close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336135

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 135
(13)
C2
(51) МПК
B21D 5/00 (2006.01)
B21D 11/00 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006105269/02, 20.02.2006
(72) Автор(ы):
Горбач Владимир Дмитриевич (RU),
Куклин Олег Сергеевич (RU),
Левшаков Валерий Михайлович (RU),
Попов Василий Иванович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
20.02.2006
(43) Дата публикации за вки: 20.09.2007
Адрес дл переписки:
198095, Санкт-Петербург, ул. Промышленна , 7,
ФГУП "ЦНИИТС", первому заместителю
генерального директора В.В.Венкову
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ И КРИТЕРИЕВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ
2 3 3 6 1 3 5
R U
наибольшего утонени заготовки, увеличенную на
значение превышени интенсивности деформации.
При этом максимально допустимую суммарную
деформацию принимают равной минимальному
значению равномерного относительного удлинени материала, определенному соотношением из
стандартных
испытаний
на
раст жение
п тикратных образцов, а при определении
минимально допустимых радиусов гибки учитывают
упругую
составл ющую.
Расшир ютс технологические возможности и повышаютс ресурсосбережени . 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относитс к обработке металлов
давлением и может быть использовано при
определении предельно допустимых граничных
условий. Образец подвергаетс стандартным
испытани м на изгиб и раст жение, а величину
максимально возможной деформации материала
заготовки определ ют по величине суммарной
деформации,
включающей
деформацию
от
создани условно-цилиндрической кривизны с
наибольшим
относительным
радиусом
и
деформацию,
составл ющую
половину
2 3 3 6 1 3 5
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2200639 С2, 20.03.2003. RU 2200639
С1, 30.09.1994. US 5092151 А1, 03.03.1992.
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное унитарное
предпри тие "Центральный научноисследовательский институт технологии
судостроени " (ФГУП "ЦНИИТС") (RU)
R U
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 336 135
(13)
C2
(51) Int. Cl.
B21D 5/00 (2006.01)
B21D 11/00 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006105269/02, 20.02.2006
(72) Inventor(s):
Gorbach Vladimir Dmitrievich (RU),
Kuklin Oleg Sergeevich (RU),
Levshakov Valerij Mikhajlovich (RU),
Popov Vasilij Ivanovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 20.02.2006
(43) Application published: 20.09.2007
(54) METHOD OF DETERMINATION OF BOUNDARY CONDITIONS AND CRITERIA OF METAL
exceeding. At that maximum permissible total
deformation is accepted as equal to minimum value
of uniform relative extension of material, which
is determined by ratio from standard tests for
stretching of quintuple samples, and elastic
component is considered in determination of
minimum permissible radiuses of bending.
EFFECT: expansion of technological resources
and increase of resource saving.
9 cl, 5 dwg, 2 ex
R U
2 3 3 6 1 3 5
(57) Abstract:
FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: sample undergoes standard tests
for bending and stretching, and value of maximum
possible
deformation
of
billet
material
is
determined according to the value of total
deformation
that
includes
deformation
from
creation
of
conventionally-cylindrical
curvature
with the largest relative radius and deformation
that makes half of billet largest thinning,
increased by value of deformation intensity
Страница: 2
EN
C 2
C 2
PARTS MOLDING
2 3 3 6 1 3 5
(73) Proprietor(s):
Federal'noe gosudarstvennoe unitarnoe
predprijatie "Tsentral'nyj nauchnoissledovatel'skij institut tekhnologii
sudostroenija" (FGUP "TsNIITS") (RU)
Mail address:
198095, Sankt-Peterburg, ul. Promyshlennaja,
7, FGUP "TsNIITS", pervomu zamestitelju
general'nogo direktora V.V.Venkovu
R U
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к обработке металлов давлением, а именно к определению
предельно допустимых радиусов гибки, утонений и других граничных условий и их
критериев формообразовани различными видами гибки и правки заготовок из
металлических листов, профилей и панелей.
