Application of resource-saving extrusion technologies and an integrated approach to assessing the plasticity of metal parts in agricultural engineering

Abstract

Among the promising resource-saving technologies to produce parts with improved performance characteristics, the processes of volumetric plastic deformation of products occupy a prominent place. The research relevance is determined by the need to improve the mechanical properties of deformed metal, increase tool life, and produce high precision stamped products with an appropriate level of technological heredity. The study aims to create the required level of strain hardening and damage resistance of deformed metal and products of complex configuration, which will replace expensive steel grades with cheaper ones with similar service characteristics. To calculate the components of the stress tensor under nonmonotonic loading, the anisotropic-strengthening body model is used. The study of theoretical and experimental findings suggests that cold combined extrusion methods should be used to manufacture parts with a flange, which can significantly increase the boundary dimensions and improve the technological heredity of the product. The study presents a methodology for determining the kinematic characteristics of plastic metal flow using analytical functions obtained from experimental studies of the motion of a continuous medium. The tensor approach was used to create a model of damage accumulation under non-monotonic deformation. The presented complex of calculations can be used to determine the stress state and the amount of the spent plastic deformation resource during non-monotonic volumetric deformation with a sufficiently high accuracy, without preliminary heating of the metal. Based on the information on the stress-strain state and the tensor model of damage accumulation, the ultimate forming of parts with a flange was estimated. The practical value of the research lies in the use of the proposed approaches to solve several technological problems of metal processing by pressure when the material undergoes non-monotonic plastic deformation under conditions of bulk stress

Серед перспективних ресурсозберігаючих технологій виробництва деталей, з покращеними експлуатаційними характеристиками, чільне місце займають процеси об`ємного пластичного деформування виробів. Актуальність досліджуваної теми обумовлена необхідністю підвищення показників механічних властивостей деформованого металу, збільшення стійкості інструменту, отримання високоточних штампованих виробів із належним рівнем технологічної спадковості. Метою дослідження є формування необхідного рівня деформаційного зміцнення та пошкодженності деформованого металу виробів складної конфігурації, що дозволить замінити дорогі марки сталей більш дешевими з аналогічними службовими характеристиками. Для розрахунку компонентів тензора напружень, при немонотонному навантаженні, використана модель анізотропно-зміцнюваного тіла. На підставі теоретичних та експериментальних надбань запропоновано, для виготовлення деталей з фланцем, застосовувати способи холодного комбінованого видавлювання, які дозволяють значно збільшити граничні розміри і покращити показники технологічної спадковості виробу. В статті представлена методика визначення кінематичних характеристик пластичної течії металу аналітичними функціями, отриманими на основі експериментальних досліджень руху суцільного середовища. Тензорний підхід дозволив створити модель накопичення пошкоджень при немонотонній деформації. Представлений комплекс обчислень дозволяє достовірно і з досить високою точністю визначити напружений стан, величину використаного ресурсу пластичності в процесах немонотонного холодного об`ємного деформування. На основі інформації про напружено-деформований стан і тензорної моделі накопичення пошкоджень здійснена оцінка граничного формоутворення деталей з фланцем. Практична цінність досліджень полягає у використанні запропонованих підходів для розв`язання низки технологічних задач обробки металів тиском, коли матеріал зазнає немонотонного пластичного деформування в умовах об`ємного напруженого стану.