Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Фомин Алексей Александрович

Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки
<
Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Фомин Алексей Александрович. Влияние сопротивления деформации иридия и сплавов платины на формоизменение этих материалов в процессах штамповки: диссертация ... кандидата технических наук: 05.16.05 / Фомин Алексей Александрович;[Место защиты: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина"].- Екатеринбург, 2015.- 129 с.

Содержание к диссертации

Введение

1. Патентно-литературный обзор по теме диссертационной работы 8

1.1. Применение и физико-механические свойства иридия 8

1.2. Свойства и роль сплавов платины в промышленности 12

1.3. Промышленно применяемые способы холодной штамповки заготовок из сплавов платины 19

1.4. Способы листовой штамповки осесимметричных изделий из иридия 28

1.5. Программное обеспечение для анализа напряженно-деформированного состояния в операциях штамповки 33

1.6. Выводы по главе и постановка задачи исследования 40

2. Изучение технологических свойств сплавов платины и иридия 44

2.1. Построение кривых упрочнения платинового сплава ПлПдРдРу81-15-3,5-0,5 44

2.2. Построение кривых упрочнения платиновых сплавов ПлРд-10 и ПлРд-ЮДУ 48

2.3. Горячие пластометрические испытания иридия И99,9 51

2.4. Выводы по главе 57

3. Анализ холодной штамповки в технологии производства стеклоплавильных сосудов 60

3.1. Наблюдения в ходе производственного процесса и их анализ 60

3.2. Постановка задачи холодной штамповки одного канала стеклоплавильного аппарата аналитическим методом 67

3.3. Определение деформированного состояния при холодной штамповке одного канала стеклоплавильного аппарата методом конечных элементов 77

3.4. Изменение деформированного состояния при штамповке элемента стеклоплавильного аппарата при учете влияния соседних каналов 82

3.5. Выводы по главе 88

4. Анализ горячей штамповки в технологии производства иридиевых тиглей 90

4.1. Постановка технологической задачи производства тигля из иридия 90

4.2. Определение напряженно-деформированного состояния при горячей листовой штамповке иридиевого тигля 104

4.3. Выводы по главе 116

Заключение 118

Список литературы 120

Приложение. Документы, подтверждающие

Практическую значимость работы 127

Промышленно применяемые способы холодной штамповки заготовок из сплавов платины

Программный комплекс ПЛАСТ предназначен для решения линейных, физически или геометрически нелинейных двумерных квазистатических задач методом конечных элементов в перемещениях. В качестве определяющих упругопластических соотношений используются уравнения Прандтля - Рейса для изотропного деформационно-упрочняющегося материала с условием текучести Мизеса. Возможен расчет в осесимметричной и плоской постановке (плоская деформация, плоское напряженное состояние).

Имеются следующие варианты применения пакета: математическое моделирование пластического течения; расчет деталей и конструкций на прочность; расчет напряженно-деформированного состояния и размеров заготовки на любой стадии нагружения; определение усилия реформирования и прочности инструмента; определение поврежденности металла, накопленной в результате пластической деформации, и остаточной поврежденности после отжига заготовки. Исходными данными для расчетов являются размеры заготовки и инструмента, представляемые в координатной форме, механические характеристики деформируемого материала, граничные условия и описание процесса.

Программный комплекс требует для размещения рабочих файлов 2050 кБайт памяти на жестком диске и около 200 кБайт для размещения постановки задачи и результатов расчета.

Общий порядок функционирования комплекса предполагает следующие возможности. Деформируемое тело может состоять из нескольких материалов, соединенных по общим границам без возможности проскальзывания и обладающих разными механическими характеристиками. Граничные условия задаются распределенными объёмными и поверхностными силами, сосредоточенными силами, перемещениями, условиями трения.

Структура пакета представляет собой совокупность диалоговых блоков и функциональных программ, связь между которыми осуществляется посредством общих и личных наборов данных, являющихся файлами прямого доступа. Диалоговые блоки реализуют сервисные функции комплекса и обеспечивают модификацию данных. Функциональные программы выполняются как отдельные задания под управлением операционной системы. Имеются следующие диалоговые блоки: математической постановки, вычислительной постановки, подготовки к счету, редактирования счета, отображения, модификации файла веществ. Различают наборы данных: загрузочные модули, справочник, файл веществ, математическая и вычислительная постановка, набор данных записей. Имеются функциональные программы создания и модификация наборов данных, подготовки к счету, счета, отображения.

