vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2023-2(44)-79-86vsgiu-153Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИСТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 8011А НА ПРЕДЕЛЬНЫЙ УГОЛ ИНКРЕМЕНТАЛЬНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯINVESTIGATION OF THE EFFECT OF THE INITIAL ANISOTROPY OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINUM ALLOY SHEETS 8011А ON THE CRITICAL ANGLE OF INCREMENTAL FORMINGПетровИлья НиколаевичPetrovIl'ya

аспирант кафедры обработки металлов давлением, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Postgraduate of the Chair Metal Forming

ilpetrof110895@yandex.ruРазживинВасилий АндреевичRazzhivinVasilii

аспирант кафедры обработки металлов давлением

Postgraduate of the Chair Metal Forming

vasia.razzhivin@yandex.ruСаргаеваТамара СергеевнаSargaevaTamara

аспирант кафедры обработки металлов давлением

Postgraduate of the Chair Metal Forming

sargaeva1999@mail.ruВоробьевДмитрий ИгоревичVorob'evDmitrii

студент кафедры обработки металлов давлением

student of the Chair Metal Forming

dvorobev84@gmail.comСмальцерАлексей ВалерьевичSmal'tserAleksei

студент кафедры обработки металлов давлением

student of the Chair Metal Forming

lex.oma@mail.ruСамарский федеральный исследовательский центр Российской академии наукРоссияSamara National Research University named after Academician S.P. Korolev, Samara Federal Research Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самарский федеральный исследовательский центр Российской академии наукРоссияSamara National Research University named after Academician S.P. Korolev, Samara Federal Re-search Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваРоссияSamara National Research University named after Academician S.P. KorolevRussian FederationСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. КоролеваРоссияSamara National Research University named after Academician S.P. Korolev E-mail: dvorobev84@gmail.comRussian Federation202330032023027986Copyright © Петров И.Н., Разживин В.А., Саргаева Т.С., Воробьев Д.И., Смальцер А.В., 20252025Петров И.Н., Разживин В.А., Саргаева Т.С., Воробьев Д.И., Смальцер А.В.Petrov I., Razzhivin V., Sargaeva T., Vorob'ev D., Smal'tser A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/153

Представлены результаты экспериментального исследования влияния анизотропии механических свойств листовых заготовок на предельный угол инкрементального формообразования. По разработанным маршрутам холодной прокатки в сочетании с термической обработкой листов из алюминиевого сплава 8011А получены образцы с различными коэффициентами поперечной деформации. Рассчитано усредненное значение показателей анизотропии в плоскости листа и коэффициент плоскостной анизотропии. На специальном стенде, состоящем из промышленного робота KR 160 R1570 nano, рамы для фиксации заготовки и бесконтактной оптической системы измерения деформаций Vic 3D, получены значения предельного угла инкрементального формообразования. На основании полученных значений были построены зависимости распределения главных деформаций e1 и e2 в направлении прокатки по образующей для листов с различными показателями анизотропии. Определено, что характер распределения деформации одинаков для рассматриваемых образцов. От центра к краю заготовки деформации увеличиваются до предельной величины (участок криволинейной образующей), а затем уменьшаются до нуля (область перехода от образующей ко дну). Однако, главные деформация и положение максимума для листов с показателем анизотропии Δμ > 0 выше, чем для листов с Δμ < 0. Затем для изготовленных листов был определен предельный угол инкрементального формообразования, равный 67,8º для образцов с положительным показателем плоскостной анизотропии и 47,6º для образцов с отрицательным. Полученные результаты в совокупности с положением трещины на конических деталях свидетельствуют о существенном влиянии анизотропии механических свойств на процесс инкрементального формообразования

