ЯВИЩЕ ТЕРМОДИНАМІЧНОЇ ДІЇ ПРИ ПЛАСТИЧНОМУ ДЕФОРМУВАННІ МЕТАЛІВ ТА ЇХ СПЛАВІВ
DOI:
https://doi.org/10.34185/1991-7848.2024.01.11Ключові слова:
Метали та їх сплави, обробка тиском, механічна дія, термодинамічна збудження, термодинамічні потенціали, термодинамічна дія, деформаційна поведінка.Анотація
Аналіз останніх досліджень та публікацій показує, що при проектуванні технологічних операцій обробки металів тиском основна увага досі традиційно зосереджується на визначенні енергосилових характеристик, необхідних для досягнення необхідного ступеня деформації заготівлі. При цьому через відсутність відповідної методики зовсім не враховується динаміка розвитку природних процесів адаптації термодинамічно збудженого обсягу речовини, яка визначає характер деформаційної поведінки заготівлі. Це суттєво знижує ефективність технологічних процесів виробництва виробів. Метою дослідження є вдосконалення методу проектування технологічних операцій деформування металів та їх сплавів шляхом встановлення функціонального зв'язку між параметрами силового впливу на заготівлю та характеристиками природної деформаційної поведінки її матеріалу в процесі формоутворення. Основний матеріал дослідження. На прикладі металів та їх сплавів розглянуто механізм і загальні закономірності термодинамічного збудження твердих кристалічних тіл при пластичному деформуванні. Описано зв’язок між зміною термодинамічних потенціалів речовини об’єму, що деформується, та його поведінкою в процесі формоутворення, а також у післяопераційний період. На основі синергетичного методу аналізу сильно нерівноважних систем показано, що найбільш сприятливий з технологічної точки зору адаптивний функціональний відгук виникає у разі, коли деформуючий вплив виявляється з урахуванням природної здатності речовини заготівлі до релаксації. Отримані результати створюють основу для вдосконалення операцій механічної обробки металів та сплавів шляхом урахування властивостей та особливостей природної деформаційної поведінки кожного конкретного матеріалу у конкретних умовах. Вони застосовні не тільки для операцій обробки металів тиском, але і технології різання.
Посилання
Flexible Metal Forming Technologies. Principles, Process and Equipment. / Guo X. (Ed.) – Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2022. – 417 p.
DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-19-1348-8 .
Ashby M. F., Verall R. A. Diffusion-accommodated flow and superplasticity // Acta Metallurgica. – 1973. – Vol. 21, Iss. 2. – P. 149 – 163.
DOI: https://doi.org/10.1016/0001-6160(73)90057-6 .
Gil Selivano J. Dynamic Steady State by Unlimited Unidirectional Plastic Deformation of Crystalline Materials Deforming by Dislocation Glide at Low to Moderate Temperatures // Metals. – 2020. –Vol. 66, Iss. 10. – P. 5 – 27.
DOI: https://doi.org/10.3390/met10010066 .
Lea L., Brown L., Jardine A. Time limited Self-Organized Criticality in the High Rate Deformation of Face Centred Cubic Metals // Communication Materials. – 2020. – Vol. 1, Iss. 93, Article number 93. DOI: https://doi.org/10.1038/s43246-020-00090-2 .
Yan N., Li Z., Xu Y., Meyers M. A. Shear Localization in metallic materials at high strain rates // Progress in Material Science. – 2021. – Vol. 119. – P. 142 – 328.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100755 .
Kiv A., Bryukhanov, Soloviev V. et al. Complex Network Methods for Plastic Deformation Dynamics in Metals // Dynamics. – 2023. – Vol. 3, Iss. 1. – P. 34 – 59.
Fu M. W. Design and Development of Metal-Forming Processes and Products Aided by Finite Element Simulation. – Cham: Springer International Publishing AG, 2017. – 246 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-46464-0 .
Wang Z. R., Hu W., Yuan S. J., Wang X. Engeneering Plasticity. Theory and Applications in Metal Forming. – Boston: John Wiley & Sons, Ltd., 2018. – 520 p.
Cao J., Banu M. Opportunities and Challenges in Metal Forming for Lightweighting: Review and Future Work // Manufacturing Science and Engineering. – 2020. – Vol. 142, Iss. 11, Article number 110813.
DOI: https://doi.org/10.1115/1.4047732
Dixit P. M., Dixit U. S. Modeling of Metal Forming Processes. – London: Springer-Verlag, 2008. – 590 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-84800-189-3 .
