cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2017-1-61-68cvmet-428Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ СВОЙСТВ СПЛАВА АД1М В ПРОЦЕССЕ ВЫТЯЖКИ НА ГЕОМЕТРИЮ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙRESEARCH ON THE EFFECT OF AD1M ALLOY ANISOTROPY ON THE GEOMETRY OF HOLLOW CYLINDRICAL PARTS IN DRAWINGВоронинС. В.VoroninS. V.

канд. техн. наук., доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения,

443086, г. Самара, Московское шоссе, 34

Cand. Sci. (Tech.), associate professor of the Department of metal technologies and aviation material science,

443086, Samara, Moskovskoe shosse, 34

s.v.voronin@list.ruЮшинВ. Д.UshinV. D.

докт. техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения

Dr. Sci. (Tech.), prof., Department of metal technologies and aviation material science

Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева (Самарский университет)РоссияSamara National Research University n.a. acad. S.P. Korolev (Samara University)Russian Federation201721022017016168Copyright © Воронин С.В., Юшин В.Д., 20172017Воронин С.В., Юшин В.Д.Voronin S.V., Ushin V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/428

Исследовано влияние анизотропии материала на характер деформации и геометрические размеры готового капсюля из алюминиевого сплава АД1М в процессе вытяжки. С целью выявления причин анизотропии рассматриваемого материала проведены металлографические, рентгеноструктурные, натурные производственные и компьютерные исследования, а также определены механические свойства материала. Выполнен конечно-элементный анализ процесса вытяжки, где в качестве обрабатываемого материала рассмотрены изотропная и макроанизотропная модели, а также модель, учитывающая микроструктуру алюминиевого сплава АД1М. Установлено, что только макроанизотропная модель и, в большей степени, конечно-элементная модель, учитывающая микроструктуру материала, в отличие от изотропной, позволяют исследовать процесс фестонообразования. Показано, что учет анизотропии листового материала при изготовлении полых цилиндрических деталей методами холодной листовой штамповки дает возможность более точно и реально выявить характер течения металла и, соответственно, определить конечную геометрию получаемых деталей, а следовательно, создать устойчивый технологический процесс и повысить эксплуатационные характеристики изделий.

The paper covers the effect of material anisotropy on the nature of deformation and geometrical dimensions of the finished capsule made of AD1M aluminum alloy in the drawing process. Metallographic, X-ray diffraction, full-scale production, and computer studies were conducted and the mechanical properties of the material were determined in order to identify the factors of the material anisotropy. Finite element analysis of the drawing process was conducted, where isotropic and macroanisotropic models, together with a model which factored in the microstructure of AD1M aluminum alloy, were considered as the treated material. It was found that only the macroanisotropic model and, to a greater extent, the finite element model which factored in the material microstructure in contrast to the isotropic model, allowed studying the earing process. It was shown that factoring in the sheet material anisotropy in the manufacture of hollow cylindrical parts by die stamping made it possible to determine the nature of metal flow more accurately and realistically and thus determine the final geometry of produced parts and consequently to create a stable process and improve product performance.