На основе приведенного выше литературного обзора можно сделать следующие выводы:

1. Метод конечных элементов - это наиболее универсальный метод, позволяющий описать напряженно-деформированное состояние даже в очень сложных процессах обработки металлов давлением. К таким процессам можно отнести многоканальную штамповку с очагом деформации сложной конфигурации и горячую вытяжку с непрерывно изменяющими физическими условиями протекания процесса. Поэтому в рамках данной работы использование программных продуктов ПЛАСТ, DEFORM, QFORM, РАМ-STAMP, ABAQUS для моделирования процессов штамповки является целесообразным.

2. Практически все результаты исследований реологических свойств иридия основаны на испытаниях на растяжение, которые характеризуются относительно малой деформацией (не более 15-20 %). Данных по упрочнению иридия при высоких степенях деформации, высоких температурах и больших скоростях деформации, т.е. при параметрах соответствующих процессам штамповки и прессования, в литературе не обнаружено.

3. Для платиновых сплавов, в том числе дисперсно-упрочненных, также отсутствует информация о зависимости сопротивления деформация от степени деформации. Эта зависимость необходима для анализа процесса штамповки дна стеклоплавильного аппарата с помощью конечно-элементного моделирования.

4. Формование выступов металла на заготовке путем обжима заготовки пуансоном специальной формы на массивной матрице с отверстиями является наиболее контролируемым и наименее затратным процессом штамповки дна стеклоплавильного аппарата из платинового сплава по сравнению с аналогами. Однако необходимо выявить и устранить причины возникновения дефектов на данной операции с целью повышения качества изготавливаемой продукции.

В мировой производственной практике отсутствует технология штамповки иридиевых тиглей, позволяющая получать изделия высокого качества. Разработка подобной технологии стала бы прорывом в области изготовления изделий из иридия, а также в производстве оксидных монокристаллов.

В связи с вышеизложенной информацией, целью данной работы является создание новых и совершенствование существующих процессов листовой штамповки заготовок из иридия и сплавов платины. Для достижения данной цели сформулированы следующие задачи: изучить сопротивление деформации сплавов платины в холодном состоянии, а технически чистого иридия - в горячем состоянии; поставить и решить краевую задачу штамповки дна стеклоплавильного агрегата и сделать выводы о корректности приемов и параметров штамповки; поставить и решить краевую задачу штамповки заготовки тигля из иридия и подобрать рациональные параметры деформации.

Построение кривых упрочнения платиновых сплавов ПлРд-10 и ПлРд-ЮДУ

Таким образом, мощность внутренних сил не зависит от соотношения размеров отверстия и размера пластической зоны. Это объясняется тем, что деформации подвергается как материал, находящийся напротив отверстия, так и пластический слой, расположенный между верхним и нижним инструментом.

Если пренебречь напряжениями трения, то используя условие сохранения энергии, при применении давления осадки р получим p Bv = TSVBL, откуда р = 2тs. Такое простое выражение удалось получить, потому что подобрано поле скоростей, не вызывающее разрывов на границе двух зон пластической деформации. стандартной технологии штамповки контактная площадь составляет 830 мм2, толщина полосы в начале процесса равна 4,0 мм, в конце - 2,5 мм. Следовательно, є = 0,47. Сопротивление деформации для сплава ПлРд-ЮДУ определим по зависимости, найденной в пункте 2.2. При рассчитанной степени деформации as составит 662 МПа, тогда xs = 382,2 МПа. Усилие штамповки найдем по формуле Р = р S = 2 382,2 830 = 64,7 тс. Расчетное усилие штамповки примерно в 2 раза меньше реального (120-130 тс), что объясняется пренебрежением напряжениями трения.

Анализ напряженного и деформированного состояния произведен с помощью программного комплекса ABAQUS, предназначенного для решения задач в области конечно-элементных прочностных расчетов.

Смоделировано течение металла вблизи одного отверстия матрицы. Первым этапом моделирования являлось создание деталей. В данном случае их три: штамп с отверстием (матрица), заготовка и плита. Для создания каждой детали заданы следующие параметры: моделируемое пространство - осесимметричное, тип материала деталей - деформируемый, отображение деталей - плоское. Контур деталей задается координатным способом. Сборка инструмента и заготовки показана на рисунке 3.11.

