Обработка металлов давлением. Технологии и машины обработки давлением. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Статья научная
Ужесточение показателей экологической безопасности и ограничение использования свинца в новом электротехническом и электронном оборудовании до величины не более 0,01 % продиктовали необходимость поиска новых легкоплавких сплавов для использования в качестве припоя. Сплав 52In-48Sn, являясь одним из самых перспективных бессвинцовых припоев, востребован электротехнической промышленностью в виде прутков и проволоки. В данной статье описана технология получения пруткового припоя из сплава 52In-48Sn в условиях мелкосерийного производства и проблемы, с которыми столкнулись при ее реализации. В данной статье представлены результаты исследования причин образования поверхностного дефекта «воздушные пузыри» у прутков ø8,0 и ø15,0 мм из сплава 52In-48Sn, изготовленных методом прямой экструзии. Моделирование в программе QForm процесса распрессовки заготовок в контейнере в процессе экструзии показало, что причиной образования дефекта «воздушные пузыри» на поверхности прутков является чрезмерный зазор между контейнером и заготовкой. В процессе осадки заготовки в контейнере объем воздуха запирается в контейнере и поступает внутрь сплава. Для устранения этого дефекта при прессовании необходимо минимизировать зазор между заготовкой и контейнером. Отношение длины к диаметру заготовки не должно превышать 2,5. Чтобы исключить поверхностный дефект «воздушные пузыри» готовой продукции, эти требования необходимо учитывать при конструировании инструмента для прямого прессования (экструзии). Результаты проведенных исследований экспериментально подтверждены при изготовлении прутков ø8,0 мм. Уменьшение зазора между контейнером и заготовкой до 0,5 мм позволило получить прутки с высоким качеством поверхности.
Бесплатно
Статья научная
Ввиду того, что резервы направления повышения частных обжатий и сокращения количества циклов в основном исчерпаны, приведен пример технического решения по совершенствованию косовалковой прошивки на основе минимизации частных обжатий при увеличении количества циклов частных обжатий - прошивка профилированной трубной заготовки с волнообразным профилем. Преимуществами данной технологии являются уменьшение уровня деформации в осевой зоне заготовки и уменьшение вероятности появления осевого разрушения. Наиболее эффективным способом получения профилированной трубной заготовки является нанесение профиля на трехвалковом обжимном стане в линии трубопрокатного агрегата. Для получения на поверхности заготовки волнообразного профиля необходима специальная калибровка рабочих валков трехвалкового обжимного стана, процесс проектирования которой рассмотрен в данной статье. Три валка предложенной калибровки образуют калибр, состоящий из входного участка, обеспечивающего надежный захват заготовки, рабочего участка с профилирующими гребнями, обеспечивающими нанесение волнообразного профиля, и выходного участка. Процесс профилирования может протекать только в случае равенства длины периода профиля шагу подачи заготовки на выходе из обжимного стана. Также необходимо учитывать отношение длины периода профиля к высоте гребня, так как на поверхности гильзы после прошивки при низком значении отношения могут образоваться закаты металла, а при высоком - эффективность профилирования резко снижается. Гребни на рабочем участке валков смещены в направлении прокатки на величину, кратную количеству валов, то есть для трехвалкового стана смещение составит 1/3 от длины периода профиля. По результатам проектирования калибровки валков было проведено компьютерное моделирование профилирования заготовки на обжимном стане в среде Q-FORM с положительными результатами.
