Визначення функцій пористості при обробці тиском порошкових матеріалів на основі заліза в агроінженерії
Анотація
Одним із ефективних способів отримання виробів з необхідними експлуатаційними характеристиками є холодна пластична деформація пористих заготовок. Актуальність досліджуваної теми обумовлена необхідністю підвищення достовірності оцінки напружено-деформованого стану при пластичній обробці пористих заготовок шляхом уточнення функцій пористості. Метою дослідження є розробка методики описання механічних характеристик пористих тіл єдиними функціями, характер яких визначається властивостями матеріалу основи і не залежить від початкової пористості. Для дослідження процесів пластичної деформації використані аналітичні, числові, експериментально-розрахункові методи із застосуванням сучасних спеціалізованих програмних систем. В статті представлена методика описання механічних характеристик пористих тіл єдиними функціями. Сукупність взаємопов’язаних способів та прийомів базується на основних положеннях механіки пластичної деформації пористих тіл і дозволяє отримувати достовірні функції пористості для даного матеріалу, шляхом уточнення теоретичних залежностей експериментальними дослідженнями. Водночас експериментальні дані отримували в дослідах на осесиметричну осадку циліндричних зразків без тертя на торцях. Ґрунтуючись на проведених теоретичних дослідженнях отримано функції пористості для матеріалів на основі заліза. Для досліджень використовували зразки п’яти різних початкових пористостей. В результаті обробки експериментальних даних отримані остаточні вирази для функцій пористості матеріалу заготовки з порошку на основі заліза. Також в статті представлена методика розрахунку накопиченої деформації матеріалу основи. Побудовано криві течії для порошкових матеріалів на основі заліза. Отримані результати досліджень дозволять сформулювати практичні рекомендації з розробки технологічних процесів пластичної обробки порошкових матеріалів тиском для одержання виробів із заданими фізико-механічними властивостями
Ключові слова
матеріал; функція пористості; обробка тиском; холодна пластична деформація; крива течії; напруження
[1] Abdelmoula, N., Harthong, B., Imbault, D., & Dorémus, P. (2017). A study on the uniqueness of the plastic flow direction for granular assemblies of ductile particles using discrete finite-element simulations. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 109, 142-159. doi: 10.1016/j.jmps.2017.07.021.
[2] Aliieva, L., Hrudkina, N., Aliiev, I., Zhbankov, I., & Markov, O. (2020). Effect of the tool geometry on the force mode of the combined radial-direct extrusion with compression. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(1(104), 15-22. doi: 10.15587/1729-4061.2020.198433.
[3] Beygelzimer, E., & Beygelzimer, Y. (2022). Validation of the cooling model for TMCP processing of steel sheets with oxide scale using industrial experiment data. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 6(4), article number 78. doi: 10.3390/jmmp6040078.
[4] Beygelzimer, Y., Estrin, Y., Filippov, A., Baretzky, B., & Kulagin, R. (2022). Simulation of layered structure instability under high-pressure torsion. Materials Letters, 324, article number 132689. doi: 10.1016/j.matlet.2022.132689.
[5] Beygelzimer, Y., Estrin, Y., Mazilkin, A., Hahn, H., & Kulagin, R. (2021). Quantifying solid-state mechanical mixing by high-pressure torsion. Journal of Alloys and Compounds, 878, article number 160419. doi: 10.1016/j.jallcom.2021.160419.
[6] Gogaev, K.A., Voropaev, V.S., Podrezov, Yu.N., Lugovskoi, Yu.F., Nazarenko, V.A., Koval, A.Yu., & Yevych, Ya.I. (2017). Mechanical and fatigue properties of powder titanium strips, obtained by asymmetric rolling. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 56(1-2), 69-77. doi: 10.1007/s11106-017-9871-y.
[7] Greene, R.G. (1973). Theory of plasticity of porous bodies. Mekhanika, 4, 109-120.
[8] Grushko, A.V., Kukhar, V.V., & Slobodyanyuk, Y.O. (2017). Phenomenological model of low-carbon steels hardening during multistage drawing. Solid State Phenomena, 265, 114-123. doi: 10.4028/www.scientific.net/ SSP.265.114.
[9] Kuhn, H.A., & Downey, C.L. (1971). Deformation characteristics and plasticity theory of sintered powder materials. International Journal of Powder Metallurgy, 7(1), 15-25.
[10] Kuzmov, A.V., Shtern, M.B., & Kirkova, O.G. (2020). The effect of additional shear strains induced by die rotation on the radial pressing of metal powder billets. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 59(3-4), 127-133. doi: 10.1007/s11106-020-00145-6.
[11] Ogorodnikov, V.A., Derevenko, I.A., & Sivak, R.I. (2018). On the influence of curvature of the trajectories of deformation of a volume of the material by pressing on its plasticity under the conditions of complex loading. Materials Science, 54(3), 326-332. doi: 10.1007/s11003-018-0188-x.
[12] Prikhod’ko, I.Yu., Dedik, M.A., Gogaev, K.A., Voropaev, V.S., & Itsenko, A.I. (2016). Finite-element optimization of the asymmetric rolling process for titanium powder. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 55(1-2), 12-18. doi: 10.1007/s11106-016-9774-3.
[13] Puzyr, R., Shchetynin, V., Vorobyov, V., Skoriak, Y., & Negrebetskyi, I. (2021). Improving the technology for manufacturing hollow cylindrical parts for vehicles by refining technological estimation dependences. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies, 6(1(114), 56-64. doi: 10.15587/1729-4061.2021.244241.
[14] Rud, V.D., Khrystynets, N.A., & Rud, N.T. (2020). Vibrational molding of filtering materials using stainless steel and saponite powders. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 58(11-12), 623-630. doi: 10.1007/s11106-02000118-9.
[15] Shtern, M.B., & Kartuzov, E.V. (2016). Formation and propagation of shock waves in highly porous materials. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 55(3-4), 134-140. doi: 10.1007/s11106-016-9788-x.
[16] Shtern, M.B., Mikhailov, O.V., & Mikhailov, A.O. (2021). Generalized continuum model of plasticity of powder and porous materials. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 60(1-2), 20-34. doi: 10.1007/s11106-021-00211-7.
[17] Sivac, I.O. (1996). The evaluation of deformability of the porous bodies. The Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, 42/44(3-4), 607-611.
[18] Sivak, R. (2017). Evaluation of metal plasticity and research of the mechanics of pressure treatment processes under complex loading. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/7(90), 34-41. doi: 10.15587/17294061.2017.115040.
[19] Skorokhod, V.V., & Shtern, M.B. (2019). Rheological model of sintering and viscous flow of porous materials with 2D defects. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 58(7-8), 399-405. doi: 10.1007/s11106-019-00089-6.
[20] Titov, A.V., Mykhalevych, V.M., Popiel, P., & Mussabekov, K. (2018). Statement and solution of new problems of deformability theory. Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 10808, 1611-1617. doi: 10.1117/12.2501635.