Dizajniran za proizvodnju osnosimetričnih u planu otkovaka s elementima od tankih limova metodom vrućeg valjanja (HFR) od ugljičnih i legiranih čelika.

Kompleks se može koristiti u kovačnicama strojograđevnih poduzeća koja se bave proizvodnjom dijelova kao što su diskovi, prirubnice, prstenovi itd.

Modernizirani kompleks temeljen na komercijalno proizvedenoj hidrauličkoj preši mod. DE2432 je naknadno opremljen GTR instalacijom i ima jedinstveni sustav upravljanja.

Instalacija za (GTR) uključuje dva vretena sa zamjenjivim alatima: gornji nepogonski i donji pogonski, postavljeni na klizač i na stol preše.

Donje vreteno s donjim alatom za kotrljanje pokreće pojedinačni elektromotor preko klinastog remena i dva tiha pogonska zupčanika. Gornje vreteno s gornjim alatom za kotrljanje opremljeno je mehanizmom za podešavanje kuta nagiba u odnosu na okomitu os rotacije.

Tijekom valjanja, rotacijsko gibanje s donjeg vretena uslijed sila trenja prenosi se preko deformiranog obratka na gornje vreteno.

Prednosti opreme:

• instalacija je opremljena sustavom za podmazivanje i hlađenje cirkulacije ležaja;
• Pogon jedinice opremljen je spojkom-kočnicom;
• jedan sustav kontrola instalacije omogućuje vam rad u puštanju u pogon i poluautomatski načini rada;
• Klizač za prešu, izbacivač i pogon rotacije donjeg vretena aktiviraju se električnom papučicom.

Moguće je dovršiti instalaciju sredstvima za utovar i istovar blankova (poluproizvoda).

Tehnološki proces proizvodnje otkovaka GTR metodom kompresijom metala u lokalnom kontaktu omogućuje smanjenje sile valjanja za 5-10 puta ili više u usporedbi sa silom deformacije na CGShP ili PVShM.

Glavna značajka predloženog procesa je mogućnost proizvodnje proizvoda s tankim mrežama s omjerom visine i promjera do 0,03, što je praktički nedostižno s tradicionalnim KPO. Kod čeonog valjanja ovih proizvoda potrošnja metala smanjuje se na 15%, a radni intenzitet strojne obrade smanjuje se na 25%.

Primjena nova tehnologija omogućuje smanjenje mase otkova, smanjenje količine strojne obrade i, što je najvažnije, smanjenje sile zbog lokalne deformacije, što omogućuje zamjenu ovakvim instalacijama snažnijeg oprema za žigosanje. Predloženi kompleksi za proizvodnju navedenih vrsta otkovaka uspješno će zamijeniti tradicionalnu opremu: CGShM sa silom od 630-1000 tf i djelomično 1600 tf, kao i PVShM s MF od 630-1000 kg i djelomično 2000 kg, imajući rad bez šoka, manje ukupne dimenzije, težinu i cijenu.

U proizvodnim uvjetima, kompleks radi zajedno sa sredstvima za grijanje. Ako je potrebno, dio može uključivati ​​prešu za savijanje poluproizvoda za naknadno valjanje.

Savijanje na GGM koristi se za izradu otkivaka koji zahtijevaju značajan prostor za štancanje i veliki hod klizača. Da bi se savijanje završilo na donjoj granici temperatura utiskivanja (800-850°C), obradaci se zagrijavaju na 900-1000°C (više temperature zagrijavanja su nepoželjne, jer se kod savijanja povećavaju odstupanja dimenzija otkovaka od zadanih). bodova). Dugi obradak se ne zagrijava cijelom svojom dužinom, već samo područja koja se nalaze u zoni savijanja i uz ovu zonu. Savijanje u kalupima dovršava se ravnanjem i ponekad kalibracijom.