Бесплатно
Прокатка труб из стали марки 08Х18Н10Т на ТПА 70-270 с двухвалковым станом для прошивки и раскатки
Статья научная
Развитие производства бесшовных труб из нержавеющих марок стали для энергомашиностроительных компаний, которые поставляют комплексные решения для атомной и тепловой энергетики, газовой и нефтехимической отрасли, является сегодня одним из важных направлений развития технологии для производителей трубной продукции. А современные экономические реалии и санкционное внешнее давление на Россию делают эту задачу одной из приоритетных. Для изготовления горячекатаных труб из нержавеющих марок стали использование станов винтовой прокатки на сегодняшний день является наиболее перспективным направлением в сравнении с традиционным способом - прессованием. Данная технология позволяет существенно увеличить производительность, улучшить качество выпускаемых труб и снизить расходный коэффициент металла. Технология с использованием станов с двойной прошивкой и калиброванием на станах винтовой прокатки без использования станов продольной прокатки, реализованная на стане ТПА 70-270, является в настоящее время недостаточно изученной и применяемой на практике, так как данный стан является единственным в Российской Федерации. Основным недостатком технологии производства труб из «нержавейки» является низкая износостойкость прокатного инструмента, в частности оправок прошивного стана. Высокая интенсивность износа инструмента не позволяет обеспечить постоянства требуемого качества выпускаемой продукции. Одним из перспективных методов повышения износостойкости инструмента является использование смазок. В настоящее время потребность рынка в нержавеющих бесшовных трубах составляет 55 тыс. тонн в год, из которых на долю импорта приходится около 20 тыс. тонн. Используя современные технологии и возможности производства трубопрокатного инструмента, а также внедряя в технологические операции производства труб новые технические решения, возможно повысить износостойкость трубопрокатного инструмента, обеспечить стабильно высокое качество производимых труб и увеличить конкурентоспособность. В данной работе представлены результаты опытно-промышленного освоения прокатки труб из стали марки 08Х18Н10Т на стане ТПА 70-270, где прошивка заготовки и раскатка гильзы осуществляется на одном и том же стане винтовой прокатки.
Бесплатно
Промышленное применение и развитие шаговой прокатки
Статья научная
Представлены результаты работ по шаговой прокатке, выполненных на основе предложенного В.Н. Выдриным нового направления ее развития. Описаны, разработанные под руководством В.Н. Выдрина или на основе его принципиальных технических решений, конструкции станов шаговой прокатки с качающимися валками СШ 175, СШ 200, ШП 280, ПК 600, названные прокатно-ковочными станами. Эти станы нашли промышленное применение на металлургических и машиностроительных предприятиях России и зарубежных стран при получении заготовок и готовых профилей из специальных сплавов черных и цветных металлов. Отмечено, что прокатно-ковочные станы конкурентоспособны современным радиально-ковочным машинам при получении заготовок постоянного по длине сечения из специальных сплавов черных и цветных металлов по качеству получаемого проката, стоимости оборудования и эксплуатационным затратам. Приведены новые конструкции опытных и промышленных станов шаговой прокатки с вращающимися валками ШП 150, ШП 160, СШР 300, СШР 82,5, многофункциональный прокатный стан, разработанные на основе запатентованного с участием В.Н. Выдрина технического решения. Принципиальной особенностью конструкции этих станов является жесткая кинематическая связь между приводами вращения валков и возвратно-поступательного перемещения прокатной клети, обеспечивающая их работу без применения задающих и кантующих устройств. По результатам выполненных исследований и разработок по шаговой прокатке опубликовано более 130 научных трудов, получено более 100 авторских свидетельств СССР, патентов РФ, США, Великобритании, Японии и Германии.
Бесплатно
Развитие научных основ стандартизации в период становления нового технологического уклада
Статья научная
Стандартизация - важнейший элемент управления качеством продукции. Особую актуальность приобретают проблемы повышения качества продукции на современном этапе интеграции российской экономики в мировое экономическое пространство. Рассмотрены вопросы современного состояния стандартизации как науки, раскрыты принципы и основные направления ее развития в условиях становления шестого технологического уклада мировой экономики. Совершенствование теоретических основ стандартизации позволяет быстро и с меньшими ошибками формировать требования к продукции на разных этапах ее производства. Показана необходимость формирования нового научного направления, развиваемого учеными ФГБОУ ВПО «МГТУ», в области теории и практики применимости стандартизации - протипологии, предметом которой является разработка методов согласования требований потребителя и возможностей изготовителя продукции, как в области нанотехнологий, так и в традиционных металлургических производствах. Без этого невозможно рассчитывать на переход отечественной промышленности на современный уклад в короткие сроки.