Величины предельно допустимых радиусов гибки обычно определ ют по суммарным
деформаци м при комплексном учете физико-механических свойств заготовок, их
геометрии и размеров, разновидностей деформировани , общих закономерностей и
жесткости напр женно-деформированного состо ни в деформируемом металле с учетом
р да допущений, применимость которых не всегда оправдываетс , например, дл высокопрочных сталей и легких сплавов (см. Куклин О.С. Теори и расчет холодной гибки
высокопрочных сталей и сплавов. Л., ЦНИИ «Румб», 1982).
Аналогами за вл емого изобретени вл ютс следующие патенты РФ: №№1827306,
2020013, 2102170, 2111073, 2200639 и др.
Определение граничных условий и, в частности, предельно допустимых параметров
деформировани обычно производитс в относительных деформаци х и радиусах по
отношению к начальной толщине или высоте заготовок, исход из следующих граничных
условий: сохранение сплошности, механических свойств материала заготовки, допустимого
утонени и устойчивости пластинчатых элементов заготовок. Однако указанные способы
определени граничных условий деформировани стро тс на закономерност х процессов,
не учитывающих всю сложность, комплексность и многообразие напр женнодеформированных состо ний, например не учитываютс : упрочнение металла заготовок,
повышенное пружинение или локализаци деформации.
Некоторые недостатки примен емых способов определени свойств и граничных
условий деформировани металлических материалов устран ютс в способе,
заключающемс в упругопластическом воздействии на образец с построением машинной
диаграммы усилие - перемещение и сравнение с расчетными диаграммами. При этом
силовое воздействие осуществл ют путем свободного изгиба образца цилиндрическим или
сферическим пуансоном (а.с. №1827306 и патент РФ №2020013).
Наиболее близким к за вл емому изобретению вл етс «Способ определени граничных условий формообразовани гнутых металлических деталей» (патент РФ
№2200639), который прин т за прототип. Этот способ включает силовое
упругопластическое воздействие на образец материала заготовки и построение эпюры
деформаций. При этом испытываемый образец материала подвергают стандартным
испытани м на изгиб и раст жение, а величину максимально возможной деформации
материала заготовки определ ют по величине суммарной деформации, включающей
деформацию от создани условно-цилиндрической кривизны с наибольшим заданным
относительным радиусом и деформацию, составл ющую половину наибольшего утонени заготовки, увеличенную на значение превышени интенсивности деформации. При этом
наибольший заданный относительный радиус кривизны имеет определенный запас
(пор дка 15%), а величину допустимой суммарной деформации устанавливают не более
минимального значени относительного удлинени , определ емого путем стандартных
испытаний на раст жение п тикратных образцов.
Однако указанное определение допускаемых параметров деформировани по прототипу
недостаточно универсально дл различных способов формообразовани , например при
нем не учитываетс получаемое пружинение металла и локализаци деформации, а кроме
того, необходимо изготовление специальных образцов с проведением их испытаний на
изгиб.
Задачей насто щего изобретени вл етс ресурсосбережение при проведении
процессов формообразовани металлических деталей.
Техническим результатом, который обеспечиваетс изобретением и за счет которого
решаетс указанна задача, вл етс расширение областей использовани аналитических
методов определени граничных условий деформировани , например, дл новых способов
формообразовани , в том числе последовательно-локального и ротационно-локального
Страница: 3
DE
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
деформировани (ПЛД и РЛД), а также формообразовани заготовок сложной
конфигурации.
Указанный технический результат достигаетс за счет использовани следующих
научно-технических закономерностей и зависимостей.
Так, в предлагаемом способе при определении параметров упругопластического
деформировани отказались от р да общеприн тых допущений, что особенно важно при
гибке высокопрочных сталей и сплавов в широком диапазоне размеров и форм изгибаемых
деталей. Это стало возможным в результате фундаментальных и прикладных
исследований, проведенных за последние 5 лет во ФГУП «ЦНИИТС» по различным
федеральным целевым программам, таким как «Исследовани и разработки по
приоритетным направлени м развити науки и техники гражданского назначени »,
«Национальна технологическа база» (НИР «Гибка», «Форма», «Формообразование»,
«Давление», «Бирюза» и др.).
