Глава
The Determination of AMg6 alloy superplastic characteristics based on the free bulging test
В книге
The authors describe the main features of aluminium and beryllium cold cathodes for helium-neon gas discharge lasers and the behaviour of the cathode under the effect of accelerated positive gas ions.
Компьютерное моделирование механических испытаний служит, в первую очередь, для корректной интерпретации их результатов, и особенно актуально в случаях, когда свойства материала при деформировании имеют нелинейный характер. Например, при изучении механических свойств материалов с высокой скоростной чувствительностью. В первую очередь – это сверхпластичные титановые сплавы. Сверхпластичные материалы проявляют способность к интенсивной пластической деформации без нарушения сплошности, если формоизменение происходит в узком диапазоне скоростей деформации, специфичном для каждого сплава и зависящем от температуры. При исследовании сверхпластичности материалов, необходимо поддерживать постоянную скорость деформации в образце. Это достигается проведением эксперимента по специальной программе нагружения, при которой скорость траверсы изменяется в процессе эксперимента.
В монографии анализируются особенности технологических процессов деформирования материалов в условиях сверхпластичности и проблемы, возникающие при работе с материалами, обладающими повышенной скоростной чувствительностью. Приведена математическая постановка задачи о медленном течении физически нелинейных сред с учетом контактного трения, обсуждаются ограничения на применение модели и некоторые частные решения. Особое внимание уделено моделированию контактного взаимодействия в процессах обработки металлов давлением и практической реализации в методе конечных элементов (МКЭ), а также моделированию оптимальных технологических режимов управления формоизменением материалов в условиях сверхпластичности и близких к сверхпластичности. Автоматизированное проектирование технологических процессов изотермической штамповки на базе программного комплекса SPLEN показано на примерах решения промышленных задач. Большое внимание уделено сопоставлению известных и специально проведенных экспериментальных исследований с результатами математического моделирования. Построены оценки влияния формы штампов, условий трения, исходной структуры и технологических параметров на формоизменение в условиях сверхпластичности. Демонстрируются приемы построения технологических режимов, обеспечивающих получение изделий с заданными формой и свойствами. Книга предназначена для исследователей и научных работников в области сверхпластичности, математического моделирования, механики и обработки металлов давлением, а также для студентов и аспирантов, обучающихся по соответствующим направлениям и специальностям.
Целью данного исследования является выяснение характеристик горячей штамповки сплава Ti-6Al-4V с целью определения условий его сверхпластического поведения. Эксперименты проводились в два этапа: серия ступенчатых испытаний на растяжение (диапазон температуры 700 - 925 °С) и серия испытаний на растяжение с постоянной скоростью деформации (температура 775 - 925 °С). По результатам ступенчатых испытания на растяжение построены зависимости, которые описывают связь между напряжением и скоростью деформации для каждой температуры. На основании полученных данных, были определены температурные и скоростные диапазоны, которые обеспечивающие реализацию сверхпластичности при формоизменении сплава Ti-6Al-4V, а также оптимальные скорости деформации, соответствующие максимуму показателя скоростной чувствительности. Было показано, что при низких температурах (700 - 775 °С) сплав Ti-6Al-4V проявляет все признаки сверхпластичности, однако при этих температурах оптимальные скорости деформации являются слишком маленькими для промышленных технологических процессов. Зависимость между оптимальной скоростью деформации и обратной температурой хорошо аппроксимируется экспоненциальным соотношением. На втором этапе экспериментальных исследований с целью оценки реального начального напряжения течения и характера деформационного упрочнения материала при деформации с оптимальной скорости деформации были проведены испытания на растяжение с постоянной оптимальной для каждой температуры скоростью деформации. Было показано, что значения напряжения, полученные с помощью ступенчатых испытаний на растяжение соответствуют значениям напряжения при постоянной скорости деформации, соответствующим интенсивности деформации равной 0,2. Деформационное упрочнение при деформации с оптимальной скоростью деформации является значительным.
В данной работе рассматривается интерпретация результатов механических испытаний материалов для определения их свойств в условиях горячей деформации. В качестве примера проводится моделирование теста на растяжение стержня в режиме сверхпластичности. Проводятся сравнения полученных данных с аналитическим решением.
В работе представлены результаты исследования характеристик течения сплава ВТ-6 (Ti-6V-4Al) в широком диапазоне температур (725 ‑ 950 °C) и скоростей деформации (10-5 ‑ 10-2 s-1). Были построены карты обработки материала на базе подхода "Dynamic materials model (DMM)", предложенного Прассадом (Prassad) и развитого Нарайана Мурти (Narayana Murty). Для построения таких карт обработки необходима информация о напряжении течения материала при разных температурах и скоростях деформации. Для получения такой информации идеальными являются скачковые испытания на растяжение, которые позволяют построить зависимости напряжения от скорости деформации при заданной температуре. Проведенные эксперименты заключались в растяжении серии образцов при различных температурах со скачковым изменением скорости движения траверсы. По результатам проведенных тестов были получены соотношения, описывающие связь между напряжением и скоростью деформации для каждого значения температуры. Для оценки влияния условий деформации на формуемость и стабльность течения материала эти данные были проанализированы на базе подходов Прассда и Нарайана Мурти. На базе этих подходов были построены карты обработки материала давлением, которые позволяют определять условия сверхпластичности сплава ВТ-6.