Бесплатно
Развитие теории обработки металлов давлением (научный обзор). Часть 1
Статья научная
Отмечена роль ученых металлургов г. Челябинска и г. Магнитогорска в развитии теории и практики процессов обработки металлов давлением. Значительный вклад в создание новых процессов ОМД внес организатор кафедры прокатки Челябинского политехнического института В.Н. Выдрин. Им была создана одна из немногих проблемных лабораторий в высших учебных заведениях страны. В проблемной лаборатории «Новые технологии процессы прокатки» при участии сотрудников кафедры прокатки под руководством профессора В.Н. Выдрина решались не только вопросы теории, но и разрабатывались новые технологические процессы прокатки и оборудование для их осуществления на базе энергетической теории. Примером этого является создание процессов прокатка-волочение, прокатка-ковка, прокатка в многовалковых калибрах, прокатка периодических профилей, прокатка фасонных профилей высокой производственной готовности, волочение в роликовых волоках. Необходимо отметить работы кафедры в области непрерывной прокатки. Следует отметить плодотворное сотрудничество научных школ В.Н. Выдрина и М.И. Бояршинова по развитию теории прокатки в многовалковых калибрах. Коллектив кафедры машиностроительных и металлургических технологий МГТУ им. Г.И. Носова эффективно работает в области производства биметаллической проволоки, порошковой металлургии, слоистых композиционных материалов. Значительны работы в области метизного производства, конструирования и формирования покрытий в процессах ОМД, квалиметрии промышленной продукции и производственных процессов в металлургии; формирования структуры и свойств ультрамелкозернистых углеродистых сталей методами деформационного измельчения. На кафедре предложена методика прогнозирования механических свойств и напряженно-деформированного состояния в процессах обработки давлением стальных заготовок с различными структурными неоднородностями.
Бесплатно
Развитие теории обработки металлов давлением (научный обзор). Часть 2
Статья научная
Отмечена роль известного металлурга В.Н. Выдрина в развитии теории и практики обработки металлов давлением, дан обзор научных достижений магнитогорских ученых в области теории качества и обработки материалов. В статье использованы оригинальные исследования, проведенные в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова на протяжении 30 лет, посвященные оценке и управлению качеством продукции и технологии металлургического производства. В результате проведенных исследований внедрены инновационные технологии производства крепежных изделий, стальных фасонных профилей высокой точности, канатов, проволоки, высокопрочной арматуры на метизных предприятиях России. Разработаны и внедрены методики оценки и управления качеством для конкретных видов изделий. Разработанная и развитая в трудах магнитогорских ученых теория прикладной квалиметрии, позволила прогнозировать и управлять качеством металлопродукции и технологическими процессами.
Бесплатно
Разработка и освоение участка нагрева заготовок из специальных сталей и сплавов
Статья научная
Представлены результаты работ по созданию технологического участка нагрева и транспортировки заготовок из специальных сталей и сплавов, предназначенных для пластической деформации современной радиально-ковочной машины SKK-14 фирмы GFM, выполненных Металлургическим институтом передовых технологий (ООО МИПТ), входящим в структуру Группы компаний «МЕТЧИВ». Показаны недостатки известных технологических линий нагрева заготовок из специальных сталей и сплавов, способов и устройств для их транспортировки вдоль рабочего пространства методических толкательных печей. Предложена установка двух методических толкательных печей в шахматном порядке, одна из которых с торцевой задачей и выдачей, а другая - с торцевой задачей и боковой выдачей, обеспечивающая осуществление двух технологических вариантов нагрева. Описан разработанный способ транспортировки заготовок в методической толкательной печи, обеспечивающий равномерный нагрев круглых заготовок за счет их самостоятельного поворота вокруг своей оси при перемещении по поду печи. Охарактеризована разработанная новая конструкция направляющих для защиты пода методической толкательной печи от механического воздействия перемещаемых заготовок. Предложено в качестве направляющих использовать металлические гибкие элементы в виде лент или прутков, концы которых соединены со свободно подвешенными грузами. Представлены предложения по повышению надежности работы методической нагревательной печи с боковой выдачей заготовок и снижению эксплуатационных затрат, которые заключаются в использовании направляющего желоба, выполненного из нескольких полых элементов, заполненных сыпучим огнестойким материалом, а для их герметизации с обеих сторон закрытых пробками. На наружных поверхностях пробок выполнены конические охватываемые поверхности. На боковых стенах каркаса печи напротив охватываемых конических поверхностей выполнены приливы с охватывающими коническими поверхностями. Все выполненные разработки запатентованы.
