Часть XVIII. Приложения Visual c# для использования в учебе и науке Глава 78. Ввод в систему свойств материалов для изготовления изделий

Все изделия (детали, вещи), которые нас окружают, изготовлены из какого-то исходного материала. Поэтому, чтобы решать какие-либо практические задачи по производству этих изделий, необходимо ввести в нашу вычислительную систему информацию: из какого вида или типа вещества (металла или неметалла) изготовлен тот исходный материал, из которого мы планируем производить сначала заготовки, а затем из заготовок – изделия; какие значения свойств имеет этот материал.

Для примера, укрупнено классифицируем стальной листовой прокат, из которого изготавливают основную массу деталей (например, в промышленности).

Условно делим стальной листовой прокат на три большие группы: сталь без покрытия; сталь с покрытием; сталь, плакированная другими материалами (биметалл).

Сталь без покрытия делим на пять групп: низкоуглеродистая и углеродистая; низколегированная; легированная (коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная); двухфазная; прочие стали. Каждая из этих пяти групп сталей бывает как без покрытия, так и с покрытием. Сталь с покрытием, также для примера, разделим на пять групп в зависимости от материала покрытия: сталь, покрытая оловом; сталь, покрытая цинком; сталь, покрытая свинцом; сталь, покрытая прочим металлом; сталь, покрытая неметаллом. Листовой прокат из двух, трех и более слоев (биметалл) с основным слоем из стали и плакирующего слоя из другого материала, для примера, делим на следующие пять групп: сталь, плакированная алюминием и его сплавами; сталь, плакированная медью и ее сплавами; углеродистая или низколегированная сталь, плакированная коррозионно-стойкой сталью; сталь, плакированная прочим металлом; сталь, плакированная неметаллом. Область применения каждой из этих групп сталей очень разнообразна и описана в специальной литературе.

Мы не можем описывать здесь все многообразие листового проката из цветных металлов и их сплавов. Поэтому для примера делим (условно) листовой прокат из цветных металлов (и их сплавов) и неметаллов на 18 больших групп:

1) алюминий и его сплавы; 2) медь и ее сплавы; 3) магний и его сплавы; 4) никель и его сплавы; 5) титан и его сплавы; 6) цинк и его сплавы; 7) молибден и его сплавы; 8) ниобий и его сплавы; 9) тантал и его сплавы; 10) цирконий и его сплавы; 11) вольфрам и его сплавы; 12) рений и его сплавы; 13) ванадий и его сплавы; 14) кобальт и его сплавы; 15) бериллий и его сплавы; 16) серебро и его сплавы; 17) золото и его сплавы; 18) неметаллы.

Глава 79. Математическое моделирование обработки заготовки при помощи аналитических решений

Определив форму и размеры заготовки по описанной ранее методике (например, в первом приближении), приступаем к математическому моделированию обработки этой заготовки. Как мы уже отмечали, существует много способов обработки заготовки. Теоретическое исследование (математическое моделирование) и расчет практически важных (технологических) параметров обработки заготовки многими способами, как правило, основаны на применении теории упругости и теории пластичности. Даже обработка материала резанием исследуется при помощи теории пластичности. А вычислительные эксперименты по таким способам, как прокатка, прессование, ковка и штамповка проводятся только на базе теорий упругости и пластичности, которые мы также будем применять в данной книге.

Для теоретического исследования (математического моделирования) обработки заготовки сначала необходимо принять определенные допущения и выбрать математическую (расчетную) модель заготовки, которая: с одной стороны, должна в наибольшей мере соответствовать реальным условиям обработки заготовки на производстве; а с другой стороны, эта модель должна позволить рассчитать с достаточной точностью практически важные параметры процесса с минимальным временем работы компьютера.

Затем для выбранной расчетной модели необходимо рассчитать деформации и напряжения, которые возникают в заготовке при ее обработке. И только после этого можно рассчитать практически важные параметры технологического процесса обработки заготовки, например такие, как сила воздействия инструмента на заготовку (эта сила является интегральной характеристикой напряжений, возникающих в зоне контакта инструмента и заготовки).

В качестве конкретного примера рассматриваем обработку тонкой плоской металлической заготовки типа кольца (изготовленного, например, резкой листового проката в штампе или на лазерной установке) с размерами (рис. 79.1): наружный диаметр кольца D (радиус R); иногда мы будем применять также обозначение наружного диаметра в виде (радиус ); внутренний диаметр кольца (радиус ); толщина кольца s.

Обработка заготовки заключается в том, что внутренняя поверхность кольца радиуса равномерно перемещается к оси кольца на заданную величину (рис. 79.1). Такая обработка может осуществляться в промышленности, например, с целью: упрочнения (нагартовки) материала на внутреннем контуре для повышения его прочностных характеристик; обжима другой детали типа оси, которая вставляется внутрь данного кольца. В общем случае способ обработки заготовки учитывается в граничных условиях при математической постановке задачи исследования.