The results of an experimental study of the effect of anisotropy of the mechanical properties of sheet blanks on the limiting angle of incremental shaping are presented. According to the developed cold rolling routes in combination with heat treatment of aluminum alloy 8011A sheets, samples with different coefficients of transverse deformation were obtained. The average value of the anisotropy indicators in the plane of the sheet and the coefficient of planar anisotropy are calculated. The values of the limiting angle of incremental shaping were obtained on a special stand consisting of an industrial robot KR 160 R1570 nano, a frame for fixing the workpiece and a non-contact optical deformation measurement system Vic 3D. Based on the obtained values, the dependences of the distribution of the main deformations e1 and e2 in the direction of rolling along the generatrix for sheets with different anisotropy indices were constructed. It is determined that the nature of the strain distribution is the same for the samples under consideration. From the center to the edge of the workpiece, the deformations increase to the maximum value (the section of the curved generatrix), and then decrease to zero (the transition area from the generatrix to the bottom). However, the main deformation and the position of the maximum for sheets with an anisotropy index Δμ > 0 is higher than for sheets with Δμ < 0. Then, for the manufactured sheets, the limiting angle of incremental shaping was determined, equal to 67.8° for samples with a positive index of planar anisotropy and 47.6° for samples with a negative one. The obtained results, together with the position of the crack on the conical parts, indicate a significant influence of the anisotropy of mechanical properties on the process of incremental shaping.