Kotrljanje izvodi se na kovačkim valjcima za oblikovanje sirovina za naknadno utiskivanje na drugim jedinicama za utiskivanje. Tijekom procesa valjanja poprečni presjek izratka se smanjuje (ali ne smije biti manji od maksimalnog poprečnog presjeka proizvoda), a njegova se duljina povećava; u ovom slučaju se dobiva proizvod sa različite sekcije po dužini.

Ovisno o složenosti oblika, valjanje može biti jedno- ili višeprijelazno. U skladu s tim, role mogu imati jednostruke ili višestruke umetke ugrađene u role s jednim postoljem. Utiskivanje u njih može se izvesti bez okretanja ili s okretanjem za 90° nakon svakog prijelaza. Kod višekaveznih valjaka kotrljanje se izvodi bez okretanja prolaza. Tako se u tvornici automobila Volzhsky priprema poluosovina, prethodno zagrijanih u induktoru, prije utiskivanja u tvornici plina i komprimiranih metala, provodi na valjcima s devet postolja koji rade u automatski način rada. Valjanje se također uspješno koristi za utiskivanje otkivaka iz šipke s formiranjem bljeska. Otkovci koji izlaze iz valjaka međusobno su povezani zajedničkim bljeskom. Tijekom naknadnog podrezivanja bljeskalice, otkovci se odvajaju.

Riža. 7.6.

Za vruće valjanje izvodi se na strojevima za prstenasto valjanje (sl. 7.6), koriste se prstenasti obradaci. Izradak 1 se izvalja između tlačnog 4 i središnjeg 3 valjka. Valjak 4 se pokreće i pritišće na obradak, zbog čega dobiva potrebni oblik i promjer presjeka. Valjak 5 je vodeći, a valjak 2 je kontrolni valjak. Kada valjani otkovak dođe u kontakt s valjkom 2, potonji se počinje okretati, pritisni valjak se vraća u svoj prvobitni položaj i valjanje završava. Oblik poprečnog presjeka stijenke valjanog prstena može varirati i određen je profilom valjaka.

Riža. 7.7.

metoda vruće valjanje zubaca zupčanici se izrađuju od prethodno obrađenog obratka, koji se zagrijava u induktoru na potrebnu dubinu i na potrebnu temperaturu. Prilikom izrade pojedinačnih kotača (sl. 7.7), zagrijani obradak 2 se steže na trn s prstenovima 3 i na njega se dovode rotirajući valjci 1 i 4 sa zubima: kao rezultat, obradak se počinje okretati i na njemu se formiraju zupci. . Valjci 1 i 4 opremljeni su prstenovima 5 na krajevima, koji ograničavaju kretanje metala duž zuba. Izvedba narezivanja na najbolja kvaliteta zupčanika je otprilike 50 puta veća od produktivnosti grubog rezanja zupčanika.

Za visokobrzinsko vruće kovanje u zatvorenim matricama koriste se brzohodni čekići s brzinom deformacije od 18-20 m/s, pri čemu se smanjuju sile kontaktnog trenja, smanjuje se vrijeme kontakta obratka s alatom, zbog čega se toplina koja se oslobađa tijekom procesa plastične deformacije (toplinski učinak) se ne rasipa, već ostaje u obratku i povećava mu temperaturu. Ovi čimbenici pridonose povećanju duktilnosti metala, zbog čega je moguće obrađivati ​​metale i legure niske plastičnosti, poput volframa, čekićima velike brzine: čelici za brzo rezanje, legure titana itd.

Riža. 7.8. Shema izotermnog štancanja s slaganjem praznina: a - prije žigosanja, b - nakon žigosanja; 1, 4, 7, 10 - matrice, 2, 5, 8, 11 - praznine, 3, 6, 9, 12 - udarci, 13 - preša, 14 - spremnik, 15 - grijač, 16 - toplinski izolacijski materijal, 17 - kućište

Izotermno žigosanje(Sl. 7.8) izvodi se na gotovo konstantnoj temperaturi specijalnih čelika i legura koji imaju uski temperaturni raspon obrade (na primjer, 30-50 ° C za neke legure otporne na toplinu). Pečat za takvo žigosanje izrađen je od materijala otpornih na toplinu i ugrađen indukcijski grijač ili otporni grijač koji osigurava istu temperaturu obratka i umetaka matrice.