Liewald M., Bergs Th., Groche P. et al. Perspectives on data-driven models and its potentials in metal forming and blanking technologies // Production Engeneering. – 2022. – Vol. 16. – P. 607 – 625. DOI: https://doi.org/10.1007/s11740-022-01115-0 .
Naderi M. On the Evidence of Thermodynamic Self-Organization during Fatigue: A Review // Entropy. – 2020. – Vol. 22, Iss. 3. – P. 18 – 50.
DOI: https://doi.org/10.3390/e22030372 .
Eghbali M. Sh. Gh. B. Strain hardening behavior, strain rate sensitivity and hot deformation maps of AISI 321 austenitic stainless steel // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. – 2021. – Vol. 28, Iss. 11. – P. 1799 – 1810.
DOI: https://dx.doi.org/10.1007/s12613-020-2163-4 .
Scharifi E., Nietsch J. A., Quadfasel A. et al. Effect of Thermo-Mechanically Activated Precipitation on the Hot Deformation Behavior of High Strength Aluminum Alloy AA7075 // Metals. – 2022. –Vol. 12, Iss. 10. – P. 58 – 72.
DOI: https://doi.org/10.3390/met12101609 .
Neto D. M., Borges M. F., Sérgio E. R., Antunes F. V. Effect of Residual Stresses on Fatigue Crack Grown: A Numerical Study Based on Cumulative Plastic Strain at the Crack Tip // Materials. – 2022. – Vol 15, Iss. 6. – P. 100 – 116.
DOI: https://doi.org/10.3390/ma15062156 .
Suris J. A., Yurgel Ch. Ch., de Sousa R. A. Influence of the Grain-Flow Orientation after Hot Fording Process Evaluated through Rotation Flexing Fatigue Test // Metals. – 2023. – Vol. 13 (2), Iss. 187. – P. 68 – 86.
DOI: https://doi.org/10.3390/met13020187 .
Liu C., Guo Sh., Liang Sh et al. Constitutive description of work hardening and dynamic softening behavior under variable deformation states // Journal of Materials Processing Technology. – 2023. – Vol. 322, Article Number 118188.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2023.118188 .
Urone P. P., Hinrichs R. Physics. – Houston, Texas: OpenStax, 2020. – 848 p.
Evans D. J., Searles D. J., Mittag E. Fluctuation Theorem for Hamiltonian Systems: Le Chatelier’s Principle // Physical Review E. – 2001. – Vol. 63, Iss.5. – p. 051105/1 – 051105/4. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.63.051105 .
Ansermet J.-Ph., Brechet S. D. Principles of Thermodynamics. – Cambridge: Cambridge University Press, 2019. – 542 p.
DOI: https://doi.org/10.1017/9781108620932 .
Yoshida S., Siahaan B., Pardede H. et al. Observation of Plastic Deformation Wave in a Tensile-Loaded Aluminum-Alloy // Physics Letters A. – 1999. – No 251. – P. 54 – 60.
Yoshida S. Comprehensive Description of Deformation of Solids as Wave Dynamics // Mathematics and Mechanics of Complex Systems. – 2015. – Vol. 3, Iss. 3. – P. 243 – 272. DOI: https://doi.org/10.2140/memocs.2015.3.243 .
Yoshida S., Sasaki T. Deformation Wave Theory and Application to Optical Interferometry // Materials. – 2020. –Vol. 15, Iss. 6. – P. 7 – 26.
DOI: https://doi.org/10.3390/ma13061363 .
Sun M., Xiang Ya., Shen W. Evaluation of Plastic Deformation Considering the Phase-Mismatching Phenomenon of Nonlinear Lamb Wave Mixing // Materials. – 2023. –Vol. 16, Iss. 5. – P. 360 – 377. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16052039 .
Evans D. J., Rondoni L. Comments on the Entropy of Nonequilibrium Steady States // Journal of Statistical Physics. – 2002. – Vol. 109, Iss. 3 – 4. – p. 895 – 920.
DOI: https://doi.org/10.1023/A:1020435219996 .
Haken H. Advanced Synergetics. Instabilities of Self-Organizing Systems and Devices. – Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; Springer series in Synergetics, 2012. – 371 p.
Bell J. F. Mechanics of Solids // Encyclopedia of Physics. Truesdell C. (Ed.) – Vol. VIa/1. – Berlin: Springer-Verlag, 1973. – 813 p.
Gallegos C., Boza F. J. M. Linear Viscoelasticity // Rheology. C. Gallegos (Ed.). – Vol. 1. – 2010. – p. 120 – 143.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Сучасні Проблеми Металургії
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