Следующим этапом являлось задание свойств материалов, участвующих в моделировании: сталь инструментальная штамповая и платина. Для стали, из которой изготовлен инструмент, указана плотность, равная 7700 кг/м3, и заданы упругие свойства с помощью модуля Юнга и коэффициента Пуассона, которые равны 200000 МПа и 0,3 соответственно. Плотность платины равна 21450 кг/м3, модуль Юнга = 170000 МПа, коэффициент Пуассона = 0,37 [6]. Пластические свойства платины заданы степенной зависимостью Людвика, которая устанавливает связь между сопротивлением деформации и степенью деформации в виде s , где s - сопротивление деформации, - степень деформации, а - предел упругости, Ъ - коэффициент упрочнения, с - показатель упрочнения. Для платины эти величины принимают следующие значения: а - 100 МПа, Ъ = 148 МПа, с = 0,573 [59]. Свойства металлов изотропны. На созданную модель наложены следующие граничные условия. Первое условие - жесткое закрепление штампа по нижней границе его контура, так как штамп неподвижен в процессе обжима заготовки. Следующее условие задано для верхней границы плиты, она перемещается вертикально вниз. Граничные условия для инструмента заданы не по всему контуру, что позволяет в ходе решения задачи определить напряженно-деформированное состояние не только заготовки, но и инструмента. На правой границе очага реализуется свободное течение металла, действующее внешнее давление равно нулю. На границе контакта заготовки с матрицей и плитой реализуется скольжение. Условия трения описываются законом Кулона. Коэффициент трения по Кулону принят равным 0,1. На рисунке 3.12 граничные условия показаны значками закрепления и стрелками, которые приняты в сопромате.

Следующим этапом в моделировании являлось создание сетки и ассоциации свойств конечных элементов с заданными свойствами. Для плиты и матрицы аппроксимирующий размер одного элемента принят 0,5 мм, тип элемента -четырехугольный. Для заготовки с целью повышения точности решения задачи принят размер элемента 0,2 мм, тип ячейки - треугольный. Таким образом, деформирующая плита разбита на 100 элементов, матрица на 96 элементов, заготовка из платины на 800 элементов. В сумме 996 элементов, что удовлетворяет ограничению университетской версии. На рисунке 3.13 показано разбиение очага деформации на конечные элементы в процессе формирования выступов.

После завершения формирования исходных условий выполнены расчеты с получением схем распределения расчетных параметров по очагу деформации. На рисунке 3.14 представлено распределение значений эквивалентной степени деформации по очагу деформации. Полученные данные позволяют проанализировать деформированное состояние металла.

Отображенная картина распределения эквивалентной степени деформации позволяет, в частности, оценить уровень нагартовки металла по объему. Видно, что наибольшей деформации (е = 0,698) подвержен объем металла вблизи кромок матрицы. Это должно провоцировать износ, в первую очередь, именно этой поверхности инструмента, что и наблюдается на практике. Для нижней свободной поверхности характерен процесс бочкообразования. При этом заполнение конуса ручья штампа оказывается затрудненным: периферийные слои сильно отстают от центральных.

Распределение значений напряжения по Мизесу (области равного уровня и таблица их значений (МПа) - слева) Рисунок 3.16 - Распределение значений энергии пластической деформации (области равного уровня и таблица их значений (мДж) - справа)

Выявленные эффекты позволяют лучше понять механизмы деформации платиносодержащего материала и позволяют оптимизировать сам процесс, а также параметры формообразующего инструмента [60].

В предыдущей постановке задачи не учтен факт отсутствия симметрии при нагружении материала. Действительно, как описано выше, с одного из торцов деформируемой пластины установлен упор, ограничивающий перемещение материала в горизонтальном направлении. По существу, обычная краевая задача затекания металла в щелевой штамп превращается в задачу с подпором. Известно, что наличие бокового подпора в способах кузнечной осадки увеличивает уровень средних напряжений [61, 62], что, в свою очередь, в общем случае повышает пластичность металла [63], а в данном конкретном случае, кроме того, позволяет добиться более полного заполнения ручьев штампа. Вместе с тем, возникает картина несимметричного действия напряжений подпора - они действуют только с одной стороны, поэтому заполнение штампа должно оказаться также несимметричным.

