного осаждения позволяет получать12фольгу толщиной менее 20 мкм [79], а также в некоторых случаях пленкитолщиной 0.1 – 0.5 мкм [104], но их структура отличается рыхлостью ипористостью [105], а качество деталей падает из-за хрупкости материала,снижения механической и усталостной прочности [91].Перечисленные выше методы характеризуются высокими трудозатратами,значительными расходами на материал или оборудование.
В современноммашиностроении существуют процессы изготовления деталей из тонкостенныхматериалов, позволяющие экономить материал, повышать производительностьи снижать затраты при их реализации, а также интенсифицированные процессыобработки металлов давлением, для которых характерны значительнаяконцентрация энергии, высокие скорости деформирования и краткосрочноевремя воздействия на обрабатываемую заготовку.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