Бесплатно
Статья научная
Разработан не имеющий аналогов по составу оборудования, его компоновке и конструктивному исполнению технологический участок поперечной резки поковок, получаемых на радиально-ковочной машине SKK-14 австрийской фирмы GFM. Предложена новая конструкция клапанного сбрасывателя поковок, отличительной особенностью которого является компактная встроенность его в существующий рольганг радиально-ковочной машины, а также противонаправленный поворот рычагов клапанов. Для снижения усилия реза и затрат на нагрев предложено осуществлять нагрев или подогрев только части длины поковки в месте ее реза с помощью специально разработанного индукционного нагревателя. С учетом особенностей работы гидравлической системы пресса П6332, требований к условиям реза на ножницах с параллельными ножами разработана оригинальная конструкция штампа для резки поковок, отличительными особенностями которого являются восприятие колоннами штампа во время реза осевых усилий реза, а также синхронизация механизмов прижима и реза. Учитывая выполнение гидравлическим прессом П6332 с разработанным штампом верхнего реза поковок, разработан специальный компактный качающийся приводной рольганг с прижимным роликом, ось качания которого совмещена с осью ведущего ролика рольганга и смещена относительно центра тяжести рольганга, обеспечивая возврат рольганга в прежнее положение после его наклона. Для возможности перемещения мерных поковок и их складирования разработаны конструкции транспортного рольганга, рычажного сбрасывателя и карманов-накопителей.
Бесплатно
Статья научная
Изложены результаты выполненного ООО «Металлургический институт передовых технологий» совместно с ООО НПП «МЕТЧИВ» и ФГАОУ ВО «ЮжноУральский государственный университет» комплекса конструкторских разработок для оснащения радиальноковочной машины SKK14 средствами нагрева, транспортировки, поперечной резки и другими средствами механизации, защищенных шестью патентами на изобретения и тремя на полезную модель. Представлена информация о применении разработанных методических электрических печей с торцевой задачей и выдачей, торцевой задачей и боковой выдачей, а также индукционной нагревательной установкой (УИН), позволяющих выполнять нагрев и подогрев заготовок в различных температурных режимах в зависимости от марки стали и сплава для последующей деформации на радиальноковочной машине SKK14. Приведено описание разработанного механизма поштучной подачи заготовок для нагрева в УИН. Дана информация о разработке двух секций поворотных рольгангов с упорами, соединяющих приемную и выходную стороны РКМ SKK14, применение которых позволяет расширить вариативность транспортных потоков в технологической линии РКМ SKK14. Показана эффективность применения на транспортном рольганге разработанного упорасбрасывателя, позволяющего последовательно осуществлять две технологические операции: остановку перемещаемых после ковки профилей и последующую их передачу в накопительные карманы, не препятствуя, в случае необходимости, обратному потоку заготовок от методических печей к ковочному блоку. Описана организация параллельного технологического потока для размещения разработанного участка поперечной резки с клапанным сбрасывателем заготовок, наклонным склизом, индукционным нагревателем местного (локального) нагрева, стандартным гидравлическим прессом с разработанным специальным режущим штампом, оснащенным пневматическим прижимом и пружинными амортизаторами, качающимся приводным рольгангом с прижимным роликом, дополнительным транспортным рольгангом со стационарным упором и сбрасывателем. Показана практическая реализация нескольких технологических схем с применением разработанного оборудования.