Постановка задачи холодной штамповки одного канала стеклоплавильного аппарата аналитическим методом

Исходная геометрия штамповой оснастки для первого варианта проведения процесса вытяжки представлена на рисунке 4.1. Данная геометрия представляет собой две матрицы с отверстием диаметром 130,50 и 100,00 мм, для первого и второго перехода соответственно, два цилиндрических пуансона 128,25 и 97,75 мм, для первого и второго перехода соответственно, а также прижим для первого перехода.

Построение геометрии производилось в программе КОМПАС 3D. По приведенным размерам получены чертежи, а затем трехмерные модели оснастки. Результаты построения приведены на рисунке 4.2.

Данная геометрия после построения экспортировалась в форматах .dxf -для чертежей и .igs, .stp - для трехмерных моделей.

Данные для моделирования в программном комплексе QFORM 7 были импортированы в сеточный генератор QShape. В данном генераторе производились следующие операции: создание поверхностной сетки конечных элементов для каждого объекта геометрии, указание «роли» объекта в последующих операциях, задание плоскостей симметрии (для объемной геометрии) - для ускорения расчета использовались сектора инструмента и заготовки с углом 45 и 90 (рисунок 4.3). Рисунок 4.1 - Чертежи инструмента для вытяжки: (а) - матрица для первого перехода, (б) - матрица для второго перехода, (в) - пуансон для первого перехода, (г) - пуансон для второго перехода, (д) - прижим для первого перехода Рисунок 4.2 - Чертеж и трехмерная модель инструмента для первого перехода вытяжки Рисунок 4.3 - Подготовка данных в сеточном генераторе QShape

После проведения данных операций производится постановка задачи в основном окне программы. На первом этапе выбран тип процесса: деформация с учетом тепловых процессов, а также тип задачи: 2D - осесимметричная (рисунок 4.4).

На втором этапе импортирована подготовленная геометрия в виде сеточных моделей (рисунок 4.5). Здесь же представлены инструменты для проведения операций позиционирования объектов до начала расчета.

Далее указываются параметры заготовки. В качестве материала заготовки выбран иридий. Физические свойства иридия, описанные в пункте 1.1, и кривые упрочнения, полученные в пункте 2.3, были внесены в базу данных программы QFORM (рисунок 4.6). Эти данные включают в себя: кривые сопротивления деформации, заданные табличным образом и зависящие от степени деформации, скорости деформации и температуры, плотность материала, теплопроводность, теплоемкость, температуру плавления, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент теплового расширения. Также для заготовки указана исходная температура нагрева (рисунок 4.7).

На следующем этапе указываются свойства инструмента. Пуансон (приводной инструмент) имеет гидравлический привод с максимальным усилием 400 кН. Скорость движения пуансона задается табличной функцией (рисунок 4.8). Указывается смазка на поверхности контакта инструмента и заготовки: в данном случае это стекло. Далее выбираем материал инструмента: для всех составляющих выбрана сталь 5ХНМ. Начальная температура нагрева инструмента 700С. Также указываются условия сведения в контакт и параметров теплообмена с заготовкой (рисунок 4.9).

Далее указывается условие остановки процесса: условие задано, исходя из требуемого хода пуансона - расчетное значение для первого перехода равно 78,73 мм. На следующем этапе постановки задачи указаны необходимые граничные условия, в том числе параметры окружающей среды: для условий проведения процесса, а также с учетом температуры нагрева материала заготовки задано: температура окружающего воздуха 40С, степень черноты поверхности заготовки 0,15 и коэффициент теплоотдачи с поверхности заготовки 10 Вт/м2К (рисунок 4.10).

Затем на вкладке дополнительных параметров расчета, где большая часть значений указаны по умолчанию, уточнены некоторые величины: указан максимальный размер элемента в заготовке 0,2 мм; для инструментов указан максимальный размер элемента 2 мм по всему объему и локально - в местах контакта с заготовкой - размер элемента уменьшен до 0,2 мм (рисунок 4.11). Остальные параметры оставлены без изменений.

