Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации
Для количественной оценки качества состояния материала, подвергнутого пластической деформации, выбраны критерии оценки гомогенности его механических свойств, которые дают возможность выбора оптимальных режимов деформационной обработки материала заготовки. The estimation criteria of homogeneity of ma...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2005
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70174 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации / С.В. Мирошниченко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 72-75. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70174 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мирошниченко, С.В. 2014-10-30T17:56:53Z 2014-10-30T17:56:53Z 2005 Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации / С.В. Мирошниченко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 72-75. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Lm, 62.20.Fe https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70174 Для количественной оценки качества состояния материала, подвергнутого пластической деформации, выбраны критерии оценки гомогенности его механических свойств, которые дают возможность выбора оптимальных режимов деформационной обработки материала заготовки. The estimation criteria of homogeneity of material mechanical properties have been chosen to define quantitatively the quality of a material after severe plastic deformation. These criteria make it possible to choose the optimum conditions of deformation treatment of material. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации Дисперсія твердості заготівки як критерій оптимальності накопиченої деформації Dispersion of billet hardness as a criterion of optimality for accumulated strain Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| spellingShingle |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации Мирошниченко, С.В. |
| title_short |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| title_full |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| title_fullStr |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| title_full_unstemmed |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| title_sort |
дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации |
| author |
Мирошниченко, С.В. |
| author_facet |
Мирошниченко, С.В. |
| publishDate |
2005 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика и техника высоких давлений |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Дисперсія твердості заготівки як критерій оптимальності накопиченої деформації Dispersion of billet hardness as a criterion of optimality for accumulated strain |
| description |
Для количественной оценки качества состояния материала, подвергнутого пластической деформации, выбраны критерии оценки гомогенности его механических свойств, которые дают возможность выбора оптимальных режимов деформационной обработки материала заготовки.
The estimation criteria of homogeneity of material mechanical properties have been chosen to define quantitatively the quality of a material after severe plastic deformation. These criteria make it possible to choose the optimum conditions of deformation treatment of material.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70174 |
| citation_txt |
Дисперсия твердости заготовки как критерий оптимальности накопленной деформации / С.В. Мирошниченко // Физика и техника высоких давлений. — 2005. — Т. 15, № 4. — С. 72-75. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT mirošničenkosv dispersiâtverdostizagotovkikakkriteriioptimalʹnostinakoplennoideformacii AT mirošničenkosv dispersíâtverdostízagotívkiâkkriteríioptimalʹnostínakopičenoídeformacíí AT mirošničenkosv dispersionofbillethardnessasacriterionofoptimalityforaccumulatedstrain |
| first_indexed |
2025-11-25T03:47:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T03:47:26Z |
| _version_ |
1850503042484404224 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 4
72
PACS: 81.40.Lm, 62.20.Fe
С.В. Мирошниченко
ДИСПЕРСИЯ ТВЕРДОСТИ ЗАГОТОВКИ КАК КРИТЕРИЙ
ОПТИМАЛЬНОСТИ НАКОПЛЕННОЙ ДЕФОРМАЦИИ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
Статья поступила в редакцию 1 апреля 2005 года
Для количественной оценки качества состояния материала, подвергнутого пла-
стической деформации, выбраны критерии оценки гомогенности его механических
свойств, которые дают возможность выбора оптимальных режимов деформаци-
онной обработки материала заготовки.
Качество продукции заготовительного, в частности кузнечно-штамповочного,
производства в машиностроении трактуется как совокупность свойств, обу-
словливающих пригодность заготовок изделий для удовлетворения опреде-
ленных требований в соответствии с их назначением [1,2]. В связи с резко
возросшим в последние годы интересом к проблеме повышения характери-
стик материала заготовок путем накопления пластических деформаций из
множества свойств объектом анализа целесообразно выбрать подмножество
механических свойств, оценка качества которых дает возможность судить о
способности металла к противостоянию воздействию контактируемого тела
или окружающей среды в процессе использования металлоизделия.
Механические свойства подмножества r4i [2] характеризуются в общем
случае прочностью r41 и пластичностью r42 материала. По методам испыта-
ний прочность определяется твердостью НV, пределом текучести σyield, пре-
делом прочности σb, а пластичность − удлинением δ, относительным суже-
нием ψ и ударной вязкостью KCU. Известно, что показатели HV, σyield, σb
обычно являются между собой линейно-зависимыми, поэтому на первом
этапе в подмножество r4i достаточно включить лишь твердость и относи-
тельное сужение.