Бесплатно
Разработка конструкции для контроля вдуваемой массы смазочно-дезоксидирующего материала
Статья научная
Важнейшей задачей повышения эффективности производства труб является задача улучшения качества производимой продукции. Дальнейшее развитие и совершенствование технологии производства труб связаны с изучением условий контактного взаимодействия в паре «инструмент - деформируемый металл», в частности с созданием разделительного слоя. Применение современных смазочно-дезоксидирующих материалов (далее СДМ) и современного оборудования для их нанесения позволяет добиться гарантированного разделения контактных поверхностей. Также создание разделительного слоя позволяет получить значительное преимущество с точки зрения повышения качества готовых труб, эксплуатационной надёжности готовой продукции, снижения стоимости производства и интенсификации процессов деформирования. Однако неравномерное распределение СДМ по внутренней поверхности гильзы приводит к снижению качества внутренней поверхности готовых труб, а также к неравномерному износу оправок непрерывных станов. Одной из причин отсутствия гарантированного разделения контактных поверхностей является несоответствие выдуваемой порции СДМ заданному значению. В статье приведено описание принципа работы стандартных циклонов и произведен расчет стандартной конструкции циклона. Приведены результаты компьютерного моделирования работы циклона стандартной конструкции и модернизированного. Также представлены результаты физических экспериментов по улавливанию частиц.
Бесплатно
Разработка научных основ и оптимизация технологических режимов нового способа протяжки литых слитков
Статья научная
Рассмотрена идея реализации знакопеременной деформации при ковке литых слитков и определена рациональная форма ковочного инструмента. Представлены результаты анализа деформированного состояния металла при осадке в бойках с рельефной поверхностью, а также в гладких бойках (на втором этапе деформирования). Использование нового инструмента обеспечивает в первых проходах проработку структуры металла путем дополнительной знакопеременной деформации без существенного изменения формы поперечного сечения заготовки. Знакопеременная деформация способствует увеличению накопленной деформации без изменения формы поперечного сечения заготовки, стимулирует образование полигонизованной субзеренной структуры и повышение дисперсности зеренной структуры. Представлены результаты анализа деформированного состояния металла при ковке рельефными и плоскими бойками. Для оценки неравномерности деформации по высоте слитка выполнен расчет накопленной степени деформации частицами в очаге деформации для шести точек по высоте в сечении углубления на бойке. Накопленная степень деформации для конкретной частицы определяется из решения задачи с помощью программы Deform для плоско-деформированного состояния в изотермических условиях. В приконтактных слоях деформация минимальна, так как имеются зоны затрудненной деформации (зоны прилипания), протяженность которых по мере продвижения вглубь металла уменьшаются; в начале пластической деформации возникает свободная поверхность - поверхность, не находящаяся под рабочим инструментом. Найдены способы управления технологическим процессом ковки с целью повышения однородности деформированного состояния по сечению слитка, стимулирование образования полигонизованной субструктуры во время обжатия и ультрадисперсной структуры после метадинамической рекристаллизации во время паузы.
Бесплатно
Разработка новых способов производства двухшовных труб большого диаметра
Статья научная
Современное металлургическое предприятие состоит из множества как вспомогательных, так и основных цехов, которые требуют постоянных материальных вложений. В условиях экономической нестабильности в промышленной отрасли вопросы экономии материальных средств, сырья и т. д., а также сокращения расходного коэффициента металла, оптимизации и гибкости производства являются важной составляющей для металлургических компаний. В данной статье описаны новые разработанные способы производства электросварных экспандируемых труб из двух листов (двухшовная). С использованием современных методов инженерного анализа, основанных на методе конечных элементов (МКЭ), проведена оценка возможности реализации разработанных способов производства двухшовных труб большого диаметра, а также подобраны технологические режимы формообразования, позволяющие получить продукцию, удовлетворяющую требованиям заказчика. В статье описаны результаты выполненных опытных работ, проведена оценка сходимости результатов, полученных при использовании CAE-систем, и опытной работы в цехе. Разработанные математические модели производства трубных заготовок на основных формообразующих операциях имеют высокую сходимость и могут использоваться при расчете новых типоразмеров. Используя разработанные математические модели в специализированном программном комплексе MSC Software, можно без рисков и финансовых потерь проводить оценку новых технологических режимов, различных способов производства. Предложенные новые способы производства двухшовных труб большого диаметра (формовка листа из двух половин и формовка полуцилиндра) увеличили производительность и гибкость производства, а также показали положительную экономическую эффективность за счет более низких затрат на листовую заготовку. Новые методы производства подтвердили свою работоспособность и на практике (производство опытной партии) доказали возможность существования.