U izotermnim uvjetima postaje moguće koristiti učinak "superplastičnosti", tj. sposobnost nekih metala i legura da oštro smanje otpornost na deformaciju i povećaju duktilnost uz smanjenje brzine deformacije.

Uvođenje metode u strojarsku industriju, a posebno u proizvodnju kovanja i štancanja ima velike izglede. poprečno klinasto valjanje stepenicaØ 10-250 mm i duljine do 2500 mm, namijenjeni naknadnom vrućem kovanju, na primjer, otkovcima klipnjače automobilskog motora, kod kojih nema potrebe za pripremnim prijelazima.

Za valjanje se koriste šipke od ugljičnih i alatnih čelika, kao i niz legura otpornih na toplinu i obojenih metala. Poprečno klinasto valjanje dobro je podložno potpunoj automatizaciji, povećava produktivnost rada za 5-10 puta u usporedbi s kovanjem i okretanjem na automatskim tokarilicama, smanjuje potrošnju metala za 20-30% i smanjuje troškove proizvoda.

Riža. 7.9. Sheme valjanja poprečnim klinom pomoću alata za valjke (a), ravne (b) i alate za valjkaste segmente (c).

U procesu poprečnog klinastog valjanja, okrugla gredica, čiji je promjer jednak ili veći od najvećeg promjera proizvoda, deformira se sa stupnjem redukcije od 1,1-3 pomoću dva valjka ili ploče s klinastim elementima na površine (sl. 7.9).

Tijekom procesa valjanja na mlinovima s dva valjka, obradak se drži u zoni deformacije pomoću vodilica smještenih duž međuvaljnog prostora ili čahura smještenih na krajevima valjaka. Ravni alatni strojevi imaju ravne ploče s izbočenim klinovima umjesto rotirajućih valjaka. Na valjkastim segmentnim mlinovima, oblik obratka se izvodi pomicanjem konveksnog i konkavnog klinastog alata jedan prema drugom. Konveksni alat je postavljen na rotirajući valjak, konkavni alat je postavljen na nepomični segment.

Metoda čeonog valjanja omogućuje izradu otkovaka od legiranih i nelegiranih čelika težine od 0,5 do 150 kilograma, promjera do 1000 mm. Konfiguracija praznina je što bliža konfiguraciji proizvoda za završnu obradu. Dodatak za strojna obrada nisu veće od 5 mm. Trenutno Moderna tehnologija omogućuje vam proizvodnju otkovaka koji imaju različite konfiguracije i imaju strukturu i svojstva koja osiguravaju njihovu upotrebu u najtežim uvjetima opterećenja, povećavajući uslužne karakteristike proizvoda u smislu čvrstoće na zamor od 1,5 do 6 puta. Osigurana je ušteda metala, Intenzitet rada u proizvodnji se smanjuje, kvaliteta i radna pouzdanost proizvoda se povećavaju. Prazni dijelovi nakon valjanja u potpunosti zadovoljavaju izraz "precizni prazni dijelovi".

Indukcijsko grijanje METODA KRAJNOG VALJANJA OTKOVKA metodom čeonog valjanja “okretnog tijela”

Sam proces proizvodnje proizvoda prolazi kroz višefaznu istraživačku pripremu. Za procjenu kvalitete materijala provode se preliminarna ispitivanja. Tijekom proučavanja tehničkih specifikacija uzima se u obzir gdje će se ovaj proizvod koristiti, kojoj tehnološkoj obradi će biti podvrgnut. Nacrti, projektna dokumentacija prolazi niz kontrolnih odobrenja kod kupca i tek nakon toga se izrađuju prototipovi. Nemoguće je postići visoku kvalitetu proizvoda u masovnoj proizvodnji, kada obujam narudžbe može doseći i do 2000-3000 otkivaka, bez pažljive pripreme proizvodnje i dobro razvijene tehnologije. Naš pristup svladavanju svakog novog proizvoda je isključivo profesionalan.

