Тульский государственный университет, Тула, Россия

А. В. Черняев, профессор кафедры механики и процессов пластического формоизменения, докт. техн. наук,
эл. почта: sovet01tsu@rambler.ru

Российский университет транспорта (МИИТ), Москва, Россия
В. Н. Чудин, профессор кафедры сопротивления материалов и строительной механики, профессор, докт. техн. наук

Процессы горячей осадки используют при обработке давлением на гидропрессовом оборудовании высокопрочных железоуглеродистых сплавов. Технология осадки включает силовой расчет и допустимую степень формоизменения заготовки. Материал заготовки при деформировании проявляет вязкие свойства (ползучесть) и находится в состоянии вязкопластичности. Происходит релаксация внутренних напряжений, что влияет на силовой и деформационный режимы операции. Релаксация тем больше, чем меньше скорость формоизменения. Для расчета давления осадки использован энергетический верхнеграничный метод механики пластичности. Предложена конструкция разрывного поля скоростей перемещений с допустимой кинематикой, состоящего из жестких блоков и поверхностей разрыва скорости. При плоском деформированном состоянии материала деформации возникают только на поверхностях разрыва скорости. Процесс осадки является нестационарным, так как в процессе деформирования поверхности разрыва скорости изменяют свое положение, что учитывается коррекцией нормальной составляющей скорости. Трение на контактных поверхностях инструмента и заготовки учтено в соответствии с законом Кулона. Мощности внешних и внутренних сил позволяют в соответствии с экстремальной верхнеграничной теоремой установить давление осадки. Показано, что снижение скорости приводит к уменьшению давления и технологической силы осадки. На основе критериев повреждаемости механики разрушения проведена оценка конечной сплошности материала заготовки. Сплошность зависит от жесткости схемы напряжений и степени деформации, а для некоторых материалов и от скорости операции. Показано, что потеря исходной сплошности (повреждаемость) уменьшается при уменьшении скорости осадки. Расчеты выполнены для осадки прямоугольной заготовки (бруса) из легированной стали.

1. Ковка и штамповка: справочник: в 4 томах. Том 1: Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / Под ред. Е. И. Семенова. – М. : Машиностроение, 2010. – 716 с.
2. Матвеев С. В., Вяткин А. Г., Вяткин А. А., Дави И. А. Х. Теоретическое исследование точности высотных размеров поковок для операций осадки и закрытой штамповки с учетом выбора кузнечно-прессового оборудования // Черные металлы. 2022. № 6. С. 35–40.
3. Лавриненко В. Ю., Белокуров О. А., Смирнов М. О., Соколов Д. А. Исследование неравномерности деформации при осадке и штамповке заготовки диска из жаропрочного никелевого сплава ЭП742-ИД // Заготовительные производства в машиностроении. 2024. Т. 22. № 2. С. 65–69.
4. Chaudhari R., Pratik Nidre P., Bharsakade R. Thermo-mechanical analysis of upset forging of AISI 1045 steel by using deform 3D // Materials today: Proceedings. 2024. Vol. 113. P. 353–358. DOI: 10.1016/j.matpr.2024.02.023
5. Silva C. M. A., Sampaio R. F. V., Pragana J. P. M., Bragança I. M. F., Martins P. A. F. An upset geometry sequence for determining the formability limits in bulk forming // CIRP Annals-Manufacturing Technology. 2023. Vol. 72, Iss. 1. P. 255–258.
6. Яковлев С. П., Чудин В. Н., Яковлев С. С., Соболев Я. А. Изотермическое деформирование высокопрочных анизотропных металлов. – М. : Машиностроение – 1; Тула : Изд-во ТулГУ, 2003. – 427 с.
7. Малинин Н. Н. Ползучесть в обработке металлов. – М. : Юрайт, 2024. – 221 с.
8. Чудин В. Н., Черняев А. В., Тесаков Д. М. К расчету напряжений при вытяжке анизотропного вязкопластичного материала // Цветные металлы. 2021. № 5. С. 84–88.
9. Пасынков А. А., Романов П. В., Нуждин Г. А. Горячая высадка осесимметричных заготовок из титановых сплавов // Цветные металлы. 2024. № 2. С. 72–77.
10. Пасынков А. А. Высадка фланца на деталях трубопроводов при вязкопластическом нестационарном деформировании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2021. № 3. С. 10–15.
11. Yong Li, Haosheng Chen, Lihua Du, Feng Yang, Ying Zhang, Dongsheng Li. Characterization and unified modelling of creep and viscoplasticity deformation of titanium alloy at elevated temperature // International Journal of Plasticity. 2024. Vol. 173. 103892.
12. Mansour R., Enblom P., Subasic M., Ireland A., Gustavsson F., Forssgren B., Efsing P. Influence of temperature-dependent viscoplastic relaxation and strain-induced martensitic transformation on the fatigue life of 304L stainless steel // International Journal of Fatigue. 2025. Vol. 198. 108992.
13. Голенков В. А. и др. Теория обработки металлов давлением. – М. : Машиностроение, 2013. – 441 с.
14. Колмогоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. – Екатеринбург : Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. – 836 с.
15. Гун Г. Я. Теоретические основы обработки металлов давлением / Под ред. П. И. Полухина. – М. : Металлургия, 1980. – 456 с.

16. Богатов А. А., Мижирицкий О. И., Смирнов С. В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. – М. : Металлургия, 1984. – 144 с.
17. Колмогоров В. Л. Напряжения. Деформации. Разрушение. – М. : Металлургия, 1970. – 232 с.
18. Черняев А. В., Чудин В. Н. Верхнеграничный расчет изотермической осадки кольцевой заготовки // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025. № 2 (164). С. 23–29.
19. Чудин В. Н., Платонов В. И., Романов П. В. Изотермическое формообразование корпусных ячеистых панелей при осадке – сварке давлением // Цветные металлы. 2021. № 7. С. 79-83.