Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия¹ ; Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия²

Ю. Н. Логинов, профессор кафедры обработки металлов давлением¹, ведущий научный сотрудник², докт. техн. наук, эл. почта: j.n.loginov@urfu.ru

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
И. Н. Файфер, аспирант, эл. почта: faifer_igor@mail.ru

Выполнена оценка влияния параметров кривой упрочнения деформируемого материала на распределение деформаций в операции глубокой вытяжки. Отмечено, что в условиях кузнечно-штамповочного производства часто используют справочные данные о прочностных свойствах материалов, полученные методом предварительной плоской прокатки образцов с последующим измерением условного предела текучести. При этом уровень деформаций оценивают показателем относительного обжатия, и этот же показатель применяют для оценки деформации в кузнечных операциях. Однако для выполнения расчетов формоизменения в современных программах требуется показатель истинной деформации. Приведены формулы для пересчета показателей деформации. Предложено оценивать степень интенсивности упрочнения металла, дифференцируя условный предел текучести в функции показателя деформации и получая производную функции. Выявлено, что высокоуглеродистая сталь 85 обладает высоким показателем интенсивности упрочнения, а коррозионностойкая хромоникелевая сталь — низким. Предположено, что, исходя из принципа минимума энергии, область наибольшей деформации будет перемещаться в зону меньших деформаций, за счет чего утонение заготовки при вытяжке будет выравниваться по координатам. Поставлены и решены две краевые задачи глубокой вытяжки полусферы методом конечных элементов для двух указанных выше сталей. Сформированная ранее гипотеза подтверждена полученными результатами, которые показали снижение уровня максимальной деформации в стали с более высоким значением производной функции условного предела текучести. Дополнительно выявлено, что максимум степени деформации может располагаться как с внутренней стороны штамповки, так и с внешней в зависимости от вида кривой упрочнения, что оказывает влияние на возможность появления трещин.

1. Бельский С. М., Шопин И. И., Шкарин А. Н. Об адекватности параметров профиля поперечного сечения полосы. Сообщение 2. Локальные утолщения и утонения // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 3. С. 171–177. DOI: 10.17073/0368-0797-2021-3-171-177
2. Антонов П. В., Болобанова Н. Л., Гарбер Э. А. Усовершенствование метода моделирования профилировок валков стана холодной прокатки для повышения точности формирования поперечного профиля прокатываемых полос // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 6. С. 718–725. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-6
3. Ларин С. Н., Исаева А. Н., Романов П. В. Оценка деформированного состояния заготовки при вытяжке с утонением стенки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 3. С. 19–26. DOI: 10.24412/2071-6168-2021-3-19-26
4. Tiwari P. R., Rathore A., Bodkhe M. G. Factors affecting the deep drawing process. A review // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 56. P. 2902–2908. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.10.189
5. Dal S. R., Darendeliler H. Analysis of side-wall wrinkling in deep drawing processes // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 926. P. 732–743. DOI: 10.4028/p-i5q886
6. Chen K., Korkolis Y. P. Industry 4.0 in stamping: A wrinkling indicator for reduced-order modeling of deep-drawing processes // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 51. P. 864–869. DOI: 10.1016/j.promfg.2020.10.121
7. Логинов Ю. Н., Каменецкий Б. И., Студенок Г. И. Моделирование деформированного состояния круглой пластины при вытяжке // Известия вузов. Черная металлургия. 2006. № 3. С. 26–28.
8. Fereshteh-Saniee F., Montazeran M. H. A comparative estimation of the forming load in the deep drawing process // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 140, Iss. 1-3. P. 555–561. DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00793-3
9. Попов И. П., Маслов В. Д. Направленное изменение толщины заготовки в формообразующих операциях листовой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. 1999. № 6. С. 19–21.
10. Ali Abd. Ameer Mousa, Ali Abbar Khleif, Muhsin J. Jweeg. Numerical and experimental studies of the formability of the low carbon steel (11008-AISI) by using hydromechanical deep drawing // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 60. P. 1721–1730. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.12.305
11. Huy T. Q. Investigating and optimizing factors affecting thinning in sheet deep drawing through simulation and Taguchi experimental planning // Tuijin Jishu. 2023. Vol. 44, Iss. 4. P. 2296–2304. DOI 10.52783/tjjpt.v44.i4.1228
12. Padmanabhan R., Oliveira M. C., Alves J. L., Menezes L. F. Influence of process parameters on the deep drawing of stainless steel // Finite Elements in Analysis and Design. 2007. Vol. 43, Iss. 14. P. 1062–1067. DOI: 10.1016/j.finel.2007.06.011
13. Файфер И. Н., Логинов Ю. Н. Цифровое моделирование многопереходной глубокой вытяжки полусферической детали при различных условиях трения // Заготовительные производства в машиностроении. 2023. Т. 21. № 10. С. 448–453. DOI: 10.36652/1684-1107-2023-21-10-448-453
14. Anand B., Golden R. J., Renjith Nimal, Mahendran R. et al. Experimental validation of IS2062 deep drawing component // Materials Today: Proceedings. 2023. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.05.672

15. Fereshteh-Saniee F., Montazeran M. H. A comparative estimation of the forming load in the deep drawing process // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 140, Iss. 1-3. P. 555–561. DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00793-3
16. Zhang Ch., Huang W., Xi Ch., Xue P. et al. Alternate deep drawing process for spherical parts in near equal-thickness wall // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. Vol. 111, Iss. 1-2. P. 517–524. DOI: 10.1007/s00170-020-06135-7
17. Candra S. Analysis and experiment of blank holder gap in the cylindrical cup deep drawing of low carbon steel to prevent cracking-wrinkling // Journal of Mechanical Engineering. 2024. Vol. 21, Iss. 1. P. 123–142. DOI: 10.24191/jmeche.v21i1.25363
18. Miłek T. Experimental determination of material boundary conditions for computer simulation of sheet metal deep drawing processes // Advances in Science and Technology Research Journal. 2023. Vol. 17, Iss. 5. P. 360–373. DOI: 10.12913/22998624/172364
19. Dwivedi R., Agnihotri G. Numerical simulation of aluminum and brass material cups in deep drawing process // Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2, Iss. 4-5. P. 1942–1950. DOI: 10.1016/j.matpr.2015.07.159
20. Горкуша Д. В., Комолова О. А., Григорович К. В., Алпатов А. В. и др. Исследование критериальных параметров достижения BH эффекта в сверхнизкоуглеродистых сталях для глубокой вытяжки // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 3-4. С. 201–210. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-3-4-201-210
21. Логинов Ю. Н., Ершов А. А. Влияние вида кривой упрочнения на локализацию деформации при осадке титановых заготовок // Титан. 2012. № 1(35). С. 22–28.
22. Третьяков А. В., Зюзин В. И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением : Справочник. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1973. — 224 с.
23. Spencer K., Embury J. D., Bréchet Y. Strengthening via the formation of strain-induced martensite in stainless steels // Materials Science and Engineering: A. 2004. Vol. 387-389. P. 873–881. DOI: 10.1016/j.msea.2003.11.084
24. Логинов Ю. Н., Шимов Г. В., Бушуева Н. И. К прогнозу развития мартенситного превращения при безоправочном волочении труб из аустенитной стали // Черные металлы. 2021. № 4. С. 25–31. DOI: 10.17580/chm.2021.04.05