Invariant stress state parameters for forging upsetting of magnesium in the shell

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 1 2021 79 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Инвариантные показатели напряженного состояния при кузнечной осадке магния в оболочке Юрий Логинов 1, 2, a, * , Юлия Замараева 1, 2, b 1 Уральский федеральный университет им . первого Президента России Б . Н . Ельцина , ул . Мира , 19, г . Екатеринбург , 620002, Россия 2 Институт физики металлов им . М . Н . Михеева УрО РАН , ул . Софьи Ковалевской , 18, г . Екатеринбург , 620137, Россия a https://orcid.org/0000-0002-7222-2521, j.n.loginov@urfu.ru , b https://orcid.org/0000-0002-2620-7064, zamaraevajulia@yandex.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 1 с . 79–88 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.1-79-88 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение При разработке технологических процес - сов обработки металлов давлением необходимо учитывать пластические свойства металла . Для малопластичных металлов приходится разраба - тывать специальные приемы повышения пла - стичности . В основном усилия направлены на ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.7.01 История статьи : Поступила : 12 января 2021 Рецензирование : 25 января 2021 Принята к печати : 13 февраля 2021 Доступно онлайн : 15 марта 2021 Ключевые слова : Магний Пластичность Осадка Показатель напряженного состояния Коэффициент Лоде Метод конечных элементов Финансирование : Исследование выполнено при фи - нансовой поддержке РФФИ в рам - ках научного проекта № 20-38- 90051. АННОТАЦИЯ Введение . Для обработки давлением малопластичных металлов приходится разрабатывать специаль - ные приемы повышения пластичности . В холодном состоянии повышение пластических свойств возможно за счет повышения уровня сжимающих напряжений в процессе деформации . В процессах кузнечной осадки это достигается применением оболочек или обойм различного вида . При этом конфигурация инструмента для осадки тоже имеет значение . Для создания дополнительных напряжений сжатия и повышения пластич - ности металла рабочую поверхность инструмента можно конфигурировать иначе , чем при обычной свобод - ной осадке , где она заведомо больше площади контактной поверхности заготовки , чтобы могло происходить уширение металла . Напряженное состояние оказывает большое влияние на пластичность обрабатываемого материала . Это состояние описывается методами тензорного представления , но для оценки ситуации при - нято применять инварианты тензоров в том или ином виде , что устраняет влияние координат на результа - ты анализа . В разделах механики деформируемого тела , касающихся влияния напряженного состояния на пластичность , используют первый , но иногда и другие инварианты тензора напряжений , сами инварианты трансформированы в показатель напряженного состояния и коэффициент Лоде . Цель работы : математи - ческая оценка инвариантных показателей напряженного состояния процесса осадки магния при комнатной температуре , по результатам которых удалось получить положительный результат в условиях реальных экспериментов . Методы исследования : конечно - элементное моделирование с помощью программного модуля DEFORM. Результаты и обсуждение . Выполнено теоретическое обоснование повышения пла - стичности магниевой заготовки в процессе осадки в обойме без ее обжатия . Выявлено повышение показа - теля напряженного состояния по модулю в 2…5 раз , что способствует повышению пластичности металла . В то же время выявлена зона с коэффициентом Лоде , близким к нулю . Она прилегает к середине высо - ты заготовки в месте контакта с обоймой и может являться опасным сечением с позиции возникновения трещинообразования . Для цитирования : Логинов Ю . Н ., Замараева Ю . В . Инвариантные показатели напряженного состояния при кузнечной осадке магния в оболочке // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 1. – С . 79–88. – DOI: 10.17212/1994- 6309-2021-23.1-79-88. ______ * Адрес для переписки Замараева Юлия Валентиновна , м . н . с . Институт физики металлов им . М . Н . Михеева УрО РАН , ул . Софьи Ковалевской , 18, 620137, г . Екатеринбург , Россия Тел .: +7-950-200-56-79, e-mail: zamaraevajulia@yandex.ru повышение уровня пластических свойств за счет повышения температуры . Однако такой подход не всегда устраивает разработчиков технологии , поскольку ряд металлов при повышении темпе - ратуры начинает окисляться с поверхности либо происходит процесс газонасыщения металла и в его объеме . Особенно это характерно для таких металлов , как титан [1] и магний [2]. Поэтому может иметь место и такой подход , в котором об - работка осуществляется в холодном состоянии , а пластичность увеличивается за счет повыше - ния уровня сжимающих напряжений [3] в про - цессе деформации .