Proizvodi Gefest-Mash LLC proizvedeni su u kontroliranim uvjetima utvrđenim Sustavom certifikacije upravljanja kvalitetom, koji ispunjava zahtjeve GOST ISO 9001-2011 (ISO 9001:2008), registarski broj ROSS RU. 0001.13IF22.

Trenutno su savladane sljedeće vrste otkovaka:

Čahura Jezgra klipa Ploča ventila Ovratnik
Čahura pumpe za Kinu st.70 (ZAMJENA UVOZ) Čahura pumpe 8T650 st.70 (ZAMJENA UVOZ) t.70 Blok zupčanika st.40X Blok zupčanika 2 st.40X Blok zupčanika 3 st.40X
Prsten Art. 40H Ploča Art. 20HGNM Brzina Art. 40H Prirubnica izrađena od Art. 12H18N10T Električni generator pogon kruna glavčina Željeznički vlak Art. 45
Prirubnica plinovoda (RH16-160) Art. 40X, 09G2S, 20 BRS priključak Art. 45 Šuplje vratilo (čahura) Željeznica art. 45 Ploča ventila Art. 40khn2ma Jezgra klipa pumpe Art. 40X
Prirubnica aksijalnog ventilatora Jezgra klipa 2 Čvorište ventilatora st. Podloške za plinovode st. 40X Čvorište ventilatora lokomotive željezničkih vozila

Jedinstveni tarifno-kvalifikovani imenik radova i zvanja radnika (UTKS), 2019.
Dio br. 1 izdanja br. 2 ETKS
Izdanje je odobreno Rezolucijom Ministarstva rada Ruske Federacije od 15. studenog 1999. N 45
(kako je izmijenjen Nalogom Ministarstva zdravstva i socijalnog razvoja Ruske Federacije od 13. studenog 2008. N 645)

Valjak

§ 72. Valjak 3. kategorije

Karakteristike rada. Vruće valjanje sirovih prstenova za ležajeve promjera do 250 mm na strojevima za valjanje u skladu s utvrđenim dimenzijama. Provjera dimenzija mjernim alatom. Prilagodbe stroja.

Mora znati: uređaj i načini podešavanja servisiranih strojeva za valjanje i električnih grijaćih uređaja; vrste čelika koje se koriste za prstenove kugličnih ležajeva; namjeni i uvjetima uporabe kontrolnih i mjernih instrumenata.

§ 73. Valjak 4. kategorije

Karakteristike rada. Vruće valjanje sirovih prstenova za ležajeve promjera preko 250 do 350 mm na strojevima za valjanje i sirovih oblika u konusni disk za automobilske kotače na valjaonici diskova. Postavljanje mlina. Vruće valjanje sirovih prstenova za ležajeve promjera preko 350 mm na strojevima za valjanje zajedno s valjkom više kvalitete.

Mora znati: uređaj valjaonice diskova i kinematičke sheme servisiranih strojeva za valjanje; vrste čelika koje se koriste za valjanje sirovih diskova kotača strojeva; temperatura i način zagrijavanja obratka; uređaj kontrolnih i mjernih instrumenata.

§ 74. Valjak 5. kategorije

Karakteristike rada. Vruće valjanje dijelova ležajnih prstenova promjera preko 350 mm, profilnih prstenova i sfernih ljuski promjenjive debljine od toplinski otpornih i titanovih legura zrakoplovnih motora promjera do 1500 mm na strojevima za valjanje. Pričvršćivanje kotrljajućih strojeva na prstenove.