Одним из весомых показателей происшедшего изменения механических
свойств металла, подвергнутого пластической деформации в холодном со-
стоянии, является изменение его твердости (наклеп). На основании зависи-
мости между твердостью и интенсивностью напряжений и деформаций все
более широкое применение находит метод определения степени деформации
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 4
73
и интенсивности напряженного состояния в пластической области деформи-
руемого тела испытанием твердости [3,4]. Однако при исследовании процес-
сов разрушения материалов вследствие накопления повреждений сама ха-
рактеристика твердости слабо чувствительна к изменениям поврежденности
материала. Наиболее представительными в отношении оценки состояния
структуры материала следует считать не абсолютные значения его твердо-
сти, а характеристики рассеяния абсолютных значений результатов измере-
ний, выполненных на одинаковых образцах в идентичных условиях [5].
Для получения характеристик рассеяния результатов изменения твердо-
сти при накоплении пластических деформаций важно определить, как стати-
стически распределено это свойство. В механике материалов чаще всего ис-
пользуются два распределения: Вейбула [6] и нормальное [7]. По-видимому,
каждое из них наиболее адекватно описывает определенную группу мате-
риалов в определенной стадии процесса поврежденности. Для анализа тех-
нологий выдавливания нами принято нормальное распределение, что под-
тверждено проверкой принадлежности экспериментальных выборок к соот-
ветствующей генеральной совокупности с помощью непараметрического
критерия χ2, а для оценки гомогенности твердости материала в отдельных
зонах и характеристики ее по объему заготовки − среднее квадратическое
отклонение и коэффициент вариации [8]. Такие статистические характери-
стики твердости дают возможность проследить за изменением структурного
состояния материала при различных степенях разовой и накопленной де-
формаций, а также в зависимости от условий эксплуатации изделия выби-
рать схему технологического процесса и режимы его отдельных операций.
Для иллюстрации сказанного на рис. 1 дана зависимость изменения твердо-
сти HV и ее дисперсии в процессе выдавливания заготовок винтовым прес-
сованием (ВП) и реверсивной закрытой прошивкой (РЗП) [8,9]. Особый ин-
терес вызывает сравнение характеристик упрочнения в осевых и перифе-
рийных зонах заготовок, обработанных ВП (рис. 1,а) и РЗП (рис. 1,б). Мак-
симальный уровень упрочнения при ВП зафиксирован на оси заготовки, в то
время как при РЗП – в периферийной области.
При обработке РЗП отмечены максимальные дисперсии твердости в осевой
области заготовки D ≈ 9000 (е = 7.2) с постепенным снижением до D = 1550
(е = 14.4), а при ВП – D = 3025 (е = 4.5) с уменьшением до D = 100 (е = 8.5).
Достаточно высокие значения рассеяния твердости D = 1800−3900 (е =
= 7.2−14.5) наблюдались на периферийных зонах заготовок, обработанных
РЗП. Такой характер рассеяния твердости в различных зонах поперечного
сечения заготовки объясняется двумя причинами: активной деформацией
периферии и застойными зонами у оси, снижающими накопленную дефор-
мацию. Это подтверждается и относительно низким наклепом в схеме РЗП
по сравнению с ВП.
При оценке рассеяния твердости по поперечному сечению заготовки в
целом (рис. 1,в) можно выделить три стадии накопления деформации.
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 4
74
0 2 4 6 8
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
e
H
V
, M
Pa
D
, 1
03
0 2 4 6 8 10 12 14
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
e
H
V
, M
Pa
D
, 1
03
а б
0.6
0.8
1.0
1.2
0 2 4 6 8 10 12 14
H
V
, M
Pa
0
10
20
30
40
50
D
, 1
03
e
1
2
в
1-я стадия (е ≤ 5) характеризуется интенсивным ростом наклепа
(∆HV1/HV0 ≈ 0.5−0.7) и его рассеяния (D1/D0 ≈ 10−50) для обеих схем вы-
давливания. Однако при обработке ВП к концу этой стадии рассеяние твер-
дости резко снижается, а при РЗП – продолжает расти, что связано, по-
видимому, с наличием упругих зон на опорном торце заготовки.
