Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 11 ТЕХНОЛОГИЯ Скорость деформирования при проведении ис- пытаний выбрали из рекомендуемого интервала ско- ростей деформирования, характерных для обработ- ки материалов давлением, и устанавливали на двух уровнях – минимальной (0,5 мм/с) и максимальной (5 мм/с) с помощью управления скоростью переме- щения подвижной цанги узла нагружения испыта- тельной машины Instron 3382. Откликами эксперимента являлись данные в виде кривой в координатах «нагрузка – перемещение», синхронизированные с раскадровой видеосъемки, а также изменение геометрических размеров пор и их взаимное расположение. Связь значений отклика с независимыми фактора- ми (скоростью деформирования, величиной фактора трения и степенью деформации (0,03...0,3)) устанав- ливали с помощью линейных моделей, построенных на основе статистической обработки эксперимен- тальных данных, полученных по плану полного фак- торного эксперимента типа 2 x . Экспериментальные данные изменения геоме- трических параметров пор (отверстий) и их взаимно- го расположения фиксировали для рядов отверстий, расположенных вблизи продольной оси симметрии образцов по схеме, представленной на рис. 3. При этом точка отсчета (центр координат), относитель- но которой определяли линейные смещения центров анализируемых пор (на рис. 3 зачернены и обозначе- ны цифрами) в направлении осей OX и OY , находи- лась в верхнем левом углу образца. Угловые отклонения наибольших осей деформированных пор отсчи- тывали относительно оси OY . Изображения, полученные при раскадровке видеосъемки с шагом, кратным перемещению пуансона, масштабировали и в среде про- граммного пакета Image–Pro. Plus, производили измерения указанных выше геометрических параметров с точностью, равной 0,01 мм по ли- нейным размерам и 0,1 градуса по угловым размерам. На рис. 4 представлена схема измерения геометрических параметров пор. В контуры исходных пор (рис. 4, а ) вписывалась окруж- ность диаметром d 0 = l min = l max , где l min – дли- на минимальной оси эллипса; l max – длина максимальной оси эллипса. Принимали, что направление максимальной оси эллипса ис- ходных отверстий совпадает с направлением оси OX . Отсчет угла поворота максимальной оси эллипса α производили от направления оси OY (для исходных отверстий α 0 = 90°). Относительные отклонения размеров осей эл- липсов и изменение площадей пор (ΔS) определя- ли из соотношений: Δ l min = d 0 – l min ; Δ l mах = l mах – d 0 ; Δ S = ( S – S 0 )/ S · 100 %, где S 0 и S – соответственно площади вписанных в поры эллипсов до и после де- формации. Для моделирования процесса деформации необ- ходимо задать свойства материала образцов (скуль- птурный пластилин «Люкс»). С целью получения сведений о механических свойствах были проведены испытания на сжатие предварительно изготовленных цилиндрических образцов. Высота h и диаметр d об- разцов подбирались в соответствии с ГОСТ 4651–82 и составляли h = 30 мм и d = 20 мм. Испытания прово- дили с помощью электромеханической испытательной машины INSTRON 3382 при скорости испытания v 0 = = 0,5 мм/с. По результатам испытаний цилиндриче- ских образцов по ГОСТ 9550-81 определялся модуль Юнга и условный предел текучести σ 0,2 . Для численного моделирования процесса осад- ки неоднородного плоского образца использовалась программная среда «Q Form 3D». Конфигурацию исследуемого объекта (заготовки) и формообразую- щего инструмента создавали в программной среде «T-Flex». При разработке конфигурации формообразую- щего инструмента (матрицы и пуансона) выбирали посадку с зазором, равным 0,05 мм, что соответство- вало реальной посадке пуансона в эксперименталь- Рис. 3. Схема для оценки изменения геометрических параметров отверстий а б Рис. 4. Схема определения геометрических параметров пор: а – до деформации; б – после деформации