Проведена оценка влияния подпора со стороны оболочки на напряженное состояние при осадке заготовки из литого магния. Работа включает экспериментальную и расчетную части. В экспериментальной части представлены результаты опыта по осадке цилиндрической заготовки из магния марки МГ90 с помощью вертикального пресса марки ДБ 2240 номинальным усилием 10 МН в двух вариантах: с использованием оболочки и без нее. Конфигурация сборки предусматривает наличие оболочки, высота которой превышает высоту заготовки. В образовавшиеся полости были помещены пуансоны. При воздействии на пуансоны усилия пресса высота цилиндрической заготовки уменьшалась, а диаметр увеличивался. В результате диаметр оболочки также увеличивался, и создавалось противодействие изменению формы заготовки. Между заготовкой и оболочкой возникали напряжения сжатия, что позволило достичь относительного обжатия 24 % (логарифмическая степень деформации 0,27). При этом следы разрушения не обнаружены. Для сравнения цилиндрическую заготовку из того же магния осаживали без подпора на том же прессе. Уже при относительном обжатии 6 % (логарифмическая степень деформации 0,06) появились трещины как на торцах, так и на боковой поверхности заготовок. Таким образом, эксперимент показал, что наличие оболочки позволяет увеличить степень деформации до разрушения минимум в 4,5 раза. Для оценки напряженно-деформированного состояния применили метод конечных элементов, реализованный в программном модуле DEFORM-3D. Постановка задачи включала в себя описание геометрии очага деформации в исходном состоянии, описание физических и пластических свойств на основе справочных данных, задание граничных условий в перемещениях. Показатель трения по Зибелю в процессе равен 0,2, что соответствует применению смазки, как это было описано в экспериментальной части работы. Упругие и пластические свойства материалов заданы в соответствии с интерфейсом программы. Применение компьютерного моделирования позволило получить визуальное представление о перемещениях металла и распределении деформации на всем протяжении цикла осадки. При переходе к материалу цилиндрической заготовки наблюдается увеличение по модулю значений радиальных напряжений вплоть до уровня –330 МПа. Средние напряжения показаны для варианта как с оболочкой, так и без нее. В случае применения оболочки выявлены зоны с высоким по модулю уровнем средних напряжений — до –390 МПа. В варианте осадки без оболочки максимальное по модулю значение средних напряжений равно –110 МПа, что в 3,5 раза ниже, чем в предыдущем варианте. Наиболее высокий уровень деформации получен в зонах примыкания кромок заготовки к пуансонам. Степень деформации по объему заготовки может достигать значения 0,6. Отмечено, что зоны концентрации повышенных деформаций совпадают с зонами повышенных по модулю средних напряжений, что снижает вероятность разрушения. Экспериментальные и расчетные данные подтвердили возможность изменения напряженного состояния заготовки в процессе осадки за счет подпора со стороны оболочки. В результате повышен уровень напряжений сжатия и показана возможность деформации литого магния в холодном состоянии.