В указанных исследовани х при анализе процессов формообразовани многообразных
получаемых форм и размеров заготовок было установлено, что при использовании
общеприн той гипотезы начальных размеров получаютс достаточно большие отклонени от фактических данных. Поэтому при анализе процессов формообразовани необходимо
учитывать геометрическую и физическую нелинейность самих деталей и основных
параметров выполн емых процессов. В то же врем при отказе от указанной гипотезы
возможен учет пружинени металла, при котором пластический изгиб сопровождаетс большими угловыми и относительными перемещени ми, что особенно важно дл высокопрочных сталей и легких сплавов.
При определении граничных условий формообразовани предложенным способом
комплексно учитываютс следующие закономерности и параметры, которыми обычно
ранее пренебрегали:
- распространение контактного эффекта от нагрузки (принцип Сен-Венана), которое
существенно отличаетс при пластических деформаци х от распространенной
закономерности Герца-Бел ева;
- локализаци деформации заготовки при изгибе на малые радиусы;
- радиальные и аксиальные напр жени от взаимного нажати волокон металла при
изгибе;
- вли ние масштабного фактора и учет вли ни частей заготовок, наход щихс вне зоны
деформировани , на распространение и локализацию деформации;
- передвижение заготовки в процессе деформировани и трение заготовки по оснастке;
- большой разброс исходных механических свойств материала заготовок, который в
предлагаемом способе учитываетс статистическими данными, полученными на основе
многолетней производственной практики;
- малоцикловое нагружение материала в процессах деформировани ;
- наличие сварных швов в заготовках;
- возможности новых процессов формообразовани методами последовательнолокального и минисилового ротационно-локального деформировани (ПЛД и РЛД).
Отмеченные особенности формообразовани заготовок учтены в предлагаемом способе
определени параметров граничных условий формообразовани , в том числе и дл использовани ротационно-локального формообразовани . При этом предлагаемый способ
можно использовать нар ду с проведением компьютерного моделировани процессов,
например, с применением современных программных комплексов типа «ANSYS».
Новые отличительные признаки предлагаемого способа заключаютс в следующем.
В величине суммарной деформации учитывают упругую составл ющую (чем обычно
ранее пренебрегали при определении минимально допустимых радиусов гибки),
определ емую соотношением относительного изгибающего момента с учетом действи контактных напр жений к наибольшему относительному радиусу пластического изгиба, при
котором напр жени достигают предела текучести материала заготовки детали, а именно:
Страница: 4
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
где m - относительный изгибающий момент, завис щий от радиуса изгиба заготовки
марки материала и схемы деформировани (см. Куклин О.С. и др. Современные средства
технологического оснащени корпусообрабатывающих цехов. Часть 1., Л., ЦНИИ «Румб»,
1985 г.);
- наибольший радиус пластического изгиба, где ?т и Е - соответственно
предел текучести и модуль упругости материала заготовки.
В среднем величина относительного изгибающего момента m колеблетс в пределах m=
1,5ч2,2, а величина rт (дл сталей и легких сплавов) rт=100ч700, причем ошибка в
определении суммарной деформации может составл ть до 15-40% в неблагопри тную
сторону.
В частном случае в величине суммарной деформации, в случае превышени равномерного относительного удлинени , необходимо учитывать локализацию
деформации, происход щую, как установлено в наших исследовани х, по закону
нормального распределени , при этом параметры распределени деформации изгиба на
наружной поверхности детали определ ют по распределению деформации раст жени стандартных п тикратных образцов на длине их п ти диаметров. Локализаци деформации
увеличивает суммарную деформацию до 50% в неблагопри тную сторону, что нужно
об зательно учитывать в указанном случае.
В другом частном случае за критерий граничного услови сохранени сплошности
детали (отсутствие трещин и расслоени при изгибе) принимают минимальное значение
относительного удлинени стандартного п тикратного образца, вырезанного из припуска
заготовки, или его можно брать из технических условий на поставку металла.