Бесплатно
Разработка технологии и освоение производства труб диаметром 2520 мм
Статья научная
Укрепление береговых линий в условиях Крайнего Севера является сложной и технически трудновыполнимой задачей. Для минимизации неконтролируемых природных катаклизмов и достаточно суровых погодных условий, а также в связи с большими объемами портов укрепление береговой линии производится трубным шпунтом и сваями диаметром 2520 мм. Продукция является востребованной и высокомаржинальной. Данный сортамент ранее не производился в промышленных масштабах в компании ПАО «ТМК» и в целом на территории РФ. Единственным способом, который позволяет получать требуемую заготовку, является способ JCOE. В данной статье описаны основные этапы освоения труб диаметром 2520 мм. 1. С использованием современных методов инженерного анализа, основанных на методе конечных элементов (МКЭ), была проведена оценка технической возможности производства труб, а также разработка технологических режимов подгибки и формовки труб. 2. Проведен анализ влияния механических свойств на геометрические показатели готовой продукции. Предложена новая методика контроля геометрии трубной заготовки в процессе шаговой формовки с последующей предиктивной аналитикой. Получены уравнения множественной регрессии, позволяющие оценить влияние изменения контролируемых размеров листовой заготовки в процессе шаговой формовки. 3. С использованием современных пакетов CAD-моделирования был разработан и спроектирован новый автоматизированный участок по сборке заготовок. 4. Разработана технологическая схема производства труб нового сортамента. 5. Проведены опытные работы по производству труб. Разработанный новый способ производства труб диаметром 2520 мм расширил существующий сортамент предприятия, а также показал положительную экономическую эффективность за счет высокой маржинальной стоимости. Новый метод производства подтвердил свою работоспособность и на практике (производство опытной партии) доказал возможность существования.
Бесплатно
Разработка технологии изготовления труб с заданным внутренним диаметром 6,0-12,0 мм
Статья научная
Приведены результаты научно-исследовательской работы по освоению на ОАО «Синарский трубный завод» (ОАО «СинТЗ», г. Каменск-Уральский) технологии изготовления стальных труб с заданным внутренним диаметром 6,0-12,0 мм. Для выявления особенностей предлагаемой технологии был выполнен ряд экспериментальных исследований и опытно-промышленных работ. Было показано, что эффективным является использование способа волочения на самоустанавливающейся оправке. С учетом разработанной оригинальной аналитической зависимости определения силовых параметров процесса волочения на самоустанавливающейся оправке определены основные параметры технологии: рациональные профилировки технологического инструмента и режимы деформации. Выполнена оценка эффективности применения технологических смазок, приведены рекомендации по выбору оборудования. Технико-экономическая оценка предлагаемых решений показала, что эффективным процессом для изготовления труб указанного сортамента является бунтовое волочение. Разработаны предложения по организации участка бунтового оправочного волочения в условиях ОАО «СинТЗ» с учетом совершенствования всей технологической схемы изготовления холоднодеформированных труб. Предложены эффективные технические решения, оформленные как объекты интеллектуальной собственности.
