Method for Calculating the Parameters of Superplasticity of Titanium Alloys Based on the Results of Test Forming into a Rectangular Matrix at Constant Pressure

Предложена методика определения индекса скоростной чувствительности сверхпластичного материала по результатам формовки длинной тонкой прямоугольной мембраны при постоянном давлении инерционного газа. В отличие от других известных методик предлагаемый метод учитывает наличие входного радиуса в используемом наборе матриц. Математическая модель технологического процесса разработана, исходя из основных положений теории тонких оболочек. Для валидации предлагаемой методики конечно-элементный анализ выполняется с использованием программного комплекса ANSYS 10 ED. Экспериментальная апробация предложенного метода проводится на титановых сплавах Ti-6Al-4V, достигнуто хорошее согласие. Показано, что учет влияния входного радиуса позволяет значительно повысить точность конечно-элементного моделирования. Сделан вывод о том, что разработанную методику можно рекомендовать к практическому использованию для определения сверхпластичных параметров тонколистовых сверхпластичных материалов.

Ключевые слова

сверхпластическая формовка; реологические параметры; прямоугольная матрица; входной радиус; ANSYS.

Литература

1. Perez-Prado, M.T. Fundamentals of Creep in Metals and Alloys / M.T. Perez-Prado, M.E. Kassner. - Amsterdam: Elsevier Science, 2015.
2. Смирнов, О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности / О.М. Смирнов. - М.: Машиностроение, 1979.
3. Safiullin, R.V. Determination of the Parameters of Superplastic Forming for Long Rectangular thin Sheet Titanium Alloy Ti-6Al-4V / R.V. Safiullin, R.A. Vasin, F.U. Enikeev //Acta Metallurgica Sinica. - 2000. - V. 13. - P. 567-573.
4. Кайбышев, О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов / О.А. Кайбышев. - М.: Металлургия, 1984.
5. Enikeev, F.U. An Analysis of the Superplastic Forming of a thin Circular Diaphragm / F.U. Enikeev, A.A. Kruglov // International Journal of Mechanical Sciences. - 1995. - V. 37, № 5. - P. 473-483.
6. Васин, Р.А. Об идентификации определяющих соотношений по результатам технологических экспериментов / Р.А. Васин, Ф У. Еникеев, А.А. Круглов, Р.В. Сафиуллин // Механика твердого тела. - 2003. - № 2. - С. 111-123.
7. Aksenov, S.A. Determination of Optimal Gas Forming Conditions from Free Bulging Tests at Constant Pressure / S.A. Aksenov, E.N. Chumachenko, A.V. Kolesnikov, S.A. Osipov // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - P. 158-164.
8. Jarrar, F.S. Simulation of High-Temperature AA5083 Bulge Forming with a Hardening/Softening Material Model / F.S. Jarrar, F.K. Abu-Farha, Jr. L.G. Hector, M.K. Khraisheh // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2009. - V. 18, № 7. - P. 863-870.
9. Carrino, L. On the Optimization of Superplastic Forming Processes by the Finite-Element Method / L. Carrino, G. Giuliano, C. Palmieri // Journal of Materials Processing Technology. - V. 143-144. - 2003. - P. 373-377.
10. Малинин, Н.Н. Исследование процесса газостатической формовки длинной мембраны / Н.Н. Малинин, К.И. Романов // Машиноведение. - 1982. - № 4. - С. 98-101.
11. Ghosh, A.K. Influence of Material Parameters and Microstructure on Superplastic forming / A.K. Ghosh, C.H. Hamilton // Metallurgical Transactions. - 1982. - V. 13, № 5. - P. 733-743.
12. Малинин, Н.Н. Ползучесть в обработке металлов / Н.Н. Малинин. - М.: Машиностроение, 1986.
13. Ганиева, В.Р. Методика определения параметров точки перегиба сигмоидальной кривой сверхпластичности / В.Р. Ганиева, А.И. Кутлуева, Ф.У. Еникеев // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2012. - № 1. - C. 132-138.
14. Сафиуллин, Р.В. Расчет режимов сверхпластической формовки протяженной прямоугольной мембраны / Р.В. Сафиуллин, Ф.У. Еникеев // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2001. - № 3. - С. 35-40.