В еще одном частном случае за критерий граничного услови сохранени исходных
свойств материала заготовки детали принимают среднестатистическое значение
равномерных относительных удлинений, полученных при стандартных испытани х на
раст жение стандартных п тикратных образцов ?р. Применение среднестатистических, а
не минимальных значений увеличивает величину суммарной деформации, но, учитыва ,
что локализаци деформации при этих деформаци х невелика, ухудшени механических
свойств в этих случа х практически не происходит.
В частном случае предыдущего при определении допустимой деформации граничного
услови сохранени исходных свойств материала заготовки детали за предельно
допустимый уровень суммарной деформации дл легких сплавов и стали повышенной
прочности с пределом текучести более 400 МПа принимают (из среднестатистических
данных) величину, равную половине минимального относительного удлинени стандартного п тикратного образца, ?5/2, а дл малоуглеродистых и низколегированных
сталей с пределом текучести менее или равным 400 МПа - величину, равную ?5-0,1, что
также соответствует среднестатистическим соотношени м (см. вышеупом нутую работу
Куклина О.С., с.66).
В следующем частном случае за критерий граничного услови начала потери
устойчивости пластинчатых элементов заготовок принимают деформацию условноцилиндрической детали равноценной толщины, определ емую по среднестатистическим
значени м предела текучести и модул упругости материала, а также условий заделки
свободных кромок заготовки, по ее поперечному сечению напротив центра площадки
контакта заготовки с нажимным элементом. Согласно вышеупом нутым исследовани м
критическое значение деформации сжати ?кр определ етс выражением:
50
где Ко - относительный модуль линейного упрочнени материала заготовки
Страница: 5
RU 2 336 135 C2
(принимаетс , например, по вышеуказанной публикации Куклина О.С.);
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
- (см. выше);
b1 и h1 - соответственно ширина и высота сечени сжатой части изогнутого
пластинчатого элемента;
- относительное смещение нейтральной оси деформации;
К3 - коэффициент, завис щий от вида опор (заделки) краев пластины по центру изгиба
(см. вышеупом нутую работу Куклина О.С., с.73): К3=2,5 - при свободной гибке; К3=6 - при
гибке в стесн ющих и ротационных устройствах; К3=7 - при плоских стесн ющих
устройствах.
В следующем частном случае за критерий граничных условий исключени малоциклового повреждени материала заготовки в процессах формообразовани с
циклическим воздействием изгибающих деформаций принимают результаты малоцикловых
испытаний стандартных образцов, имеющих хот бы одну поверхность исходной заготовки,
при этом дл процессов правки заготовок в многороликовых машинах используют данные
испытаний на знакопеременный изгиб, а при правке и гибке заготовок методами
последовательных локальных нажатий и ротационно-локальной раскатки - испытани на
отнулевое сжатие. При этом количество реализуемых циклов при правке N равно
где nпр - количество пропусков листа через машину, a nв произведению
количество ее рабочих валков, а при раскатке - количеству силовых проходов по
заготовке. Амплитуда деформации принимаетс по величинам суммарной деформации как
указано выше. Расчеты по указанным данным показывают, что наиболее жесткий уровень
малоциклового нагружени происходит при технологической правке в вальцах, при
этом N?36 циклическое повреждение металла практически не происходит, что
соответствует 7 проходам листа через 11-валковые вальцы.
В последнем частном случае при определении критериев граничных условий
формообразовани детали, имеющей сварные швы и подвергаемой пластическому
деформированию, исход т из вышеупом нутых характеристик механических свойств
материала сварных швов и околошовной зоны в заготовках детали, наход щихс в очагах
наибольшей суммарной деформации раст жени изгибаемой заготовки. Это
обеспечиваетс тем, что несмотр на равнопрочность сварных соединений с основным
металлом пластические свойства сварных швов и околошовной зоны могут быть
меньшими, чем у основного металла.
