Обработка металлов давлением. Технологии и машины обработки давлением. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия

Публикации в рубрике (138): Обработка металлов давлением. Технологии и машины обработки давлением
все рубрики
Имитационная математическая модель процесса прокатки на непрерывном листовом стане

Имитационная математическая модель процесса прокатки на непрерывном листовом стане

Выдрин Александр Владимирович, Широков Вячеслав Вячеславович, Соседкова Марина Алексеевна

Статья научная

Процесс непрерывной прокатки листов известен уже давно и, кажется, всесторонне изучен, но экономическая ситуация вынуждает предприятия непрерывно его совершенствовать и искать всё новые и новые способы повышения качества продукции при сохранении, а желательно при увеличении, производительности. И существующие методики и подходы оказываются малоэффективными, поскольку содержат в себе большое число допущений и упрощений. С другой стороны, современные листопрокатные агрегаты являются дорогостоящими и высокопроизводительными, что существенно повышает стоимость ошибок в работе с ними. В этой ситуации очень перспективным представляется создание цифровых двойников, которые позволили бы детальнее исследовать технологический процесс, эффективно обучать персонал и исключить принятие неэффективных или потенциально опасных технических решений. В данной статье решается задача создания имитационной математической модели процесса горячей прокатки листа на непрерывном стане. На основании апробированных подходов строится кинематически возможное поле скоростей в металле заготовки, решается тепловая задача. Применение уравнения баланса мощности позволяет определить критические углы в каждой из клетей и в зависимости от исходных данных определить либо величины межклетевых натяжений при заданном скоростном режиме, либо обороты валков в каждой клети для заданного режима натяжения. При определении мощностей сил, действующих в стане, учитываются процессы упрочнения-разупрочнения металла листа. Полученные в результате численных экспериментов данные согласуются с известными экспериментальными зависимостями и качественно верно отражают физическую суть процессов, протекающих в стане. Разработка данной модели позволила заложить основу для дальнейшего построения цифрового двойника непрерывного листопрокатного стана.

Бесплатно

Исследование влияния величины овальности чистовых калибров трёхвалкового непрерывного оправочного стана FQM на формоизменение раската

Исследование влияния величины овальности чистовых калибров трёхвалкового непрерывного оправочного стана FQM на формоизменение раската

Шкуратов Евгений Александрович, Струин Дмитрий Олегович, Черных Иван Николаевич, Сарафанова Ольга Евгеньевна, Бушин Роман Олегович, Носков Константин Александрович, Панасенко Олег Александрович

Статья научная

Представлен анализ технологии производства бесшовных труб на трубопрокатных агрегатах с непрерывными пятиклетевыми трёхвалковыми оправочными станами типа PQF, FQM. Проведено исследование влияния величины овальности калибров чистовых клетей непрерывного стана FQM на формоизменение раската при прокатке. На основании результатов моделирования технологии прокатки в программном продукте Deform-3D получен характер распределения толщины стенки раската по периметру поперечного сечения очага деформации на выходе из пятой клети стана FQM в зависимости от величины овальности чистовых калибров. Получен характер изменения толщины стенки раската в выпуске калибра (на линии разъёма валков) и в зоне выпусков. Определено влияние овальности чистовых калибров на показатель уширения раската, окова оправки металлом, абсолютную разнотолщинность стенки по периметру очага деформации. Наименьшая величина абсолютной разнотолщинности, утолщения по выпуску калибра, поля допуска по толщине стенки получена при использовании калибра с овальностью 1,03. Показатель уширения раската, площадь раската в обжимной зоне калибра, величина угла окова оправки металлом принимают максимальные значения при использовании калибра с овальностью 1,03. Переполнение калибров отсутствовало на всех этапах моделирования.

