Сабирзянова И.Т. - Лауреат Премии им.Николаева А.Г.

Для расчета операций листовой штамповки необходимы свойства материала, которые получают путем проведения различных экспериментов по своим стандартам. Сабирзянова Ирина Тимуровна занимается изучением свойств листовых материалов, в основном титановых сплавов и нержавеющих сталей, и построением к ним реологических моделей в программах для математического моделирования.
Задание реологии определяется следующими экспериментальными исследованиями: построение кривой упрочнения, определение коэффициентов анизотропии, упругих свойств, коэффициентов трения и критерия разрушения – диаграммы предельного деформирования (FLD, ISO 12004).
Построение кривых упрочнения, а также определение упругих свойств материала осуществляется на основе опытов на растяжение (ГОСТ 11701-84, ГОСТ 1497-84) с разной скоростью деформирования образцов, вырезанных из листа под 0°, 45° и 90° к направлению проката. На основе этих данных выявляются участки монотонной деформации и повторно проводятся опыты на растяжение (ISO 10113) для определения коэффициентов анизотропии для построения модели условия пластичности Hill-48.
Диаграмма предельных деформаций определяет пределы формоизменения материала до разрушения для различных деформированных состояний (различные соотношения между ε1 и ε2). Деформированные состояния варьируются от одноосного растяжения до двухосного растяжения (формовка). Совокупность значений предельных деформаций при различных состояниях, полученных по результатам экспериментов, представляется в виде кривой предельных деформаций (forming-limit curve, FLС). Для построения FLC-диаграммы, согласно EN ISO 12004-2.2021, существуют 2 основных метода проведения испытаний: метод Наказимы (Nakajima) и метод Марчиньяка (Marciniak), в своей работе Сабирзянова И.Т. использует второй, основанный на проведении процесса формовки (двухосное растяжение) образца пуансоном с плоским торцом до появления разрушения в исследуемой области, фланец при этом жестко зафиксирован. Для построения диаграммы требуется получение значений предельных главных деформаций минимум для 6 различных деформированных состояний, включая плоское деформированное состояние (ПДС), при котором одна из главных деформаций равна нулю. Различные комбинации деформаций достигаются за счет испытаний образцов отличающихся по форме предварительно изготовленного выреза. С помощью предварительно нанесенной маркировочной сетки и оптической системы фиксируются перемещения и после, с помощью программы, рассчитываются деформации.
Определение коэффициентов трения выполняется при помощи специальной оснастки, закрепленной в испытательной машине, в которую помещается плоская прямоугольная заготовка, обезжиренная или с нанесенным смазочным материалом. Образец зажимается между двух стальных прокладок с определенным давлением и протягивается через них, следом расчетным путем определяется коэффициент трения.
После проведения необходимых экспериментов полученные обработанные данные вводятся в программу для математического моделирования штамповочных процессов и апробируются на операциях вытяжки, отбортовки и др. При сходстве расчета и эксперимента модель считается завершенной и готовой к использованию в дальнейших операциях.
Данным методом исследовано три материала, реологические модели которых уже используются на предприятиях для моделирования операций штамповки. Одной из деталей с улучшенным технологическим процессом стал «Щиток». Благодаря математическому моделированию в программном комплексе QForm количество необходимых переходов для получения качественной детали получилось сократить с 11 до 6, что значительно уменьшило временные затраты на изготовление.