АО «НПО «Сплав» имени А. Н. Ганичева», Тула, Россия:

А. Н. Исаева, инженер

ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:
С. Н. Ларин, профессор кафедры «Механика пластического формоизменения», докт. техн. наук, эл. почта: mpf-tula@rambler.ru
В. И. Платонов, доцент кафедры «Механика пластического формоизменения», канд. техн. наук
В. А. Коротков, доцент кафедры «Механика пластического формоизменения», канд. техн. наук

Представлена методика построения экспериментальной кривой упрочнения из опыта сжатия цилиндрических образцов, выполненных из стали 11ЮА. Осадку образцов высотой 9 мм и диаметром 5 мм осуществляли на испытательной машине P-5 с записью диаграммы «нагрузка – перемещение». Для снижения влияния сил трения между осаживаемой заготовкой и инструментом эксперимент завершали при достижении отношения высоты к ее диаметру, равного 1. Это приводит к ограничению диапазона получаемой интенсивности деформаций в пределах 0,35…0,45. Для расширения границ построения кривой упрочнения проводили деформирование двух составных образцов, полученных после первой осадки, что позволило достигнуть величины интенсивности деформаций 0,75…0,85 в каждом образце. Так как сжатие образца осуществляли с равномерной скоростью, то график «нагрузка – перемещение» разбивали на несколько интервалов, в которых в соответствии с перемещением нажимной плиты определяли площадь поперечного сечения образца, деформацию, нагрузку и соответствующие ей напряжения. Набор полученных значений интенсивностей деформации и напряжений позволил построить кривую упрочнения исследуемого материала с последующей аппроксимацией линейной функции. Кривые упрочнения показывают, что характер упрочнения исследуемого материала не меняется в результате испытания на сжатие составного образца, следовательно, силы контактного трения не оказывают влияния на силовые параметры при значительных интенсивностях деформации. Предлагаемая методика испытания на сжатие с использованием составного образца позволяет существенно снизить трудоемкость построения кривой упрочнения и значительно расширить диапазон равномерного деформирования в условиях одноосного напряженного состояния.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 20-08-00401 А.

1. Яковлев С. С. Ковка и штамповка : справочник. Т. 4. Листовая штамповка. — М. : Машиностроение, 2010. — 732 с.
2. Коликов А. П., Романцев Б. А. Теория обработки металлов давлением. — М. : МИСиС, 2015. — 451 с.
3. Hu P., Ma N., Liu L., Zhu Y. Theories, methods and numerical technology of sheet metal cold and hot forming: Analysis, simulation and engineering. — London : Springer, 2013. — 210 p.
4. Яковлев С. П., Яковлев С. С., Андрейченко В. А. Обработка давлением анизотропных материалов. — Кишинев : Квант, 1997. — 331 с.
5. Uscinowicz R. Experimental study of the hardening process of Ti/Cu bimetal during compression test // Materials Today Communications. 2021. Vol. 28. P. 102687.
6. Шинкин В. Н. Прямая и обратная нелинейная аппроксимация зоны упрочнения стали // Черные металлы. 2019. № 3. С. 32–37.
7. Ding S., Khan S., Yanagimoto J. Metadynamic recrystallization behavior of 5083 aluminum alloy under double-pass compression and stress relaxation tests // Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 822. P. 141673.
8. Khoddam S., Fardi M., Solhjoo S. A verified solution of friction factor in compression test based on its sample’s shape changes // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 193. P. 106175.
9. Platonov V. I., Chudin V. N., Romanov P. V. Pressure welding of shells with creep and plasticity // Russian Engineering Research. 2021. Vol. 41. No. 3. P. 227–230.
10. Ларин С. Н., Платонов В. И., Коротков В. А. Проектирование матрицы для вытяжки материалов, обладающих плоскостной анизотропией механических свойств // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 83–87.
11. Safronov A., Belsky S. M., Filatov A. Study of the microstructure of electrotechnical anisotropic steel with accelerated cooling // Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 37. P. 236–238.
12. Пасынков А. А., Борискин О. И., Ларин С. Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 80–84.
13. Fadeev V., Kondrushin A. Special aspects of determining parameters for continuous deformation of pipe billets for the specified pipes size range // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 38. P. 1322–1325.
14. Goncharuk A. V., Fadeev V. A., Kadach M. V. Seamless pipes manufacturing process improvement using mandreling // Solid State Phenomena. 2021. Vol. 316. P. 402–407.
15. Кухарь В. Д., Малышев А. Н., Бессмертная Ю. В. Вытяжка низких прямоугольных коробок из профильных заготовок // Черные металлы. 2019. № 1. С. 39–42.
16. Шинкин В. Н. Предварительная правка стальной полосы // Черные металлы. 2018. № 5. С. 34–40.
17. Демин В. А., Черняев А. В., Платонов В. И., Коротков В. А. Методика экспериментального определения механических свойств материала при растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 66–73.
18. Shinkin V. N. Simple analytical dependence of elastic modulus on high temperatures for some steels and alloys // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 32–38.
19. Черняев А. В., Усенко Н. А., Коротков В. А., Платонов В. И. Определение влияния скорости деформации на сопротивление деформированию при статическом растяжении с повышенной температурой // Цветные металлы. 2019. № 5. С. 60–66.
20. Ларин С. Н., Платонов В. И., Исаева А. Н., Романов П. В. Изготовление цилиндрических изделий с толстым дном и тонкой стенкой // Черные металлы. 2021. № 5. С. 63–67. DOI: 10.17580/chm.2021.05.11.
21. ГОСТ 25.503–97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. — Введ. 01.07.1999. — М. : Издательство стандартов, 1997.
22. ГОСТ 803–81. Прокат полосовой горячекатаный для плакирования из углеродистой качественной и высококачественной стали. Технические условия. — Введ. 01.01.1983. — М. : Издательство стандартов, 1981.