На 2-й стадии выдавливания (е = 5−7.5) отмечается деградация твердости
образцов, полученных ВП, и стабильный уровень HV в образцах, обрабо-
танных РЗП при достаточно высоком уровне дисперсии.
3-я стадия (е > 7.5) соответствует нарастанию процесса деградации твер-
дости при ВП, но ее дисперсия остается на уровне исходной заготовки. При
обработке РЗП твердость остается стабильной до е = 14.5 при стабилизации
рассеяния на уровне, соответствующем ВП. Статистическая значимость де-
градации твердости в ВП подтверждается значением доверительных интер-
валов, которые после второго и третьего циклов соответственно равны 37.3 и
36.4 MPa. При обработке РЗП характер приращения наклепа монотонный во
всей исследованной области деформации до значения ее накопления Р = 14.4
(доверительные интервалы после 4, 6 и 8-го циклов соответственно 24.3;
15.5 и 21.1 MPa), а коэффициент вариации остается на достаточно низком
уровне (0.067).
Твердость по Виккерсу, измеренная на обоих торцах медной заготовки
диаметром и высотой 30 mm, прошедшей обработку многоцикловой РЗП
при максимальном нормальном осевом напряжении на пуансоне σz = 2.1 GPa
Рис. 1. Зависимость изменения твер-
дости HV и ее дисперсии D от вели-
чины накопленной деформации е в
образцах, обработанных ВП (а) и РЗП
(б), сравнение упрочнения в осевой (+)
и периферийной (○) областях заготов-
ки; в – сравнение средних показателей
качества обработки для ВП (кривые 1)
и РЗП (кривые 2) по поперечному се-
чению заготовки
Физика и техника высоких давлений 2005, том 15, № 4
75
и противодавлении 400 MPa [5], сравнивается с твердостью образцов, выре-
занных из медных прессовок с поперечным сечением 14 × 14 mm, длиной
100 mm, после обработки ВП при давлении на пуансоне σz = 1.2 GPa и про-
тиводавлении 0.3 GPa [6].
Выводы
В качестве критерия оптимальности величины накопленной пластической
деформации материала заготовки целесообразно выбрать максимальное зна-
чение твердости при ее минимальном рассеянии.
1. Б.В. Бойцов, Ю.В. Крянев, М.А. Кузнецов, КШП № 12, 2 (1997).
2. Б.А. Мигачев, В.П. Волков, КШП № 12, 18 (1997).
3. Г.Д. Дель, Изв. АН СССР, Металлы № 4, 97 (1967).
4. Г.А. Смирнов-Аляев, В.П. Чикидовский, Экспериментальные исследования в об-
работке металлов давлением, Машиностроение, Ленинград (1972).
5. А.А. Лебедев, Н.Р. Музыка, Н.Л. Волчек, Проблемы прочности № 4, 5 (2002).
6. W. Weibull, J. Appl. Mech. 18, 293 (1951).
7. Р. Шторм, Теория вероятностей, математическая статистика, статистический
контроль качества, Мир, Москва (1959).
8. С.В. Мирошниченко, В.Г. Сынков, С.Г. Сынков, в сб.: Удосконалення процесів
та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні (2002), с. 199.
9. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, В.Г. Сынков, С.Г. Сынков, ФТВД 10, № 1, 24
(2000).
S.V. Miroshnichenko
DISPERSION OF BILLET HARDNESS AS A CRITERION
OF OPTIMALITY FOR ACCUMULATED STRAIN
The estimation criteria of homogeneity of material mechanical properties have been cho-
sen to define quantitatively the quality of a material after severe plastic deformation.
These criteria make it possible to choose the optimum conditions of deformation treat-
ment of material.
Fig. 1. Influence of alteration of hardness HV and dispersion D on accumulated deforma-
tion rate e in billets machined by twist extrusion (TE) (a) and reversible closed broaching
(RCB) (б) methods, comparison of the hardness at axial (+) and peripheral (○) zones of
specimen; в − comparison of average quality criteria after TE (curve 1) and RCB (curve
2) deformation measured on the cross-section of billet
|