В насто щее врем при определении указанных граничных условий и критериев часто
используют компьютерное моделирование методом конечных элементов (за рубежом граничных элементов). Исход из вышеуказанных последних исследований, включа компьютерное моделирование методом конечных элементов (МКЭ), программное
обеспечение которых должно удовлетвор ть следующим критери м:
- дл раскрыти физической нелинейности процессов формообразовани аппроксимацию диаграмм так называемых истинных напр жений в пластической области
производ т степенной или кусочно-линейной зависимостью по среднестатистическим
значени м характеристик механических свойств, полученных из стандартных испытаний на
раст жение, преимущественно п тикратных образцов;
- решать контактные задачи с определением объемного напр женного
деформированного состо ни в изгибаемой заготовке;
- обеспечивать точность результатов при расчете напр женно-деформированного
состо ни не хуже 25% величин разброса исходных физико-механических свойств
материала заготовок;
- поддерживать геометрическую нелинейность процесса, исход из фактической формы
изгибаемой заготовки.
Страница: 6
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Отмеченные критерии вошли в разработанную во ФГУП «ЦНИИТС» инженерную
методику компьютерного моделировани (ГКЛИ-3210-051-2000), котора находитс в
апробации при исследовании процессов формообразовани разнообразных заготовок.
Способ определени граничных условий и критериев формообразовани металлических
деталей по сн етс схематически на приведенных фиг.1-5.
На фиг.1 показана локализаци деформации при стандартных испытани х на
раст жение п тикратных образцов. На фиг.2 - локализаци деформации раст жени на
изгибаемой заготовке. На фиг.3 - схема разбивки конечных элементов при компьютерном
моделировании формообразовани деталей дво кой кривизны. На фиг.4 - результаты
определени суммарных деформаций методом конечных элементов (МКЭ) по оси
симметрии детали дво кой кривизны. На фиг.5 - схема гибки профильного проката.
Локализаци деформации при раст жении (фиг.1) стандартного п тикратного образца 1
диаметром d и рабочей длиной Lраст=5d происходит по закону нормального распределени 2 от равномерного относительного удлинени ?р до суммарной локализованной
деформации ?L На фиг.1 знаком , отмечены фактические значени деформации.
Деформаци раст жени при изгибе (фиг.2) листовой заготовки 3, толщиной S на
относительный радиус r происходит на длине lo, локализаци деформации на участке с
примерно равномерной кривизной относительного радиуса r на участке lr осуществл етс по закону нормального распределени 2 от равномерного относительного удлинени ?р до
относительной локализованной деформации ?L.
Закономерность распределени деформации раст жени при испытании стандартных
п тикратных образцов (фиг.1) и при изгибе (фиг.2) сходственны и осуществл ютс по
закону нормального распределени , что подтверждено экспериментальными замерами
(точки , на фиг.1) и исследовани ми авторов (см. вышеупом нутые работы Куклина О.С.).
Заготовка 4 (фиг.3) детали дво кой кривизны подвергаетс формообразованию
сферическим пуансоном 5 на сферической матрице 6. Здесь же показана разбивка
заготовки на конечные элементы 7, а справа дана эпюра 8 перемещений заготовки по оси
z от плоского исходного состо ни (Отчет ФГУП «ЦНИИ ТС» о НИР ГКЛИ-3210-029-99, с.
136).
На фиг.4 показана величина относительной деформации ?х и ?у по ос м х и y
заготовки, а справа показана эпюра этих деформаций. Заготовка, изогнута по схеме,
изображенной на фиг.3, показана в изометрии - 9, вид снизу - 10 и вид сверху - 11.
Буквами обозначены: Q - нейтральный слой деформации, S - толщина заготовки. Справа на
фиг.4 приведены эпюры указанных деформаций 12, из которых видно неравномерное
смещение нейтрального сло Q деформации, что объ сн ет утонение исходной толщины
заготовки ?S (Отчет о НИР ГКЛИ-3210-029-99, с 131).
Заготовка из профил 13 (фиг.5) изгибаетс стенкой внутрь пуансоном 14 на опорах
15, при этом на пластинчатом элементе - стенке профил в точке N, наход щейс по оси
пуансона 14, образуютс наибольшие сжимающие напр жени ?кр, которые могут
вызывать потерю устойчивости стенки профил в виде гофр.