Бесплатно

Исследование влияния гранулометрического состава стеклосмазок на процесс прессования труб из стали марки 20

Исследование влияния гранулометрического состава стеклосмазок на процесс прессования труб из стали марки 20

Кузнецов Владимир Иванович, Выдрин Александр Владимирович, Король Алексей Валентинович, Пашнина Елена Юрьевна, Жуков Александр Сергеевич, Зубков Андрей Михайлович

Статья научная

Силы трения, возникающие на контакте прессового инструмента с деформируемым металлом, являются причиной износа прессового инструмента. Для снижения сил трения на контактных поверхностях используют стеклосмазки. Технологичность стеклосмазки характеризуется способностью образовывать смазочный слой, выдерживающий высокие нагрузки. В статье представлены результаты исследования влияния размера частиц стеклосмазок на образование эффективного смазочного слоя. Исследования проводили на контакте внутренней поверхности гильзы с иглой, на контакте наружной поверхности гильзы со стенками контейнера и на контакте наружной поверхности гильзы с матрицей. Анализ полученных данных позволил сделать вывод о том, что на каждой контактной поверхности требуется определенный гранулометрический состав стеклосмазки.

Бесплатно

Исследование влияния коэффициента кинематического натяжения на формоизменение трубы в выпусках калибра при прокатке на короткой оправке

Исследование влияния коэффициента кинематического натяжения на формоизменение трубы в выпусках калибра при прокатке на короткой оправке

Богатов Александр Александрович, Павлов Дмитрий Андреевич, Павлова Елена Александровна

Статья научная

На трубопрокатном агрегате ТПА-140 ОАО «Синарский трубный завод» с автоматическим раскатным станом «тандем» прокатывают трубы из углеродистых и легированных марок стали ответственного назначения: бурильные, обсадные, для энергомашиностроения и другие диаметром от 73 до 168 мм с толщиной стенки от 5 до 23 мм. Для снижения себестоимости стоит задача освоения производства всего сортамента ТПА-140 из НЛЗ диаметром 150,0 или 156,0 мм на существующем оборудовании, т. е. исключение из производства катаной заготовки диаметром 120,0 мм. Для освоения НЛЗ необходимо увеличить коэффициент вытяжки на автомат-стане «тандем». В настоящее время коэффициент вытяжки на СПП-1 (стан продольной прокатки труб) находится в пределах 1,16-1,5, а на СПП-2 - 1,07-1,15. Применение больших обжатий вызывает появление продольного дефекта «риска» на поверхности труб. В статье представлены результаты исследования снижения размеров лампасов труб и, как следствие, уменьшение объема брака по дефекту «риска» за счет применения кинематического натяжения в процессе раскатки на короткой оправке предварительно овализированной гильзы. Проведено исследование влияния коэффициента кинематического натяжения на формоизменение трубы в выпусках калибра при продольной прокатке с предварительной овализацией гильзы. Установлено, что кинематическое натяжение в процессе прокатки на короткой оправке предварительно овализированной гильзы позволяет уменьшить интенсивность утолщения стенки гильзы-трубы в выпусках калибра при прокатке в СПП-1, что позволяет уменьшить вероятность образования продольных рисок на внутренней поверхности труб. Показана возможность увеличения коэффициента вытяжки при прокатке на автоматическом стане «тандем».

Бесплатно

Исследование влияния технологических параметров на скорость деформации при высокоскоростном волочении проволоки в монолитных волоках

Исследование влияния технологических параметров на скорость деформации при высокоскоростном волочении проволоки в монолитных волоках

Радионова Людмила Владимировна

Статья научная

В современном волочильном производстве при изготовлении проволоки в настоящее время применяются прямоточные станы, на которых скорость волочения достигает 45 м/с. В настоящей работе проведены исследования влияния технологических параметров процесса волочения, а именно скорости волочения, угла монолитной волоки, коэффициента вытяжки, диаметра проволоки на скорость деформации. Для анализа использовался метод числового эксперимента (компьютерного моделирование) и расчетный метод (математическое моделирование). Компьютерное моделирование процесса волочения проводилось на проволоке d = 3 мм из стали марки 10. В процессе волочения при варьировании технологическими параметрами разброс значений скорости деформации составляет от 20 до 12 000 с-1. Результаты исследований показали, что максимальная скорость деформации при волочении в монолитных волоках может превышать двукратно среднюю скорость деформации. Угол волоки оказывает существенное влияние на равномерность распределения скоростей деформации по сечению проволоки. Повышение величины полуугла волоки α с 3 до 8° приводит к повышению скорости деформации до 2,5 раза. Локализация высоких скоростей деформации при больших полууглах волок сосредоточена в центральной части проволоки. Увеличение скорости волочения с 5 до 45 м/с приводит к повышению скорости деформации в 10 раз. Результаты определения средней скорости деформации расчетным методом и компьютерным моделированием в программе QForm показали высокую сходимость, что говорит о возможности и обоснованности использования расчетного метода для оценки влияния технологических параметров на скорость деформации в процессе волочения.