После задания всех указанных выше данных производится запуск на расчет. За ходом проведения процесса можно следить в реальном времени, отслеживая все интересующие параметры и результаты. Операции Процесс

Минимальное число слоев элементов Минимальная толщина материала [мм] Ш Учитывать массовыехарактеристики Сохранение объема

Коэф, преобразования работы деф-ции в тепло Коэф. преобразования работы трения в тепло Минимальный процент свободней поверхности [%] В р а щател ьн о е дв ижен и е Макс, кол-во шагов между разбиениями Многошаговый сдвиг Предварительная кантовка Ш Закалка/отпуск В Инструмент

На первом шаге подготовки задачи производится импорт геометрии, ранее созданной в CAD-редакторе. При импорте произведена настройка параметров сетки конечных элементов: в специальном инструменте Meshing заданы максимальный размер элемента равный 2 мм, а также максимальный смежный угол соединения элементов 5 (рисунок 4.12). Рисунок 4.12 - Задание параметров разбиения сетки конечных элементов в программе РАМ-STAMP

После проведения импорта созданы две плоскости симметрии. Также, поскольку для расчета должна быть применена заготовка, состоящая из объемных элементов, производится операция выдавливания: используемый сектор заготовки выдавливается на величину 1 мм с числом элементов по толщине равным 4 (рисунок 4.13).

В базу данных программы PAM-STAMP внесены параметры материала (рисунок 4.14): поскольку в программе будет произведена изотермическая постановка, то свойства иридия взяты для температуры 1150С (соответствует данным предварительных расчетов в неизотермической постановке в программе QFORM).

После проведения указанных действий произведено задание технологических параметров проведения процесса, а также внутренних параметров расчета задачи. Все требуемые параметры указываются в дереве свойств объектов и операций. Для всех инструментов указывается атрибут Surface Tool - поверхностный инструмент, то есть используется только формообразующая поверхность, а также задается значение толщины данной поверхности 0,8 мм (учтено при построении геометрии) для соблюдения условий контактного алгоритма программы PAM-STAMP (рисунок 4.15).

Определение напряженно-деформированного состояния при горячей листовой штамповке иридиевого тигля

После проведения данных операций производится постановка задачи в основном окне программы. На первом этапе выбран тип процесса: деформация с учетом тепловых процессов, а также тип задачи: 2D - осесимметричная (рисунок 4.4).

На втором этапе импортирована подготовленная геометрия в виде сеточных моделей (рисунок 4.5). Здесь же представлены инструменты для проведения операций позиционирования объектов до начала расчета.

Далее указываются параметры заготовки. В качестве материала заготовки выбран иридий. Физические свойства иридия, описанные в пункте 1.1, и кривые упрочнения, полученные в пункте 2.3, были внесены в базу данных программы QFORM (рисунок 4.6). Эти данные включают в себя: кривые сопротивления деформации, заданные табличным образом и зависящие от степени деформации, скорости деформации и температуры, плотность материала, теплопроводность, теплоемкость, температуру плавления, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент теплового расширения. Также для заготовки указана исходная температура нагрева (рисунок 4.7).

На следующем этапе указываются свойства инструмента. Пуансон (приводной инструмент) имеет гидравлический привод с максимальным усилием 400 кН. Скорость движения пуансона задается табличной функцией (рисунок 4.8). Указывается смазка на поверхности контакта инструмента и заготовки: в данном случае это стекло. Далее выбираем материал инструмента: для всех составляющих выбрана сталь 5ХНМ. Начальная температура нагрева инструмента 700С. Также указываются условия сведения в контакт и параметров теплообмена с заготовкой (рисунок 4.9).

Далее указывается условие остановки процесса: условие задано, исходя из требуемого хода пуансона - расчетное значение для первого перехода равно 78,73 мм. На следующем этапе постановки задачи указаны необходимые граничные условия, в том числе параметры окружающей среды: для условий проведения процесса, а также с учетом температуры нагрева материала заготовки задано: температура окружающего воздуха 40С, степень черноты поверхности заготовки 0,15 и коэффициент теплоотдачи с поверхности заготовки 10 Вт/м2К (рисунок 4.10).

Затем на вкладке дополнительных параметров расчета, где большая часть значений указаны по умолчанию, уточнены некоторые величины: указан максимальный размер элемента в заготовке 0,2 мм; для инструментов указан максимальный размер элемента 2 мм по всему объему и локально - в местах контакта с заготовкой - размер элемента уменьшен до 0,2 мм (рисунок 4.11). Остальные параметры оставлены без изменений.

