Obrabotka Metallov 2013 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (60) 2013 12 ТЕХНОЛОГИЯ ной матрице, используемой при физическом модели- ровании процесса. Моделировался процесс холодной объемной штамповки на гидравлическом прессе с максимальным усилием 50 МН. Свойства материала образца задавали в виде функции, полученной в ре- зультате аппроксимации экспериментальных данных испытаний материала образцов на сжатие. В качестве анализируемых изображений исполь- зовали изображения, полученные в ходе расчета по шагам, соответствующим степеням деформации ис- ходной заготовки: ε 1 = 0,03, ε 2 = 0,1, ε 3 = 0,17, ε 4 = 0,25. 2. Результаты исследований Физическое моделирование процесса деформи- рования неоднородного материала проводили для четырех серий экспериментов, отличающихся между собой скоростью деформирования и условиями кон- такта образцов со стенками матрицы и пуансоном (табл. 1). Т а б л и ц а 1 Номер серии эксперимента Скорость деформиро- вания, мм/с Фактор трения 1 0,5 1 2 5 1 3 0,5 0 4 5 0 На рис. 5 представлены кривые, характеризую- щие перемещение центров ряда пор (отверстия 1–5) в направлении осей OX и OY в процессе деформи- рования образцов для четырех серий экспериментов. Степень деформации образцов ε i при перемещении пуансона на 0, 5, 15, 25 и 35 мм соответственно составля- ла ε 0 = 0, ε 1 = 0,03, ε 2 = 0,1, ε 3 = 0,17, ε 4 = 0,25. Указанные кривые, опорные точки которых соответствуют средним значениям для трех экспериментов в каждой из серий, характеризуют дви- жение фронта уплотнения в процессе деформирования образца. Начальное (до деформации) расположение цен- тров пор описывается для каждой из серии экспериментов кривыми ε 0 , остальные кривые определяют дина- мику процесса уплотнения материала образца до конечной степени дефор- мации ε 4 . Характер перемещения цен- тров пор свидетельствует о влиянии фактора трения и скорости деформи- Рис. 5. Перемещение центров пор образцов в процессе деформации по сериям экспериментов: а – 1-я серия, б – 2-я серия, в – 3-я серия, г – 4-я серия; 1 – 5 номера отверстий; ε i – степень деформации рования на формирование фронта уплотнения мате- риала в процессе осадки, причем оно наиболее ярко выражено при максимальной степени деформации. На начальных стадиях деформирования смещение центров рядов пор по координате Y имеет практиче- ски линейный характер. При степенях деформации больше 0,1 (ε 2 ) изменяются условия контакта образ- ца со стенками матрицы, связанные с уплотнением материала в верхней части образца. Это приводит к увеличению сопротивления деформации материала в этой области, что подтверждается уменьшением сме- щения центров пор вблизи контактной поверхности (отверстия 1, 2) по сравнению с остальными (отвер- стия 3–5). Фронт уплотнения приобретает парабо- лический характер. С увеличением скорости дефор- мирования в условиях идеального контакта образца со стенками матрицы (рис. 5, а , б ) характер фронта уплотнения приобретает более ярко выраженный параболический характер с вершиной параболы, со- ответствующей Х (ε 4 ) = 68,1 мм. В условиях контакта через слой силиконовой смазки наблюдается анало- гичная картина (рис. 5, в , г ). Вершина параболы со- ответствует значению Х (ε 4 ) = 67,4 мм. Процесс осадки образцов в зависимости от усло- вий трения на контактных поверхностях и скорости деформирования характеризуется различным рас- пределением усилий, определяющих энергосиловые затраты на процесс деформирования. Распределение усилий деформирования для различных серий экспе- риментов представлено на рис. 6. Условия идеального контакта образца со стенка- ми матрицы характеризуются более высокими энер- гетическими затратами на процесс деформирования