Бесплатно

Исследование влияния точности настройки осей центрователей прошивного стана на разнотолщинность гильз с использованием QFORM

Исследование влияния точности настройки осей центрователей прошивного стана на разнотолщинность гильз с использованием QFORM

Павлова Маргарита Александровна, Звонарев Дмитрий Юрьевич, Ахмеров Денис Альфредович, Зинченко Максим Андреевич

Статья научная

Бесшовные трубы - это разновидность металлопроката, технология производства которого предусматривает отсутствие каких-либо швов по всей длине изделий. Такие сплошные заготовки изготавливаются на специальных прокатных станках. Производство бесшовных труб - сложный процесс, который требует соблюдения всех технических норм. В существующей практике на производстве бесшовных труб особое внимание уделяют соответствию получаемой продукции. При этом чем точнее получаемая труба, тем значительно легче проводить последующие операции, такие как нарезание резьбы, высадка концов и т. д. Одним из способов повышения точности производимых труб является точность выставления осей центрователей, удерживающих оправку относительно оси прошивки заготовки на прошивном стане, а также точность выставления оси на раскатном стане. В данной статье рассматривается влияние настройки осей центрователей на геометрию заготовки, а именно на разнотолщинность. В результате выполнения работы были построены 3D-модели элементов прошивного стана и самой заготовки в программе SolidWorks и спозиционированы относительно друг друга, проведено компьютерное моделирование процесса прошивки в программной среде QForm 2D/3D с различными значениями отклонения осей центрователей от оси прошивки: 0 мм, 2 мм, 5 мм. После получения данных о геометрии заготовки были построены необходимые графики и выполнен сравнительный анализ полученных данных. Выявлены закономерности влияния отклонения осей центрователей от оси прошивки и сделано заключение о допустимом отклонении, при котором заготовка получит необходимую разнотолщинность.

Бесплатно

Исследование граничных условий на контактной поверхности при волочении на самоустанавливающейся оправке

Исследование граничных условий на контактной поверхности при волочении на самоустанавливающейся оправке

Выдрин Александр Владимирович, Яковлева Ксения Юрьевна

Статья научная

Приведены результаты одного из этапов численного исследования напряженного состояния при волочении труб на самоустанавливающейся оправке. В частности, проанализировано условие равновесного положения самоустанавливающейся оправки в очаге деформации. Оригинальность данного исследования обусловлена использованием математической модели, учитывающей реальный характер упрочнения металла и различие граничных условий на контактной поверхности трубы с волокой и оправкой. Анализ полученных результатов показал, что диапазон допускаемого изменения граничных условий на контактной поверхности может быть существенно увеличен по сравнению с принимаемым в настоящее время. С целью оценки применимости на практике полученной информации приведены результаты исследования скоростной зависимости изменения коэффициента трения для различных смазочных материалов, используемых при оправочном волочении труб. Подтверждена возможность обеспечения установленных при моделировании граничных условий на контактной поверхности с волокой и оправкой. Приведены рекомендации по применению рассмотренных смазочных материалов в зависимости от скоростного режима волочения труб.

Бесплатно

Исследование деформационной способности трубной заготовки из титанового сплава марки ПТ-1М

Исследование деформационной способности трубной заготовки из титанового сплава марки ПТ-1М

Космацкий Ярослав Игоревич, Фокин Николай Владимирович, Филяева Елена Анатольевна, Баричко Борис Владимирович

Статья научная

Работа посвящена исследованию деформационной способности титанового сплава марки ПТ-1М. Полученные результаты исследования использованы при разработке технологии производства горячепрессованных труб.