После задания всех указанных выше данных производится запуск на расчет. За ходом проведения процесса можно следить в реальном времени, отслеживая все интересующие параметры и результаты. Операции Процесс

На первом шаге подготовки задачи производится импорт геометрии, ранее созданной в CAD-редакторе. При импорте произведена настройка параметров сетки конечных элементов: в специальном инструменте Meshing заданы максимальный размер элемента равный 2 мм, а также максимальный смежный угол соединения элементов 5 (рисунок 4.12). Рисунок 4.12 - Задание параметров разбиения сетки конечных элементов в программе РАМ-STAMP После проведения импорта созданы две плоскости симметрии. Также, поскольку для расчета должна быть применена заготовка, состоящая из объемных элементов, производится операция выдавливания: используемый сектор заготовки выдавливается на величину 1 мм с числом элементов по толщине равным 4 (рисунок 4.13).

В базу данных программы PAM-STAMP внесены параметры материала (рисунок 4.14): поскольку в программе будет произведена изотермическая постановка, то свойства иридия взяты для температуры 1150С (соответствует данным предварительных расчетов в неизотермической постановке в программе QFORM).

Рисунок 4.14 - Свойства иридия, заданные в базу данных PAM-STAMP

После проведения указанных действий произведено задание технологических параметров проведения процесса, а также внутренних параметров расчета задачи. Все требуемые параметры указываются в дереве свойств объектов и операций. Для всех инструментов указывается атрибут Surface Tool - поверхностный инструмент, то есть используется только формообразующая поверхность, а также задается значение толщины данной поверхности 0,8 мм (учтено при построении геометрии) для соблюдения условий контактного алгоритма программы PAM-STAMP (рисунок 4.15).

Для заготовки указывается атрибут Volume Blank - объемная заготовка - и применяются свойства ранее созданного материала из базы данных (рисунок 4.15). Затем для каждой операции для инструментов задаются следующие атрибуты. Rigid Body - объекты являются твердыми недеформируемыми телами. Cartesian Kinematics - указываются свойства движения объектов - для матрицы и неподвижного прижима задано полностью неподвижное положение в пространстве; пуансон перемещается со скоростью, заданной функцией зависимости скорости от времени (рисунок 4.16). И задается атрибут Contact, определяющий контактное взаимодействие объектов - поскольку контакт инструментов производится только с заготовкой, то указывается только одно условие одинаковое для всех объектов: коэффициент трения по Кулону 0,2, тип контакта Automatic (рисунок 4.17).

Остальные параметры в дереве свойств остаются по умолчанию (представлены на рисунке 4.18), кроме величины хода инструмента: пуансон в первой операции опускается на величину 80 мм (значение отсчитывается от входа в контакт пуансона и заготовки).

Рисунок 4.18 - Общие свойства задачи: красным выделено задание хода пуансона

Далее производится настройка решателя программы: выбирается тип параллельных вычислений и указывается число ядер процессора, на которых будет производиться расчет. Для решения данных задач выполнялось распараллеливание в режиме DMP и расчет проводился на 6 ядрах процессора (рисунок 4.19).

Результаты расчета процесса вытяжки тигля по всем вариантам проведения процесса представлены в виде полей распределения различных расчетных параметров, в виде графиков зависимостей различных функций и т.п., исходя из которых принималось решение о применимости технологии.

Для первого варианта расчета вытяжки тигля за два перехода с применением исходной геометрии инструмента получены следующие результаты расчета. На рисунке 4.20 представлено поле распределения температуры по объему заготовки после первого перехода вытяжки. Видно, что минимальное значение температуры после первого перехода составляет 72 ГС. Сильное захолаживание в данном варианте наблюдается из-за применения приводного прижима, что увеличивает теплопередачу в области контакта заготовки с прижимом и матрицей.

Поле степени деформации в заготовке представлено на рисунке 4.21. Видно сильную локализацию деформации в области стенки заготовки, примыкающей к радиусу на пуансоне.

Складки на боковой поверхности исключаются применением прижима -практически до самого конца процесса заготовка не выходит из контакта с ним. Однако выполненные расчеты показали большое утонение по стенке изделия около радиуса пуансона 56-57% (рисунок 4.22), что, скорей всего, приведет к образованию шейки и разрушению.