Московский политехнический университет, Москва, Россия

С. А. Типалин, профессор кафедры обработки металлов давлением и аддитивных технологий (ОМДиАТ), канд. техн. наук, эл. почта: tsa_mami@mail.ru
Б. Ю. Сапрыкин, старший преподаватель кафедры ОМДиАТ, эл. почта: saprykin-boris@mail.ru
Н. Д. Борисов, аспирант кафедры ОМДиАТ, эл. почта: nicbor1998@gmail.com

Расчет технологических параметров и прогнозирование поведения заготовки в процессе деформирования напрямую взаимосвязано со свойствами материала. Использование многослойных стальных листов с соединительным упруговязким слоем меняет картину течения слоев и кардинально изменяет градиенты напряжения в деформируемом материале. Использование многослойных материалов (сталь – полимер – сталь) позволяет снизить уровень шума и вибрации в готовых изделиях, что делает их использование очень перспективным. Рассмотрено численное исследование изгиба заготовки, состоящей из двух листовых слоев толщиной 0,5 мм из стали 08, соединенных упруговязким соединительным слоем. Толщина слоя составляет 0,05 мм, и его свойства на сдвиг определяли экспериментально. В ходе численного моделирования получены данные о распределении радиальных и тангенциальных напряжений в каждом металлическом листе и степень утонения материала в зависимости от относительного радиуса изгиба материала. Проведено сравнение распределения напряжений и утонений для многослойного и однослойного материала. Выявлено, что внутренний слой многослойного листа в процессе изгиба увеличивает свою толщину, а наружный слой утоняется. При этом степень интенсивности утонения наружного слоя на порядок превышает утолщение внутреннего. Суммарное утонение двух слоев материала в полтора раза превышает утонение однослойного материала той же марки с аналогичной толщиной. Сравнение изгибающего момента двухслойного и однослойного листа равной толщины показали, что изгибающий момент у однородного материала приблизительно в два раза превышает момент монолитной заготовки. Данные особенности необходимо учитывать при разработке технологического процесса изгиба деталей из многослойных материалов.

1. Типалин С. А., Сапрыкин Б. Ю., Шпунькин Н. Ф. Краткий обзор многослойных листовых деформируемых материалов, используемых для защиты от шума // Известия МГТУ «МАМИ». 2012. Т. 2. № 2(14). С. 194–199.
2. Аntiphon® MPMTM – structure-borne sound damping laminate. — URL: https://antiphon.se/en/products-and-applications/mpm-structureborne-sound-damping-laminate (дата обращения : 02.05.2024).
3. Типалин С. А., Шпунькин Н. Ф., Никитин М. Ю., Типалина А. В. Экспериментальное исследование механических свойств демпфирующего материала // Известия МГТУ «МАМИ». 2010. № 1(9). С. 166–170.
4. Типалин С. А., Шпунькин Н. Ф., Сапрыкин Б. Ю. Определение свойств листового демпфирующего материала с упруговязким соединительным слоем при сдвиговой деформации // Известия МГТУ «МАМИ».
2014. Т. 2. № 2(20). С. 99–103.
5. Темникова Н. Е., Русанова С. Н., Стоянов О. В. Клеевые соединения сталь-адгезив-сталь на основе модифицированных сополимеров этилена // Вестник Казанского технологического университета. 2014.
Т. 17. № 7. С. 151–153.
6. Абдурахманов А. А., Богачева В. Э., Глаголев В. В. К оценке предельного состояния адгезионного слоя в слоистом композите // Механика композиционных материалов и конструкций. 2020. Т. 26. № 2. С. 247–258.
7. Матвеев А. Д. Пластический изгиб листа при неизменной толщине // Известия вузов. Машиностроение. 1983. № 1. С. 12–18.
8. Бондарь В. С., Типалин С. А., Шпунькин Н. Ф. Изгиб и скручивание листа. — М. : Университет машиностроения, 2014. — 212 с.
9. Гневашев Д. А., Оруджев Ш. Ф. Исследование процесса гибки длинномерных листовых изделий с подбором прижимов на основе компьютерного моделирования // Черные металлы. 2023. № 11. С. 47–52.
10. Шаталов Р. Л., Максимов Е. А. Анализ эффективности технологии асимметричной прокатки для повышения точности прокатываемых полос // Металлург. 2016. № 7. С. 80–84.
11. Shatalov R., Maksimov E., Koinov T., Babkin A. Research of flatness defects forming at 20-hi steel strips rolling mill // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52. No. 2. P. 199–204.
12. Mohammadi S. V., Parsa M. H., Aghchai A. J. Effect of the thickness distribution and setting condition on springback in multi-layer sheet bending // International Journal of Engineering, Science and Technology. 2011.
Vol. 3. No. 4. P. 225–235.
13. Park H., Kim S.-J., Lee J., Kim J. H. et al. Delamination behavior analysis of steel/polymer/steel high-strength laminated sheets in a V-die bending test // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. Vol. 173. No. 1. 105430.
14. Yang J., Han S., Yu W.-R. Detection of delamination of steel–polymer sandwich composites using acoustic emission and development of a forming limit diagram considering delamination // Heliyon. 2023. Vol. 9. No. 6. e16942.
15. Senol O., Esat V., Darendeliler H. Springback analysis in air bending process through experiment based artificial neural networks // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 999–1004.
16. Шинкин В. Н. Остаточная кривизна биметаллического листа при упругопластическом изгибе // Черные металлы. 2023. № 7. С. 67–70.
17. Shinkin V. N. Elastoplastic flexure of round steel beams. 1. Springback coefficient // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 3. P. 149–153.
18. Pritima D., Veerappan G., Patel V. D., Parthasarathy N. R. Analysis of spring back behaviour during bending of AISI 1045 sheet metal // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 59. No. 2. P. 1575–1580.
19. Wang J., Li J., Fu C., Zhang C. et al. Study on influencing factors of bending springback for metal fiber laminates // Composite Structures. 2021. Vol. 261. 113558.
20. Shinkin V. N. Elastoplastic flexure of round steel beams. 2. Residual stress // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 11. P. 718–723.
21. Sharma P. K., Gautam V., Agrawal A. K. Investigations on effect of bending radius on springback behaviour of three-ply clad sheet // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62. P. 1651–1657.