Бесплатно

Исследование износа сегментов экспандера при калибровке труб большого диаметра

Исследование износа сегментов экспандера при калибровке труб большого диаметра

Баталов Герман Сергеевич, Радионова Людмила Владимировна, Шандер Сергей Викторович

Статья научная

На металлургических производствах используются дорогостоящие инструменты, которые часто обладают сложной геометрией. Работоспособность таких инструментов напрямую влияет на экономические показатели производства. Одним из таких инструментов является сегмент экспандера. Данный инструмент используется в процессе калибровки труб большого диаметра, полученных по схемам JCOE, UOE, RB-формовка. Процесс экспандирования является последним этапом формообразования, заключающийся в поэтапной деформации трубной заготовки с помощью сегментов, которые обладают определенным набором механических и геометрических свойств. На каждом этапе сегменты придают округлую форму трубе, исправляя прямые участки, овальность и другие геометрические неровности заготовки. Основная нагрузка процесса приходится на сегменты экспандера. В данной работе исследуется износ сегментов в процессе экспандирования (калибровки) электросварных труб большого диаметра. Для предсказания износа были построены CAE-модели процесса экспандирования в специализированном программном комплексе MSC-Software, с помощью которых производился анализ возможного износа, его величина, положение и характер. Предложена методика оценки износа сегментов экспандера с помощью 3D-сканирования, оцифровки полученных данных и построения 3D-карты отклонений от эталонной модели. Анализ конечно-элементного моделирования и экспериментальных исследований показал, что CAE-модели с высокой сходимостью предсказывают зоны и особенности распределения износа сегментов экспандера. Показано, что моделирование с высокой степенью достоверности можно использовать для оценки работоспособности инструментов как новых, так и уже эксплуатируемых. На основе экспериментальных данных было получено уравнение для определения износа сегментов экспандера. По полученному уравнению построена номограмма, позволяющая прогнозировать износ сегментов экспандера в зависимости от напряжений, возникающих в инструменте при калибровке, и количества обработанных труб. Оценка и учет износа рабочей поверхности сегментов экспандера позволяет прогнозировать отклонения геометрических параметров труб в процессе экспандирования.

Бесплатно

Исследование макро- и микромеханики деформирования стали в ходе процесса волочения на основе мультимасштабного моделирования

Исследование макро- и микромеханики деформирования стали в ходе процесса волочения на основе мультимасштабного моделирования

Константинов Дмитрий Вячеславович, Корчунов Алексей Георгиевич, Ширяев Олег Петрович, Кузнецова Алла Сергеевна, Емалеева Динара Гумаровна

Статья научная

Описан метод мультимасштабного моделирования, позволяющий учесть микроструктурное строение обрабатываемой стали и динамические структурно-фазовые превращения. На примере необходимости учета микроструктурного строения TRIP сталей сформулированы актуальные проблемы традиционных методов проектирования технологических режимов с использованием компьютерного конечно-элементного моделирования. Апробация предложенного метода моделирования проводилась на примере внедрения стали TRIP 700 в традиционный процесс волочения и оценки возможности управления распределением свойств посредством параметров процесса. Метод также позволил изучить деформационное взаимодействие элементов микроструктуры TRIP стали между собой, тем самым объяснив наличие более высоких (в 2-3 раза превышающих средние значения) радиальных деформаций в пластичных фазах вблизи большего скопления зерен более прочных фаз бейнита и мартенсита.