инкрементальное формообразованиепредельные деформационные возможностиалюминиевый сплав 8011Аанизотропия механических свойствincremental formingultimate deformation capabilitiesaluminum alloy 8011Аanisotropy of mechanical propertiesИсследования выполнены при поддержке гранта Президента МД-936.2022.4.the author expresses gratitude for the financial support of the research to the grant of the President MD-936.2022.4.ReferencesКривошеин В.А., Анцифиров А.А., Май-стров Ю.В. Перспективы использования технологий инкрементальной формовки в современном производстве // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 11 (656). С. 84–89.Krivoshein V.A., Antsifirov A.A., Maistrov Yu.V. Prospects for the use of incremental molding technologies in modern production. Izvestiya vuzov. Mashinostroenie. 2014, no. 11 (656), pp. 84–89. (In Russ.).Гречников В.Ф., Сурудин С.В., Ерисов Я.А., Де Алваенга Р. Современное состояние теории и технологии инкрементального формообразования // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т. 20. № 3. С. 119–137. https://doi.org/10.18287/ 2541-7533-2021-20-3-119-137Grechnikov V.F., Surudin S.V., Erisov Ya.A., De Alvaenga R. The current state of the theory and technology of incremental shaping. Vestnik Samarskogo universiteta. Aerokosmicheskaya tekhnika, tekhnologii i mashinostroenie. 2021, vol. 20, no. 3, pp. 119–137. (In Russ.). https://doi.org/10.18287/2541-7533-2021-20-3-119-137Кугультинов С.Д., Малышев Г.Н. Симоненко К.Е. Повышение эффективности производства на основе укрупненного автоматизированного проектирования и нормирования техноло-гических процессов // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2007. № 4. С. 93.Kugul'tinov S.D., Malyshev G.N. Simo-nenko K.E. Increase of production efficiency based on enlarged computer-aided design and standardization of technological processes. Vestnik Izhevskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2007, no. 4, pp. 93. (In Russ.).Portman V.T. Stiffness evaluation of machines and robots: minimum collinear stiffness value approach // Journal of Mechanisms and Robotics. 2011. Vol. 3. No. 1. P. 9. https://doi.org/10.1115/1.4003444Portman V.T. Stiffness evaluation of machines and robots: minimum collinear stiffness value approach. Journal of Mechanisms and Robotics. 2011, vol. 3, no. 1, pp. 9. https://doi.org/10.1115/1.4003444Bhattacharya A., Maneesh K., Venkata – Reddy N., Cao J. Formability and surface finish studies in single point incremental forming // MSEC2011-50284. 2011. P. 621–627. https://doi.org/10.1115/MSEC2011-50284Bhattacharya A., Maneesh K., Venkata – Reddy N., Cao J. Formability and surface finish studies in single point incremental forming. MSEC2011-50284. 2011, pp. 621–627. https://doi.org/10.1115/MSEC2011-50284Lu B., Fang Y., Xu D.K., Chen J., Ai S., Long H., Ou H., Cao J. Investigation of material deformation mechanism in double side incremental sheet forming // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2015. Vol. 93. Р. 37–48. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2015.03.007Lu B., Fang Y., Xu D.K., Chen J., Ai S., Long H., Ou H., Cao J. Investigation of material deformation mechanism in double side incremental sheet forming. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2015, vol. 93, pp. 37–48. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2015.03.007Gatea S., Lu B., Ou H., McCartney G. Numerical simulation and experimental investigation of ductile fracture in SPIF using modified GTN model // MATEC Web of Conferences. 2015. Vol. 21. https://doi.org/10.1051/matecconf/2 0152104013Gatea S., Lu B., Ou H., McCartney G. Numerical simulation and experimental investigation of ductile fracture in SPIF using modified GTN model. MATEC Web of Conferences. 2015, vol. 21. https://doi.org/10.1051/matecconf/20152104013Silva M.B., Nielsen P.S., Bay N., Martins P.A.F. Failure mechanisms in single-point incremental forming of metals // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 56. Р. 893–903. https://doi.org/10.1007/s00170-011-3254-1Silva M.B., Nielsen P.S., Bay N., Martins P.A.F. Failure mechanisms in single-point incremental forming of metals. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011, vol. 56, pp. 893–903. https://doi.org/10.1007/s00170-011-3254-1Schafer T., Schraft R.D. Incremental sheet metal forming by industrial robots // Rapid Prototyping Journal. 2005. Vol. 11. No. 5. P. 278–286. https://doi.org/10.1108/13552540 510623585Schafer T., Schraft R.D. Incremental sheet metal forming by industrial robots. Rapid Prototyping Journal. 2005, vol. 11, no. 5, pp. 278–286. https://doi.org/10.1108/13552 540510623585Ham, M., Jeswiet, J. Single point incre-mental forming and the forming criteria for AA3003 // CIRP ANNALS. 2006. Vol. 5. No. 1. P. 241–244. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07) 60407-7Ham, M., Jeswiet, J. Single point incre-mental forming and the forming criteria for AA3003. CIRP ANNALS. 2006, vol. 5, no. 1, pp. 241–244. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60407-7Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., Duflou, J., Allwood, J. Asymmetric single point incremental forming of sheet metal // CIRP ANNALS. 2005. Vol. 54. No. 2. P. 88–11. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07 60021-3Jeswiet, J., Micari, F., Hirt, G., Bramley, A., Duflou, J., Allwood, J. Asymmetric single point incremental forming of sheet metal. CIRP ANNALS. 2005, vol. 54, no. 2, pp. 88–11. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60021-3Verbert J. Computer aided process planning for rapid prototyping with incremental sheet forming techniques. PhD Thesis. Katholieke Universiteit Leuven, 2010.Verbert J. Computer aided process planning for rapid prototyping with incremental sheet forming techniques. PhD Thesis. Katholieke Universiteit Leuven, 2010.Allwood J.M., Braun D., Music O. The effect of partially cut-out blanks on geometric accuracy in incremental sheet forming // Journal of Materials Processing Technology. 2010. Vol. 210. No. 11. P. 1501–1510. https://doi.org/10.1016/j. jmatprotec.2010.04.008Allwood J.M., Braun D., Music O. The effect of partially cut-out blanks on geometric accuracy in incremental sheet forming. Journal of Materials Processing Technology. 2010, vol. 210, no. 11, pp. 1501–1510. https://doi.org/10.1016/j. jmatprotec.2010.04.008Третьяков, Т.В., Третьяков М.П., Вильде-ман В.Э. Оценка точности измерений с использованием видеосистемы анализа полей перемещений и деформаций // Вестник Пермского государственного технического университета. Механика. 2011. № 2. С. 92–100.Tret'yakov, T.V., Tret'yakov M.P., Vil'deman V.E. Evaluation of measurement accuracy using the motion and strain field analysis video system. Vestnik Permskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Mekhanika. 2011, no. 2, pp. 92 – 100. (In Russ.).Vic-3D Correlated Solutions. Руководство по проведению испытаний. 2009. 64 с.Vic-3D Correlated Solutions. Test Guide. 2009. 64 p.Vic-3D Correlated Solutions. Справочное руководство. 2010. 109 с.Vic-3D Correlated Solutions. Reference Guide. 2010. 109 p.Hussain G., Gao L. A novel method to test the thinning limit of sheet metal in negative incremental forming // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007. Vol. 47. No. 3-4. P. 419–435. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools. 2006.06.01517.G. Hussain, L. Gao, A novel method to test the thinning limit of sheet metal in negative incremental forming. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007, vol.47, no 3-4, pp. 419–435. https://doi.org/10.1016/ j.ijmachtools.2006.06.015Гречников, Ф.В. Деформирование анизотропных материалов (Резервы интенсификации). Москва: Машиностроение, 1998. 448 с.Grechnikov, F.V. Deformation of aniso-tropic materials (Intensification reserves). Moscow: Mashinostroenie, 1998. 448 p. (In Russ.).

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