Mora znati: kinematički dijagrami raznih strojeva za valjanje, valjaonice diskova i uređaja za zagrijavanje koji se koriste za valjanje prstenova i sfernih ljuski; optimalni načini zagrijavanja izradaka; dopuštenja i odstupanja tijekom obrade; ovisnost stupnja radijalne kompresije o debljini na različitim točkama obratka; metode za postavljanje strojeva za izradu listova.

§ 75. Valjak 6. kategorije

Karakteristike rada. Vruće valjanje, ravnanje, kalibracija profilnih prstenova i sfernih ljuski promjenjive debljine od toplinski otpornih i titanovih legura zrakoplovnih motora promjera preko 1500 mm na strojevima za valjanje. Valjanje tankostijenih dijelova od čelika otpornih na koroziju i legura molibdena.

Mora znati: tehnološki proces valjanje dijelova velikih dimenzija i tankih stijenki; projektiranje kinematičkih, hidrauličkih i grijaćih uređaja i metode njihova podešavanja; načini postizanja utvrđene točnosti obrade; pravila za izračun paraboličkih ljuski povezanih s izvođenjem različitih radova.

UDC 621.73

MODEL KONAČNIH ELEMENTA ZA IZRAČUN KOLIČINE AKUMULIRANIH NAPREZANJA TIJEKOM TOPLOG VALJANJA PRSTENA

© 2009 F.V. Grechnikov1, E.V. Aryshensky1, E.D. Beglov2

1 Samara State Aerospace University 2 JSC "Samara Metallurgical Plant"

Primljeno u urednici 13.02.2009

Razvijen je model konačnih elemenata za proračun stupnja akumulirane deformacije na razne faze deformacija izratka prstena. Usporedba rezultata modeliranja i eksperimentalnih ovisnosti potvrđuje primjerenost modela.

Ključne riječi: valjanje prstenova, makrostruktura, rekristalizacija, akumulirana deformacija, metoda konačnih elemenata, model, matrica krutosti, umeci jednake čvrstoće.

U praksi proizvodnje plinskoturbinskih motora naširoko se koriste dijelovi prstena koji imaju višenamjensku namjenu. Ovi dijelovi podliježu visokim zahtjevima u pogledu strukture i razine. mehanička svojstva. Glavna metoda za proizvodnju dijelova prstena je vruće valjanje (slika 1). Značajka ovog procesa je prisutnost višestrukih činova lokalne deformacije obratka dok je u valjcima i popratna višestruka parcijalna rekristalizacija u međudeformacijskim pauzama, što otežava izračunavanje ukupne (akumulirane) deformacije tijekom procesa.

To dovodi do činjenice da duž poprečnog presjeka izratka mogu istovremeno biti prisutni različiti stupnjevi deformacije, uključujući kritične stupnjeve deformacije. Zauzvrat, kritični stupnjevi deformacije pridonose stvaranju velikih zrna tijekom konačnog rekristalizacijskog žarenja. Istodobno, na mjestima gdje je deformacija premašila kritične vrijednosti, formirat će se fino zrnata struktura. Dakle, heterogenost deformacije dovodi do heterogenosti zrna, odnosno strukturne heterogenosti po presjeku dijelova i smanjenja razine mehaničkih svojstava. Da bi se to izbjeglo, potrebno je u svakoj fazi znati količinu akumulirane deformacije koju je metal primio kako u svakoj lokalnoj fazi deformacije tako i za cijelo razdoblje valjanja u cjelini. U tom smislu, svrha ovog članka je konstruirati matematički model koji omogućuje određivanje de-

Grechnikov Fedor Vasiljevič, doktor tehničkih znanosti, profesor, dopisni član Ruske akademije znanosti, prorektor za akademska pitanja. Email: [e-mail zaštićen]. Aryshensky Evgeniy Vladimirovich, diplomirani student. Email: [e-mail zaštićen].

Beglov Erkin Dzhavdatovich, kandidat tehničkih znanosti, vodeći inženjer. Email: [e-mail zaštićen].

formirano stanje i veličina stupnja akumulirane deformacije.