Предлагаемый способ определени граничных условий и критериев деформировани провер лс на многих заготовках из сталей и легких сплавов, результаты которых вошли
в руковод щие технологические документы.
Таким образом, в величине суммарной деформации ??, по сравнению с прототипом,
учитывают упругую составл ющую, равную, как показано выше, исход из общеприн того
,и
допущени сохранени плоскостности сечений деформируемой заготовки
локализованную часть деформации, учитываемой коэффициентом КL. В общем случае
суммарна деформаци изгиба реальной заготовки определитс выражением
Страница: 7
RU 2 336 135 C2
5
где ?1 - относительна деформаци изгиба цилиндрической пробы;
?S - относительное утонение заготовки;
?i - интенсивность деформации в зависимости от жесткости напр женнодеформированной заготовки;
?раст - относительна деформаци при раст жении стандартного образца на раст жение;
KL - коэффициент локализации деформации (см. Куклин О.С. Теори и расчет процессов
холодной гибки высокопрочных сталей и сплавов. Л., ЦНИИ «Румб», 1982, с.67).
Предельно-допустимый относительный радиус изгиба rмин, учитывающий практически
все факторы реальной гибки, определитс выражением
10
15
20
В качестве примера использовани способа определени граничных условий
деформировани можно рассмотреть изгиб листовой заготовки толщиной S=50 мм из
низколегированной стали 10ХСНД. Наибольша величина утонени заготовки, замеренна после изгиба широкой пробы на оправке радиусом 5S=250 мм, составила 1,5 мм и
относительный радиус пружинени заготовки rпр прин т согласно работе (см. Куклин
О.С. Теори и расчет процессов холодной гибки высокопрочных сталей и сплавов. Л.,
ЦНИИ «Румб», 1982, с.27, 29, 68-85)
25
локализованна длина заготовки при изгибе рассматриваемой пробы при радиусе
оправки 5S на угол 90°, с учетом среднего равномерного относительного удлинени ,
равного ?р=0,5?5=0,5?0,18=0,09, составит ?L=1,07?1 при длине
30
Таким образом, допустима суммарна деформаци с учетом всех факторов и
граничных условий составит при изгибе широкой пробы
а
35
40
В результате минимально допустимый относительный радиус rдоп гибки листов
подобной толщины исход из услови сохранени сплошности материала заготовки,
согласно формулам 1 и 3, при минимальном значении относительного удлинени стандартного п тикратного образца ?5=18% и при отсутствии утонени ?S=0 и
составит:
45
50
В результате минимально допустимый радиус гибки указанной листовой заготовки
исход из услови сохранени механических свойств
??=0,5?5, при отсутствии локализации, т.к. ??<?5, но с учетом пружинени составит:
и
Страница: 8
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
Такие относительные радиусы rдоп и rмин с 1994 г. установлены согласно отраслевым
требовани м судостроени (ОСТ5Р.9091-2002) и не было случа разрушени металла
после гибки.
В качестве дополнительного примера использовани способа определени граничных
условий потери устойчивости рассмотрим изгиб сварного таврового профил из
высокопрочной стали марки АБ2-1 с толщиной стенки 12 мм и шириной 150 мм и толщиной
полки 21 мм шириной 60 мм на радиус R=3500 мм. Заготовки изгибались на ФГУП
«Адмиралтейские верфи» на листогибочном прессе усилием 400 тс в специальных
штампах. Схемы приложени усилий: свободна гибка с опорой на полку и приложением
усили к полке между опорами; стесненна гибка в клиновом штампе. До и после гибки
производились замеры сеток, нанесенных на сварные тавровые балки. Наибольша величина утонени свободной кромки составила (согласно отчета о НИР «Шпангоут» ГКЛИ3210-178-2004) 0,5 мм и ?S=0,5/150=0,003, относительный радиус пружинени заготовки rпр
прин т согласно работы (см. Куклин О.С. Теори и расчет процессов холодной гибки
высокопрочных сталей и сплавов. Л., ЦНИИ «Румб», 1982, с.29) rпр=101,5; локализованна длина заготовки с учетом среднего равномерного относительного удлинени равного ?р=0,5?5=0,5?0,18=0,09, составит ?L=1,07?1 при длине Lраст=0,25 Rо=875 мм.