Бесплатно

Исследование минимальной толщины полосы при несимметричной прокатке

Исследование минимальной толщины полосы при несимметричной прокатке

Пелленен Анатолий Петрович

Статья научная

Процесс несимметричной прокатки с различными окружными скоростями вращения рабочих валков расширяет технологические возможности станов холодной прокатки. За счет снижения контактных нормальных напряжений в очаге деформации уменьшаются упругие деформации валков, что позволяет использовать процессы несимметричной прокатки для получения тончайших полос и фольги. Однако минимальная толщина для этих процессов ограничивается контактом валков на краях бочек, что не допустимо, так как это обстоятельство приводит к резкому возрастанию усилия прокатки, повышению температуры валков на краях бочек, дополнительным термическим напряжениям и выходу валков из строя. Целью исследования по минимальной толщине полосы при несимметричной прокатке является установление особенностей ее достижения и оценка расчетных и экспериментальных данных. При этом под минимальной толщиной полосы в проходе при несимметричной прокатке понимается такая толщина, при которой рабочие валки вследствие их радиальной деформации и изгиба приходят в контакт на краях бочек. Установлено, что минимальная толщина при несимметричной прокатке, в частности при прокатке-волочении, в 2-3 раза меньше по сравнению с обычным процессом прокатки. При этом чем меньше вытяжка полосы в проходе, тем меньшую толщину полосы можно получить. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных значений минимальной толщины полосы при прокатке-волочении, которое подтвердило возможность использования инженерных методик для определения минимальной толщины полосы в проходе из условия контакта валков на краях бочек.

Бесплатно

Исследование параметров холодной прокатки ультрамелкозернистого титана

Исследование параметров холодной прокатки ультрамелкозернистого титана

Шумейко Валентина Павловна, Горячев Евгений Александрович

Статья научная

Целью работы является достижение усталостно-прочностных свойств упрочнением сплава ВТ1-0 холодной обработкой давлением. Холодная прокатка является распространённым методом упрочнения материалов и сплавов. Интерес к холодной прокатке в качестве деформационной схемы связан с тем, что прокатка является всесторонне исследованным процессом, который к тому же широко используется на практике. Полученные методом интесивной пластической деформации ультрамелкозернистые заготовки (диаметром 40 мм и более) были подвержены прокатке на стане с многовалковыми калибрами конструкции ЧПИ. В ходе прокатки были изготовлены стандартные цилиндрические образцы для исследования механических свойств на растяжение и проведения испытаний на усталостную прочность. Экспериментальные данные указывают на повышение прочностных характеристик наноструктурного титана в результате холодной прокатки. Проведены пластометрические исследования на пластометре конструции ЧПИ-2 по методике, разработанной на кафедре машин и технологий обработки материалов давлением ЮУрГУ. После пластометрических исследований образцов были проведены испытания по определению сопротивления деформации, временного сопротивления и твердости по Бринеллю. Дробность деформации повышает предел текучести при всех степенях нагружения. Повышение σ0,2 и твердости свидетельствует об измельчении зерна. Исследование пластичности титана ВТ1-0 при дробном нагружении показало, что с увеличением числа ступеней нагружения пластичность титана возрастает. Эксперименты показали отсутствие значительного влияния отпуска на промежуточных ступенях нагружения на временное сопротивление и твердость титана.

Бесплатно

Исследование поврежденности проволоки в процессе волочения в зависимости от расположения неметаллических включений

Исследование поврежденности проволоки в процессе волочения в зависимости от расположения неметаллических включений

Барышников Михаил Павлович, Чукин Михаил Витальевич, Бойко Артм Борисович

Статья научная

Представлено исследование напряженно-деформированного состояния и вероятности разрушения заготовки в процессе волочения на основании представления структуры катанки как неоднородной среды. Исследование выполнено на примере неоднородности структуры в виде неметаллических включений в процессе волочения стальной проволоки. Приведены результаты металлографических исследований горячекатаной катанки и анализа типа неметаллических включений на растровом электронном микроскопе. Определена кривая пластичности высокоуглеродистой катанки из стали марки 80 и выполнено конечно-элементное моделирование в программе SIMULIA Abaqus процесса волочения стальной проволоки с различным расположением неметаллических включений по сечению заготовки. Исследование влияния структурной неоднородности на напряженно-деформированное состояние заготовки в процессе волочения с использованием средств конечно-элементного моделирования позволило определить максимальную суммарную деформацию стальной проволоки в зависимости от расположения неметаллических включений. Представлены результаты конечно-элементного моделирования процесса волочения стальной проволоки из стали марки 80 по действующему на промышленном предприятии маршруту.