Бесплатно
Статья научная
Изложена методика расчета параметров прокатных валков прокатно-ковочных станов и их калибровки при применении запатентованных способа шаговой прокатки круглых профилей и используемой при этом калибровки прокатных валков. Применение такой схемы шаговой прокатки и калибровки обеспечивает существенное упрощение технологии изготовления валков и повышение производительности процесса шаговой прокатки. Рабочая поверхность прокатных валков содержит обжимной, калибрующий и расположенный между ними переходный участок. Обжимной участок валка выполнен с переменным радиусом относительно оси его поворота и имеет гладкую рабочую поверхность. Калибрующий участок валка выполнен постоянным радиусом относительно оси его поворота и имеет скругленный ручей. На переходном участке форма и размеры ручья постепенно изменяются от гладкой рабочей поверхности до скругленного ручья. С использованием известных закономерностей шаговой прокатки получен комплекс аналитических зависимостей, позволяющих рассчитывать параметры валков, форму и размеры их рабочей поверхности на каждом из указанных участков. В качестве примера с применением разработанного алгоритма и программы приведены результаты расчета параметров валков и их калибровки для условий стана СШ 200. Выполненные разработки могут быть использованы при проектировании технологии прокатки с применением существующих и вновь разрабатываемых прокатно-ковочных станов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время рынок труб большого диаметра (ТБД) развивается в условиях переизбытка производственных мощностей, что ставит производителей труб данного сегмента в условия жесткой конкуренции. Морские переходы, зоны повышенной сейсмической активности, высокое рабочее давление трубопроводов определяют высокие требования к прочностным, геометрическим и эксплуатационным характеристикам труб. Повышение точности размеров труб большого диаметра является актуальной задачей для большинства производителей данной продукции. Одним из способов повышения точности труб является минимизация неравномерности деформации в поперечном сечении трубы после формообразующих операций. Процесс вальцевой формовки (TRB) обладает преимуществом в сравнении с наиболее распространенным на предприятиях процессом шаговой формовки (JOE) по энергоемкости и постоянству кривизны основной части периметра. При производстве ТБД способом вальцевой формовки неравномерность деформации локализуется в области перехода от плоского участка к основному периметру. Для снижения неравномерности деформации вращение валков в начале прохода выполняется одновременно с перемещением верхнего валка. Для корректной реализации данной технологии требуется методика расчета величины погружения на заданный радиус на стадии перемещения верхнего валка. В статье представлены результаты численного эксперимента по определению кривизны заготовки на стадии перемещения верхнего валка. По результатам эксперимента построена регрессионная модель формирования кривизны и приведен алгоритм расчета перемещения. Полученная регрессионная модель с достаточной точностью позволяет рассчитывать величину погружения, что подтверждается результатами конечно-элементного моделирования. Результаты работы могут быть полезны для практической реализации и использованы как для составления технологических карт формовки, так и для построения конечно-элементных моделей.
Бесплатно
Статья научная
Энергосиловые параметры процесса волочения зависят от таких технологических факторов, как механические свойства обрабатываемого материала, склонность его к упрочнению при холодной деформации, единичная степень деформации, коэффициент трения на контакте «металл - волока», конструктивные параметры волоки, скорость волочения. От точности определения энергосиловых параметров зависит стабильность (безобрывность) процесса, эффективная и безаварийная загруженность волочильной машины, обоснованность выбора волочильного оборудования при проектировании производственных линий. В настоящей статье разработана методика расчета энергосиловых параметров процесса волочения в монолитных волоках на прямоточных волочильных машинах. Предложенная методика расчета усилия волочения проволоки позволяет учитывать упрочнение при холодной пластической деформации обрабатываемого сплава, параметры очага деформации при монолитном волочении, а именно степень деформации, рабочий полуугол волоки, трение на контакте «металл - волока». Определение скорости волочения осуществляется из особенностей процесса волочения на машинах прямоточного типа, т. е. повышение скорости волочения от прохода к проходу осуществляется на величину коэффициента вытяжки в волоке. Мощность, потребляемая