Критическое значение деформации сжати (согласно выражению 2, описани ) составит
Тогда суммарна деформаци с учетом всех факторов и граничных условий составит
25
а
30
35
40
45
50
В результате минимально допустимый радиус rдоп гибки сварного таврового профил с
учетом сплошности материала при минимальном значении относительного удлинени стандартного п тикратного образца ?5=18% и при отсутствии утонени ?S=0, и
составит
В результате минимально допустимый радиус гибки указанной сварной тавровой балки
исход из услови сохранени механических свойств ??=0,5?5 при отсутствии
локализации, т.к. ??<?5, но с учетом пружинени составит
и
Такой относительный радиус дл сварных тавровых балок данной марки стали
подтвержден экспериментальными исследовани ми (см. отчет по НИР «Шпангоут»).
Граничные услови исключени малоциклового повреждени материала заготовки в
процессах формообразовани с циклическим воздействием изгибающих деформаций,
определение механических свойств металла шва, ударной в зкости зоны сплавлени ,
прочности сварных соединений при статической нагрузке провер лись по программе
Страница: 9
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
комиссионных испытаний МВК ЦНИИ «КМ «Прометей», в частности, по новым азотистым
стал м (см. отчет по НИР ГКЛИ.3210-175-2004).
Малоциклова прочность сварных соединений определ лась при испытании
крупногабаритных крестообразных образцов на машине «Шнек» на воздухе при нагрузке
0,7?0,2 основного металла. Испытывались стыковые соединени из стали марки АБ2-1,
выполненные автоматической сваркой проволокой Св-04Н3ГМТА под флюсом ФИМС-20П.
Количество образцов 3 по два варианта гибки. Все сварные заготовки перед их разметкой
на образцы подвергались 100% ультразвуковому контролю качества в соответствии с
правилами ПК 90.2026-81, а также цветной дефектоскопии в соответствии с ОСТ5.9537-83.
Образцы успешно прошли испытани .
Предложенный способ прин т к использованию дл определени граничных условий
деформировани в процессах формообразовани новых классов стали, включа хладостойкие и стали типа АС, по новому национальному стандарту Российской Федерации
ГОСТ «Прокат дл судостроени из стали нормальной, повышенной и высокой прочности
дл сварных конструкций. Технические услови » согласно ОКР «Шельф» по Федеральной
Целевой программе «Национальна технологическа база на 2007-2011 годы. Раздел 1.
Технологии новых материалов».
Предлагаемый способ позвол ет существенно уменьшить объем необходимых опытных
работ как при освоении новых металлических материалов, так и новых процессов их
формообразовани с обеспечением эксплуатационной надежности металлических изделий.
Формула изобретени 1. Способ определени граничных условий формообразовани металлических деталей,
включающий силовое упругопластическое воздействие на образец материала заготовки и
построение эпюры деформаций, при котором образец подвергаетс стандартным
испытани м на изгиб и раст жение, а величину максимально возможной деформации
материала заготовки определ ют по величине суммарной деформации, включающей
деформацию от создани условно-цилиндрической кривизны с наибольшим относительным
радиусом и деформацию, составл ющую половину наибольшего утонени заготовки,
увеличенную на значение превышени интенсивности деформации, при этом максимально
допустима суммарна деформаци принимаетс равной минимальному значению
равномерного относительного удлинени материала, определенному соотношением из
стандартных испытаний на раст жение п тикратных образцов, отличающийс тем, что
рассчитывают величину суммарной деформации при определении минимально допустимых
радиусов гибки с учетом упругой составл ющей, определ емой соотношением
,
где m - относительный изгибающий момент, завис щий от радиуса изгиба заготовки,
марки материала и схемы деформировани с учетом действи контактных напр жений;
- наибольший радиус пластического изгиба, при котором напр жени достигают
предела текучести материала заготовки детали;
?т и Е - соответственно предел текучести и модуль упругости материала заготовки.
