Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 10 ТЕХНОЛОГИЯ териалов давлением, имеет определенные значения исходной пористости. В первом случае материал за- готовки представляет собой определенным образом структурированный каркас из твердого (твердофаз- ного) материала, внутреннее пространство которого заполнено расплавленным металлом (жидкой фазой). Во втором случае – твердофазный материал с откры- той, закрытой или смешанной газовой пористостью (вспененный материал). Одними из основных требований, предъявляе- мых к процессам получения металлоизделий из таких заготовок, являются отсутствие (минимиза- ция) пористости в конечном изделии и снижение удельных энергетических затрат на сам процесс деформирования. В связи с этим целью данного ис- следования является определение влияния скорости деформирования и условий контакта в системе «об- разец – матрица – пуансон» на характер уплотнения неоднородного материала с помощью физического моделирования процесса осадки пористого плоского образца в закрытой матрице, а также анализ и сравне- ние результатов численного эксперимента, получен- ных в программной среде «Q Form 3D» с данными натурного эксперимента, образовавшимися в резуль- тате физического моделирования. 1. Методика проведения исследований Для физического моделирования процесса осадки пористого плоского образца была разработана методи- ка, позволяющая зафиксировать динамику его уплот- нения в закрытой матрице. В качестве материала для изготовления образцов использовали скульптурный пластилин «Люкс» по ТУ 2389–011–02954519–99. Соотношение размеров образца 2:1:0,15 (140×70× ×10,5 мм) выбирали исходя из условий моделирова- ния плоской деформации [12]. Неоднородность образца (открытую пористость, равную 0,25) задавали с помощью равномерно рас- пределенных по фронтальной плоскости отверстий диаметром 4 мм (рис. 1). Рис. 1. Внешний вид образца Сборную закрытую матрицу выполняли из про- зрачного материала (оргстекло марки ТОСН по ГОСТ 17622–72) с толщиной стенки 10 мм. Фикси- рование процесса уплотнения производили высоко- скоростной видеосъемкой через переднюю фрон- тальную стенку матрицы, подсвеченную контровым светом через заднюю фронтальную стенку для ис- ключения образования контурных теней и бликов на кадрах видеозаписи. По раскадровке видеосъемки, произведенной с помощью программного пакета «Adobe Premiere Pro CS6», в дальнейшем оцени- вали изменение геометрических размеров пор и их взаимного расположения в процессе деформации (площадь поперечного сечения, положение центров отверстий в декартовых координатах, величины главных осей деформированных отверстий и углы поворотов наибольших главных осей относительно вертикали). Измерение и запись величин перемещений пуан- сона и значений силовых параметров процесса уплот- нения образца проводили с помощью блока автома- тической регистрации данных на экспериментальном стенде, оборудованном на базе испытательной элек- тромеханической машины Instron 3382 (рис. 2). Рис. 2 . Стенд для проведения испытаний: 1 – образец; 2 – матрица; 3 – пуансон Условия контакта поверхностей образца со стенками закрытой матрицы и плоскостью пуан- сона оценивали через идеальные значения фактора трения (0 и 1), максимальное значение которого со- ответствовало идеальному контакту, а минималь- ное – контакту через слой силиконовой смазки по ТУ 2384–032–56751830–2007. Идеализация усло- вий контакта при физическом моделировании свя- зана с двухуровневым изменением независимого фактора. Его фактические значения могут быть рассчитаны с использованием закона трения Зи- беля с уточнениями, характеризующими свойства материала и схему его деформирования [13].