электродвигателями каждого тянущего барабана, определяется усилием волочения и линейной скоростью волочения в данном проходе. Экспериментальная проверка методики определения усилия волочения, проведенная на автоматизированном лабораторном волочильном стане, показала ее адекватность. Ошибка между расчетными и экспериментальными значениями усилия волочения не превышала 12 %, что допустимо при выполнении оценочных расчетов энергосиловых параметров процесса волочения проволоки. Предложенная методика расчета энергосиловых параметров процесса волочения проволоки в монолитных волоках на станах прямоточного типа может быть полезна при анализе и корректировке действующих маршрутов волочения проволоки, оценке эффективности использования волочильных машин, при выборе и проектировании нового волочильного оборудования, разработке технологии изготовления проволоки.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование пластического течения материала в процессе осадки в подкладных кольцах при изменении условий контактного трения посредством различных видов смазки в рамках расширения технологических возможностей процесса для реализации возможности изготовления более широкой номенклатуры поковок. Исследована зависимость формоизменения при комбинированном трении образцов для увеличения степени выдавливания ступицы и снижения величины бочкообразности для снижения нормы расхода и возможности снижения величины припуска на ковку. Установлено, что при увеличении коэффициента контактного трения посредством нанесения смазки на торец кольца и снижении значения трения в полости инструмента увеличивается степень выдавливания ступицы. Определено, что увеличение контактного трения на поверхности кольца снижает скорость роста диаметра критической поверхности и способствует более благоприятному заполнению ступицы поковки, тем самым увеличивая технологические возможности операции. Проведение экспериментальных исследований проводилось на свинцовых образцах. В качестве смазки использовалось мыло, мел, солидол. Суть эксперимента заключалась в увеличении коэффициента трения посредством нанесения фрикционной смазки на верхний торец подкладного кольца и нанесении антифрикционного материала во внутреннюю полость кольца. Наиболее приемлемые результаты получила комбинация смазок «мел - мыло», которая позволила увеличить величину ступицы поковки на 10,8 %. Безусловно, что применение мыла в условиях горячей обработки металлов невозможно, однако данный эксперимент был проведен с целью изучения возможности расширения технологических возможностей процессов ковки. Также данная технология применима для процессов как листовой, так и объемной штамповки. Помимо применения смазки предлагается использование процессов селективной лазерной наплавки антифрикционных материалов. Данный метод позволяет уже управлять величиной контактного трения непосредственно для горячих процессов штамповки и ковки.
Бесплатно
Ресурсосберегающая технология изготовления бессвинцового припоя экструзией
Статья научная
Повышение требований законодательства в области экологической безопасности и ограничение использования свинца в новом электротехническом и электронном оборудовании повышают актуальность и экономическую обоснованность поиска новых легкоплавких сплавов для использования в качестве припоя. В настоящей работе разрабатывается технология изготовления бессвинцового пруткового и проволочного припоя методом прямой экструзии. С помощью математической модели прямой экструзии и программы для ЭВМ, написанной на ее основе, определены деформационные и энергосиловые параметры изготовления прутков Ø8,0 и Ø15,0 мм и проволоки Ø2,0 мм из сплава 52In-48Sn (ПОИн-52). По результатам расчетов максимальные усилия экструзии при изготовлении указанного сортамента составляют 106 кН, что необходимо учитывать при выборе оборудования и проектировании технологической оснастки. С помощью компьютерного моделирования в пакете QForm определены температурно-скоростные условия экструзии прутков и проволоки. Установлено, что технологически процесс экструзии на анализируемых режимах для всех типоразмеров продукции реализуем. Разогрев сплава выше температур плавления не наблюдается, отсутствуют причины для потери стабильности процесса и снижения качества готовой продукции. Прочностной анализ технологической оснастки для изготовления прутков и проволоки, спроектированной по результатам расчетов, показал запас прочности более 2,1, что считается достаточным для металлургического оборудования. По разработанной технологии изготовлена опытная партия в количестве 100 кг проволочного припоя Ø2,0 мм с намоткой на катушки и 150 кг пруткового Ø8,0 мм для АО «Челябинский цинковый завод».
Бесплатно