микроструктураконечно-элементный анализанизотропиятекстуравытяжкаmicrostructurefinite element analysisanisotropytexturedrawingМинобрнауки РоссииReferencesГОСТ 11701-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент. М.: Изд-во стандартов, 1991.GOST 11701-84. Metally. Metody ispytanii na rastyazhenie tonkikh listov i lent [Metals. Method of tensile testing of thin sheets and strips]. Moscow: Izdatel’stvo standartov, 1991.Grechnikov F.V., Erisov Ya.A. The theoretical principles of sheet metal forming processes intensification based on anisotropy // Appl. Mech. Mater. 2015. Vol. 770. P. 258—263. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.770.258.Grechnikov F.V., Erisov Ya.A. The theoretical principles of sheet metal forming processes intensification based on anisotropy. Appl. Mech. Mater. 2015. Vol. 770. P. 258—263. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.770.258.Grechnikov F.V., Antipov V.V., Erisov Ya.A., Grechnikova A.F. A manufacturability improvement of glass fiber reinforced aluminum laminate by forming an effective crystallographic texture in V95 alloy sheets // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. P. 39—43.Grechnikov F.V., Antipov V.V., Erisov Ya.A., Grechnikova A.F. A manufacturability improvement of glass fiber reinforced aluminum laminate by forming an effective crystallographic texture in V95 alloy sheets. Russ. J. NonFerr. Met. 2015. Vol. 56. No. 1. P. 39—43.Горелик Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Изд-во МИСиС, 2002.Gorelik Yu.A. Rentgenograficheskii i elektronno-opticheskii analiz [X-ray and electron-optical analysis]. Moscow: Izdatel’stvo MISIS, 2002.Oudjene M., Penazzi L., Batoz J.-L. Towards the threedimensional FE analysis of rapid prototyping tools for sheet metal stamping process // Finite Element Anal. 2007. No. 43. P. 611—619. DOI: 10.1016/j.finel.2006.12.012.Oudjene M., Penazzi L., Batoz J.-L. Towards the three-dimensional FE analysis of rapid prototyping tools for sheet metal stamping process. Finite Element Anal. 2007. No. 43. P. 611—619. DOI: 10.1016/j.finel.2006.12.012.Khelifa M., Oudjene M., Khennane A. Fracture in sheet metal forming: Effect of ductile damage evolution // Comput. Struct. 2007. No. 85. P. 205—212. DOI: 10.1016/j.compstruc.2006.08.053.Khelifa M., Oudjene M., Khennane A. Fracture in sheet metal forming: Effect of ductile damage evolution. Comput. Struct. 2007. No. 85. P. 205—212. DOI: 10.1016/j.compstruc.2006.08.053.Colgan M., Monaghan J. Deep drawing process: analysis and experiment // J. Mater. Process. Technol. 2003. No. 132. P. 35—41. DOI: 10.1016/S0924-0136(02)00253-4.Colgan M., Monaghan J. Deep drawing process: analysis and experiment. J. Mater. Process. Technol. 2003. No. 132. P. 35—41. DOI: 10.1016/S0924-0136(02)00253-4.Firat М. A numerical analysis of sheet metal formability for automotive stamping applications // Comput. Mater. Sci. 2008. No. 43. P. 802—811. DOI: 10.1016/j.commatsci.2008.01.068.Firat М. A numerical analysis of sheet metal formability for automotive stamping applications. Comput. Mater. Sci. 2008. No. 43. P. 802—811. DOI: 10.1016/j.commatsci.2008.01.068.Hussaini S.M., Gupta A.K., Singh S.K. Investigation of material model for simulations of deep drawing in dynamic strain aging region // Procedia Mater. Sci. 2014. No. 6. P. 1157—1160.Hussaini S.M., Gupta A.K., Singh S.K. Investigation of material model for simulations of deep drawing in dynamic strain aging region. Procedia Mater. Sci. 2014. No. 6. P. 1157—1160.Meyer A., Wietbrock B., Hirt G. Increasing of the drawing depth using tailor rolled blanks — Numerical and experimental analysis // Int. J. Mach. Tools Manuf. 2008. No. 48. P. 522—531. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2007.08.003.Meyer A., Wietbrock B., Hirt G. Increasing of the drawing depth using tailor rolled blanks — Numerical and experimental analysis. Int. J. Mach. Tools Manuf. 2008. No. 48. P. 522—531. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2007.08.003.Padmanabhan R., Oliveira M.C., Menezes L.F. Deep drawing of aluminium — steel tailor-welded blanks // Mater. and Design. 2008. No. 29. P. 154—160. DOI: 10.1016/j.matdes.2006.11.007.Padmanabhan R., Oliveira M.C., Menezes L.F. Deep drawing of aluminium — steel tailor-welded blanks. Mater. and Design. 2008. No. 29. P. 154—160. DOI: 10.1016/j.matdes.2006.11.007.Neto D.M., Oliveira M.C., Alves J.L., Menezes L.F. Influence of the plastic anisotropy modelling in the reverse deep drawing process simulation // Mater. and Design. 2014. Vol. 60. P. 368—379. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.04.008.Neto D.M., Oliveira M.C., Alves J.L., Menezes L.F. Influence of the plastic anisotropy modelling in the reverse deep drawing process simulation. Mater. and Design. 2014. Vol. 60. P. 368—379. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.04.008.Ren L.M., Zhang S.H., Palumbo G., Sorgente D., Tricarico L. Numerical simulation on warm deep drawing of magnesium alloy AZ31 sheets // Mater. Sci. Eng. A. 2009. Vol. 499. Iss. 1—2. P. 40—44. DOI: 10.1016/j.msea.2007.11.132.Ren L.M., Zhang S.H., Palumbo G., Sorgente D., Tricarico L. Numerical simulation on warm deep drawing of magnesium alloy AZ31 sheets. Mater. Sci. Eng. A. 2009. Vol. 499. Iss. 1—2. P. 40—44. DOI: 10.1016/j.msea.2007.11.132.Voronin S.V., Ushin V.D., Bunova G.Z. Computer simulation of the drawing process of cylindrical cups taking into account the microstructure of the 5056 alloy // Appl. Mech. Mater. 2015. No. 698. P. 395—400.Voronin S.V., Ushin V.D., Bunova G.Z. Computer simulation of the drawing process of cylindrical cups taking into account the microstructure of the 5056 alloy. Appl. Mech. Mater. 2015. No. 698. P. 395—400.Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990.Panin V.E., Grinyaev Yu.V., Danilov V.I. Strukturnye urovni plasticheskoi deformatsii i razrusheniya [Structural levels of plastic deformation and fracture]. Novosibirsk: Nauka, 1990.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.