2. Способ по п.1, отличающийс тем, что при расчете величины суммарной деформации,
в случае превышени равномерного относительного удлинени , учитывают локализацию
деформации, происход щую по закону нормального распределени , при этом параметры
распределени деформации изгиба на наружной поверхности детали определ ют по
распределению деформаций раст жени стандартных п тикратных образцов на длине их
п ти диаметров.
3. Способ по п.1, отличающийс тем, что граничные услови сохранени сплошности
детали при изгибе определ ют по минимальному значению относительного удлинени стандартного п тикратного образца, вырезанного из припуска заготовки, или в общем
Страница: 10
CL
RU 2 336 135 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
случае принимают из технических условий на поставку металла.
4. Способ по п.1, отличающийс тем, что граничные услови сохранени исходных
свойств материала заготовки детали определ ют по среднестатистическому значению
равномерных относительных удлинений, полученных при стандартных испытани х на
раст жение п тикратных образцов.
5. Способ по п.4, отличающийс тем, что при определении допустимых деформаций
граничного услови сохранени исходных свойств материала заготовки детали за
предельно допустимый уровень суммарной деформации принимают величину, равную
половине минимального значени относительного удлинени стандартного п тикратного
образца ?5 дл легких сплавов и стали повышенной прочности с пределом текучести более
400 МПа, а дл малоуглеродистых и низколегированных сталей с пределом текучести ?400
МПа - величину, равную (?5-0,1).
6. Способ по п.1, отличающийс тем, что граничные услови начала потери
устойчивости пластинчатых элементов заготовок в зависимости от величины наибольшего
относительного радиуса изгиба принимают деформацию условно-цилиндрической детали
равноценной толщины, определ емую по среднестатистическим значени м предела
текучести и модул упругости материала и условий заделки свободных кромок заготовки
по ее поперечному сечению напротив центра площадки контакта заготовки с нажимным
элементом.
7. Способ п.1, отличающийс тем, что за граничные услови малоциклового
повреждени материала заготовки в процессах формообразовани с циклическим
воздействием изгибающих деформаций принимают результаты малоцикловых испытаний
стандартных образцов, по возможности, имеющих хот бы одну поверхность исходной
заготовки, в частности, при правке заготовок в многороликовых машинах используют
данные испытаний на знакопеременный изгиб, а при правке и гибке заготовок методами
ротационно-локальной раскатки - испытани на отнулевое сжатие.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийс тем, что определение граничных условий
формообразовани деталей, имеющих сварные швы, подвергаемые пластическому
деформированию, производ т, исход из характеристик механических свойств материала
сварных швов и околошовной зоны в заготовках детали, наход щейс в очагах наибольшей
суммарной деформации раст жени изгибаемой заготовки.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийс тем, что при определении граничных
условий используют компьютерное моделирование методом конечных или граничных
элементов, программное обеспечение которых должно удовлетвор ть следующим
критери м: дл раскрыти физической нелинейности процессов формообразовани аппроксимацию диаграмм так называемых «истинных напр жений в пластической области»
производ т степенной или кусочно-линейной зависимостью по среднестатистическим
значени м характеристик механических свойств, полученных из стандартных испытаний на
раст жение, преимущественно, п тикратных образцов; решать конкретные задачи с
определением объемного напр женного деформированного состо ни в изгибаемой
заготовке; обеспечивать точность результатов при расчете напр женно-деформированного
состо ни не ниже 25% величин разброса исходных физико-механических свойств
материала заготовок; поддерживать геометрическую нелинейность процесса, исход из
фактической формы изгибаемой заготовки.
45
50
Страница: 11
RU 2 336 135 C2
Страница: 12
DR
RU 2 336 135 C2
Страница: 13
RU 2 336 135 C2
Страница: 14
RU 2 336 135 C2
Страница: 15
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
425 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа