ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПИИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛИСТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 8011А НА ПРЕДЕЛЬНЫЙ УГОЛ ИНКРЕМЕНТАЛЬНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

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

1. Кривошеин 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.

2. 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/ 2541-7533-2021-20-3-119-137

3. Кугультинов 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.

4. 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/10.1115/1.4003444

5. Bhattacharya 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/MSEC2011-50284

6. Lu 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.2015.03.007

7. Gatea 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 0152104013

8. Silva 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/s00170-011-3254-1

9. Schafer 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 510623585

10. Ham, 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) 60407-7

11. Jeswiet, 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 60021-3

12. Verbert J. Computer aided process planning for rapid prototyping with incremental sheet forming techniques. PhD Thesis. Katholieke Universiteit Leuven, 2010.

13. 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.2010.04.008

14. Третьяков, 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.

15. Vic-3D Correlated Solutions. Руководство по проведению испытаний. 2009. 64 с.

16. Vic-3D Correlated Solutions. Справочное руководство. 2010. 109 с.

17. 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. 2006.06.015

18. Гречников, Ф.В. Деформирование анизотропных материалов (Резервы интенсификации). Москва: Машиностроение, 1998. 448 с.