Бесплатно

Исследование реологических свойств электротехнической катанки из сплавов алюминия с переходными и редкоземельными металлами, полученной методами непрерывного литья и обработки давлением

Исследование реологических свойств электротехнической катанки из сплавов алюминия с переходными и редкоземельными металлами, полученной методами непрерывного литья и обработки давлением

Сидельников Сергей Борисович, Самчук Антон Павлович, Сидельников Андрей Сергеевич, Ворошилов Денис Сергеевич, Беспалов Вадим Михайлович, Трифоненков Антон Леонидович

Статья научная

Рассмотрено влияние химического состава сплавов на основе алюминия и параметров непрерывного литья и прокатки, а также непрерывного литья и прокатки-прессования, на свойства электротехнической катанки. Приведено описание установки для кручения и методика определения реологических характеристик для сплавов алюминия с редкоземельными и переходными металлами в широком диапазоне изменения температурно-скоростных и деформационных параметров обработки. Приведены кривые изменения сопротивления деформации исследуемых сплавов в интервале температур 20-550 °C и скорости деформации 0,5-10 с -1.

Бесплатно

Исследование сопротивления пластической деформации стали марки 32ХГА

Исследование сопротивления пластической деформации стали марки 32ХГА

Аль-Кхузаи Ахмед Салим Олейви, Широков Вячеслав Вячеславович, Выдрин Александр Владимирович

Статья научная

Несмотря на важность для проектирования и расчётов процессов обработки металлов давлением такого фактора, как величина сопротивления металла пластической деформации, на сегодняшний день существует множество методик, результаты расчёта по которым могут значительно отличаться друг от друга. Также далеко не для всех марок сталей определены и опубликованы значения эмперических коэффициентов, используемых для расчёта. При этом методики расчёта и опубликованные значения численных коэффициентов различны для процессов холодной и горячей деформации. А диапазон температур примерно от 300 до 600 °С остаётся наименее исследованным. Данная статья посвящена исследованию сопротивления пластической деформации стали 32ХГА с учетом его функциональных свойств и продолжает серию статей по результатам проведённых авторами исследований. Выбор данной марки стали обусловлен тем, что она широко применяется при производстве бесшовных труб для нефтегазовой отрасли. Данное исследование было проведено по единой методике для диапазона температур от комнатной до близких к температуре плавления, что позволяет использовать полученные результаты при расчёте всех возможных технологических операций производства труб, включая правку труб в термических отделах трубопрокатных цехов, и формовку прямошовных сварных труб. Для определения численных значений коэффициентов, характеризующих рассматриваемую марку стали, была проведена серия испытаний на комплексе Gleeble 3800. По полученым кривым сопротивления деформации для диапазона температур от 300 до 1200 °С были определены значения коэффициента, характеризующего разупрочнение металла. По результатам испытаний была получена рекуррентная зависимость, позволяющая рассчитывать величину сопротивления деформации с учётом разупрочнения в широком диапазоне температур.

Бесплатно

Исследование способа повышения точности горячекатаных труб при раздаче

Исследование способа повышения точности горячекатаных труб при раздаче

Богатов Александр Александрович, Салихянов Денис Ринатович

Статья научная

В настоящее время основными характеристиками стальных труб являются их механические свойства, чистота поверхности и точность размеров. Точность является одной из характеристик, определяющих срок службы в таких отраслях как машиностроение, нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность, атомная энергетика и др. В отечественных и зарубежных стандартах на горячекатаные трубы не применяются безразмерные показатели точности, учитывающие статистическое распределение размеров. Это обстоятельство осложняет анализ точности размеров продукции, а также оценку возможности ее повышения. По этой причине авторами предложен показатель точности, учитывающий статистическое распределение размеров труб до и после деформации, благодаря чему может быть оценено влияние тех или иных технологических факторов, а также произведен расчет показателя точности для насосно-компрессорных труб. Эффективным способом повысить точность внутреннего диаметра и качество внутренней поверхности горячекатаных труб является операция калибрования способом раздачи трубы на оправке. С целью оценки эффективности калибрования было выполнено компьютерное моделирование в пакете конечно-элементного моделирования Deform-3D. В качестве объекта моделирования были выбраны насосно-компрессорные трубы с различным диаметром внутреннего канала в пределах ГОСТ. Компьютерное моделирование показало особенности формоизменения труб при раздаче на оправке. В результате проведения эксперимента был получен график изменения показателя точности до и после раздачи и были сформулированы на их основе рекомендации. С помощью конечно-элементного моделирования показано, что в оптимальных условиях технологического процесса точность внутреннего канала трубы можно повысить более чем в три раза.

