Тульский государственный университет, Тула, Россия

А. В. Черняев, профессор кафедры механики и процессов пластического формоизменения, докт. техн. наук, эл. почта: sovet01tsu@rambler.ru

Российский университет транспорта (МИИТ), Москва, Россия.
+В. Н. Чудин, профессор кафедры сопротивления материалов и строительной механики, профессор, докт. техн. наук

Предложены соотношения для расчета режимов технологии последующей операции комбинированной вытяжки с нагревом заготовок из высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов. В процессе деформирования происходит как упрочнение материала, так и его разупрочнение, что связано с проявлением вязких свойств (ползучестью). В условиях изотермического деформирования материал заготовки принимают вязкопластическим, деформационное состояние сопровождается релаксацией напряжений, которая тем больше, чем меньше скорость операции. Принято, что расчетная схема вытяжки состоит из области изгиба стенки заготовки при входе в матрицу, конической области и области утонения стенки в вытяжном зазоре матрицы. Деформация происходит также на поверхности разрыва скорости при переходе заготовки с конуса матрицы на вытяжной поясок. Учтено трение на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Получены аналитические соотношения для оценки мощности пластической деформации, силы и повреждаемости материала заготовки при изотермической комбинированной вытяжке на конической матрице. Удельная сила операции определена с использованием основного энергетического уравнения, устанавливающего баланс мощностей внешних и внутренних сил. Повреждаемость материала заготовки оценена в соответствии с энергетическим критерием механики разрушения. На основе полученных соотношений выполнены расчеты удельной силы и повреждаемости материала на последующей операции изотермической комбинированной вытяжки цилиндрических изделий из алюминиевого и титанового сплавов при температурах обработки 450 и 850 ^оС соответственно в зависимости от скорости перемещения инструмента. Установлено, что в диапазоне скоростей от 5 до 100 мм/мин исследуемые материалы проявляют вязкие свойства, и снижение скорости вытяжки способствует уменьшению технологической силы и повреждаемости материала заготовки.

1. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т. 4: Листовая штамповка / Под ред. Е. И. Семенова. – М. : Машиностроение, 2010. – 732 с.
2. Типалин С. А., Шаталов Р. Л., Белоусов В. Б. Штамповка вытяжкой осесимметричных деталей из латунных листов с регламентируемым утонением // Цветные металлы. 2022. № 3. С. 91–95.
3. Сидельников С. Б., Бер В. И., Лопатина Е. С., Ворошилова М. В. Разработка способа получения тонкостенных деталей сферической формы из алюминиевого сплава 1580 // Цветные металлы. 2023. № 7. С. 83–89.
4. Pushkar Tiwari, Akshay Rathore, Mohan G. Bodkhe. Factors affecting the deep drawing process – A review // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 56, Part 5. P. 2902–2908. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.10.189
5. Ikumapayi O. M., Afolalu S. A., Kayode J. F., Kazeem R. A., Akande S. A concise overview of deep drawing in the metal forming operation // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62, Part 6. P. 3233–3238. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.221
6. Нечепуренко Ю. Г. Перспективные технологии изготовления цилиндрических изделий. – Тула : ТулГУ, 2001. – 263 с.
7. Валиев С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов. – М. : Машиностроение, 1973. – 176 с.
8. Платонов В. И., Чудин В. Н. Комбинированная вытяжка с нагревом в радиальной матрице // Технология машиностроения. 2023. № 11. С. 17–20.
9. Чудин В. Н., Платонов В. И. Вытяжка с утонением при вязкопластическом деформировании анизотропного материала // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2023. № 2 (145). С. 73–82.
10. Чудин В. Н., Черняев А. В., Тесаков Д. М. К расчету напряжений при вытяжке анизотропного вязкопластичного материала // Цветные металлы. 2021. № 5. С. 84–88.
11. Takalkar A. S., Chinnapandi L. B. M. Deep drawing process at the elevated temperature: A critical review and future research directions // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2019. Vol. 27. P. 56–67. DOI: 10.1016/j.cirpj.2019.08.002
12. Яковлев С. С. и др. Изотермическое формоизменение анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести. – М. : Машиностроение, 2009. – 412 с.
13. Голенков В. А. и др. Теория обработки металлов давлением. – М. : Машиностроение, 2013. – 441 с.
14. Ma Z., Ji H., Huang X., Xiao W., Tang X. Research on high temperature stamping forming performance and process parameters optimization of 7075 aluminum alloy // Materials. 2021. Vol. 14. 5485. DOI: 10.3390/ma14195485
15. Jinyu Hou, Peiran Deng, Sujing Wang, Hui Xu, Yongze Shi. Study on formability and microstructure evolution of hot deep drawing manufactured 7005 aluminum alloy sheet metal // Materials Today Communications. 2023. Vol. 36. 106794. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.106794
16. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. – Екатеринбург : Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. – 836 с.
17. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. – 592 с.
18. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – М. : Юрайт, 2020. – 402 с.
19. Двайт Г. Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. – М. : Наука, 1973. – 228 с.
20. Пасынков А. А., Романов П. В., Нуждин Г. А. Горячая высадка осесимметричных заготовок из титановых сплавов // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 72–77.
21. Чудин В. Н., Пасынков А. А. Изотермическое прессование в конической матрице релаксирующего материала // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024. № 5. С. 9–13.
22. Черняев А. В., Чудин В. Н. Верхнеграничный расчет изотермической осадки кольцевой заготовки // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025. № 2. С. 23–29.
23. Черняев А. В., Трегубов В. И., Коротков В. А., Корнюшина М. В. Экспериментальные исследования изотермической отбортовки заготовок с наклонным фланцем // Цветные металлы. 2025. № 3. С. 56–61.
24. Пасынков А. А., Борискин О. И., Ларин С. Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 80–84.
25. Ларин С. Н., Бессмертная Ю. В. Горячее деформирование корпусных заготовок в изотермических условиях // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024. № 6. С. 21–28.