Бесплатно

Исследование сходимости результатов моделирования в различных программных комплексах при производстве тройников штампосварных

Исследование сходимости результатов моделирования в различных программных комплексах при производстве тройников штампосварных

Торгонин Кирилл Сергеевич, Баталов Герман Сергеевич, Широков Вячеслав Вячеславович, Радионова Людмила Владимировна

Статья научная

Существует несколько основных технологий изготовления тройников. Данные технологии различаются по способу выполнения формоизменяющих операций и применяемому оборудованию. Выбор параметров для каждой технологической операции напрямую определяет качество готовой продукции. При этом расчёт технологических параметров инженерными методиками представляется затруднительным. Поэтому целесообразным является применение современных программ для моделирования технологических операций. В работе рассматривается моделирование технологических операций обработки металлов давлением, выполняемых при производстве тройников, в программных комплексах DEFORM-3D и MSC Marc Mentat. Заготовка и инструмент для моделирования технологических операций были созданы в программе SolidWorks. В программных комплексах DEFORM-3D и MSC Marc Mentat были последовательно промоделированы операции частичного охлаждения нагретой заготовки, набора металла в зону отбортовки и операция отбортовки. По результатам моделирования были определены технологические параметры, по которым в дальнейшем была произведена опытная штамповка деталей «тройник». По результатам работы было выполнено сравнение результатов, полученных в программных комплексах и при опытной штамповке. Результаты моделирования в двух программных комплексах DEFORM-3D и Marc Mentat имеют сходимость 99,9 %. Замер параметров готовых изделий показал, что результаты расчета оказались очень близки к результатам опытной штамповки. Сходимость результатов моделирования и опытной штамповки составила 96,5 %. Определены основные факторы, влияющие на сходимость результатов моделирования и опытной штамповки. Полученные тройники признаны годными, полностью удовлетворяющими требованиям технических условий. Таким образом, показано, что применение программных комплексов DEFORM-3D и Marc Mentat на предприятиях, производящих штампосварные детали трубопровода, целесообразно.

Бесплатно

Исследование характера износа оправок стана МРМ и пути повышения срока их эксплуатации

Исследование характера износа оправок стана МРМ и пути повышения срока их эксплуатации

Мишин Сергей Николаевич, Шеркунов Виктор Георгиевич, Алюшкаев Евгений Александрович, Струин Дмитрий Олегович

Статья научная

Проведен анализ оборудования, указаны основные конструктивные особенности и описан состав оправочного узла непрерывного стана МРМ (Multistand Pipe Mill). На основе анализа литературных источников исследованы условия эксплуатации и наиболее характерные виды износа. Охарактеризован режим работы и описаны причины выхода из строя оправок. Указана проблематика стойкости инструмента. Показана необходимость рациональности подхода к расчету длины оправок. Рассмотрены особенности расчета длины оправки при непрерывной прокатке труб и приведены значимые неучитываемые факторы, такие как кратность проката, расстояние между непрерывным и извлекательно-калибровочным станами, расположение наиболее изнашиваемого участка, режимы деформации, которые, в конечном счете, влияют на ресурс работы оправочного узла и другого оборудования. На основе опытных данных рассмотрены особенности износа оправочного узла непрерывного стана МРМ. Приведен анализ влияния различных факторов на эксплуатационную стойкость рабочей части оправок. Рассмотрены существующие пути повышения ресурса работы инструмента. Выданы рекомендации с целью увеличения стойкости прокатного инструмента. Определены основные перспективные направления для повышения срока эксплуатации оправочного узла, установленного на заводе непрерывного стана МРМ.

Бесплатно

Исследование энергосиловых параметров процесса малоотходной безуклонной горячей объемной штамповки на основе комбинированной схемы деформации "раздача-выдавливание"

Исследование энергосиловых параметров процесса малоотходной безуклонной горячей объемной штамповки на основе комбинированной схемы деформации "раздача-выдавливание"

Иванов Василий Александрович, Стругов Сергей Сергеевич, Авраменко Алексей Андреевич, Таркаленко Мария Дмитриевна

Статья научная

В данной работе представлено продолжение темы по разработке технологии малоотходной безуклонной горячей объемной штамповки осесимметричных деталей, в частности воротниковых фланцев, на основе схемы деформации «раздача-выдавливание». В настоящей статье приведен вывод общего вида функции энергосиловых параметров процесса на основе предыдущих работ, заключающихся в определении граничных условий и определения кинематических характеристик операции. Исходя из условий и схемы процесса деформации, принимаем торовую систему координат. Вывод общего вида функции осуществлен по методике А.Л. Воронцова. Так как процесс осесимметричный, то рассматриваем плоское напряженное состояние очага деформации. Приведенная математическая модель разработана с целью верхней оценки усилия деформации, что связано с необходимостью проведения технологических расчетов на производстве. Также в данной работе представлено моделирование по новой схеме деформирования с целью качественной оценки пластического течения материала. По результатам моделирования подтверждена практическая применимость метода на практике, что подтверждает предыдущие предположения. Также рассмотрен график зависимости усилия штамповки от перемещения. В данном конкретном случае график имеет куполообразную форму, что обусловлено изменением площади контакта рабочего инструмента с заготовкой. С целью получения более достоверной картины процесса деформации проведен лабораторный эксперимент на базе лаборатории кафедры ПиМОМД на гидравлической установке ВЖМ-2М, материал - свинец марки С2С ГОСТ 3778-98. Гидравлическая установка ВЖМ-2М отличается удобством применения и приемлемым усилием. Данный эксперимент дал положительные результаты, подтвердив тем самым моделирование при помощи метода конечных элементов. Для полноценной проверки корректности математической модели планируется проведение неполнофакторного эксперимента. Разработан пакет конструкторской и технологической документации, на данном этапе проекта оснастка находится на изготовлении в НОЦ «Машиностроение». Также планируется освоение опытной партии фланцев на ООО «ЧТЗ-УралТрак» на типоразмере с диаметром условного прохода D50.

Бесплатно

К вопросу проектирования роликовых волок со смещенными парами роликов

К вопросу проектирования роликовых волок со смещенными парами роликов

Храмков Евгений Владимирович, Штер Арон Абрамович, Яковлева Ксения Юрьевна

Статья научная

Показана тенденция развития производства проволоки фасонного и круглого сечения из различных металлов и сплавов. По данным анализа существующих конструкций и оборудования, используемых при производстве проволоки, выявлены факторы, влияющие на качество продукции. Из них выделены факторы, играющие большую роль при производстве проволоки мелких сечений, а именно: жесткость конструкции волоки, точность настройки калибров стана, устойчивость полосы в калибре. Подробно исследовано влияние последнего фактора при эксплуатации роликовых волок со смещенными парами роликов. Для данных конструкций роликовых волок получена зависимость определения минимально возможного расстояния между осями пар роликов. Показано влияние величины обжатия и диаметра готового профиля на величину этого расстояния. Разработана методика определения максимально возможного расстояния между осями пар роликов, исходя из условия потери устойчивости полосы во втором калибре при использовании системы калибров «круг - овал - круг». Представлены основные этапы методики, а именно определение следующих параметров: усилия действующего на металл заготовки со стороны роликов, горизонтальной проекции площади очага деформации, сваливающего момента, действующего на заготовку, предельного угла скручивания заготовки, максимальной длины заготовки между очагами деформации. Показано влияние на рассчитанную величину максимального расстояния между осями пар роликов величины обжатия. Описаны сферы применения полученных зависимостей. Представлена и описана конструкция разработанной роликовой волоки, спроектированной с учетом теоретических выкладок, представленных в данной статье. Конструкция роликовой волоки отличается возможностью использования модульной сборки и упрощенной схемой регулировки.

Бесплатно

Журнал