Pri razvoju modela konačnih elemenata uzeto je u obzir da su, zbog simetrije, struktura i svojstva valjanog prstena identični za sve presjeke po obodu. Uzimajući u obzir ovu okolnost, model nije izgrađen za cijeli prsten, već za segment jednak 6 duljina zone deformacije. Segment je podijeljen na trokutaste konačne elemente, kao što je prikazano na sl. 2.

Kut p, koji određuje položaj elementa u području rješenja, nalazi se pomoću sljedeće formule.

12 1 ■ Kg

(2YAN + 2YAV), (1)

gdje su YAN, YAB vanjski i unutarnji polumjeri prstena;

DO - prosječni radijus zvoni u 1 krugu.

b je duljina luka kontakta s bilo kojim valjkom. Za njegovo određivanje koristi se formula

b 1(2) AN, (2)

Riža. 1. Shema procesa vrućeg valjanja prstenova: 1 - slijepi, 2 - unutarnji nepogonski valjak (trn), 3 - vanjski pogonski valjak, 4, 5 - vodeći valjci, 6 - granični prekidač (kontrola promjera)

gdje su R2 polumjeri pogonskih i nepogonskih valjaka

A b - apsolutna kompresija Najprije podijelimo područje rješenja na četverokutne sektore, od kojih svaki odgovara dvama susjednim trokutastim elementima. Postoji N redova sektora u radijalnom smjeru i M u tangencijalnom smjeru. Postoje 2 ■ N ■ M trokutasta elementa i (M + 1) ■ (N + 1) čvorova. Numeriranje čvorova prikazano je na sl. 2. Koordinate 1. čvora duž osi 1 i 2 označavamo kao xc, X"2

Svjetsko prvenstvo)] NMMM)| ;<3>

1 EVn.+Dn-Dn onda!± ^toD

Tijekom procesa izračuna, koordinate čvorova u bilo kojoj točki područja izračuna promijenit će se za

premještanje čvorova ip, 2. Za pronalaženje ip, 2 koristit ćemo energetsku metodu. Razmotrimo zaseban trokutasti element 1 s čvorovima 1, 2, 3 na slici 3.

Pretpostavimo da element u početku nije napregnut, nodalne sile su jednake 0. Tada sile A, Y, /3 djeluju na odgovarajuće čvorove elementa. Nova konfiguracija

cija čvorova imat će pomak d11, d12, d, d22, d^, d32. Superskript se odnosi na element, ubuduće ćemo ga izostavljati. Prvi donji indeks odnosi se na čvor, a drugi na koordinatu. Potencijalna energija I nove konfiguracije u odnosu na početnu, to je razlika između energije napregnutog stanja akumulirane u elementu u i rada sila /2,/3 na vektor pomaka e, .

I=u-Zh=2 |(p + st22£22+^^ Uj-A 1j11 -

Slika 3. Postavljanje rubnih uvjeta u problemu deformacije segmenta

gdje je e12.....- kretanja u čvorovima elementa

u smjerovima 1,2;

/str...... /32 - sile pod čijim utjecajem

čvorovi se pomiču u smjeru 1,2;

e11 e22 su normalne, a e12 tangencijalne komponente tenzora deformacije;

y11y22 - normala, y12 - tangencijalne komponente tenzora naprezanja.

Integracija se provodi preko volumena ^ (u razmatranom slučaju ravninske deformacije - po površini element dF). Radi lakšeg daljnjeg rješavanja jednadžbu (5) prikazujemo u matričnom obliku.

I = - |a -e-eG-e 2

G = 2\eTŠeG - =

Vrijednosti komponenti vektora e = |e„ ■■■ e32|| mora biti takva da potencijalna energija I ima minimalnu vrijednost:

■- = 0; N1...3, . (7)

Nakon diferenciranja, u vektorskom obliku dobivamo:

I -ING)-ë = f. (8)

Da biste razumjeli notaciju, ||in||, i ||i|| Pogledajmo ponovno pojedinačni element prikazan na slici 3.

Ako je trokutast, kao u našem slučaju, a naprezanja u njemu se linearno mijenjaju, tada se preporuča povezati vrijednosti pomaka čvorova elementa i njegovu deformaciju sa sljedećom formulom.

X22 X-32 X11 X31 X32 X12 X21 X11

21 Hz 12 22

U matričnom obliku zapisujemo izraz (9) na sljedeći način:

e = \\B\\ - e. (9 a)

Kao što se vidi iz (9) ||in|| izražava promjene u koordinatama čvorova trokutastog elementa uz zadržavanje njegove površine i povezuje kretanje u njegovim čvorovima s akumuliranom deformacijom.

Zauzvrat ||i|| izražava odnos između tenzora deformacije i tenzora naprezanja. Njegove vrijednosti su različite za elastična i plastična stanja. Zaključak ||I|| za oba stanja

može se naći u . Ovdje su dane njegove vrijednosti i to samo za ravninsku deformaciju i energetski pristup. Elastična deformacija:

1 + V 1- - 2v 1 - 2v

Stanje plastike:

)- ee = |I| - ee, (12)

za elastični dio deformacije, za plastični dio deformacije.

a11 a11 a11 0 22 ^ a11 012

a22 a11" 0 22 0 22 0 22 a12

a12 a11 a12 0 22 a12 012

gdje je modul smicanja O =

8 - karakteristični parametar elastično-plastičnog stanja

Ovaj parametar nam omogućuje da uzmemo u obzir ovisnost naprezanja o deformaciji i drugim procesnim parametrima, koji se izražavaju kroz odnos oblika

0 = 0(e, e, T, a u c), (17)

gdje je e akumulirana deformacija pod jednoosnim pritiskom (napetošću);

e - brzina deformacije; T - temperatura;

aoa a, b, c - empirijski utvrđeni odnosi. Posvećena potrazi za takvim odnosima

Ali veliki broj istraživanje. Koristili smo rezultate za legure koje se koriste za kotrljanje prstenova plinskoturbinskih motora.

Vratimo se formuli (8) koja, kao što je sada jasno, izražava odnos između sile u elementu, s jedne strane, i naprezanja, deformacije i pomaka, s druge strane. Isključivši pomake iz formule (8), označavamo ga lijeva strana na sljedeći način.

Š = M-|I-B-dF- (18)

Sh je matrica krutosti. Uzima u obzir sve gore navedene parametre deformacije. Ako zadana matrica dana za jedan trokutasti element – ​​naziva se lokalnim. Globalna matrica bit će matrica desne strane sustava (M++1) jednadžbi, oblikovana kao algebarski zbroj lokalnih matrica svakog elementa.

Treba napomenuti da već znamo napon

Za nepogonjeni valjak, u prvoj polovici luka zahvata sile su usmjerene protiv smjera kretanja metala, u drugom - u smjeru kretanja (slika 3, b). Za svaki čvor u kontaktu s valjkom poznat je smjer sila. P - normalni tlak, t = juP - sila trenja, j - koeficijent trenja.

Razmotrimo jednadžbu (19), koja će u proširenom obliku za čvor 9 biti napisana na sljedeći način (slika 3, b).

k17.17 d91 + k17.18 d92 + k17.19 d101 + k17.20 d102 +

K17.21 d111 + k17.22 d112 = f91 =

JP cos (p3 - P sin (p3, (20)

k18.17 d91 + k18.18 d92 + k18.19 d101 + k18.20 d102 +

K18,21 d111 + k18,22d112 = f92 =

P sin (p3 + /uP cos (p3. (21)

Pri rješavanju jednadžbi (20) Gaussovom metodom uzimamo u obzir uvjet neprodiranja materijala izratka u nepogonjeni valjak:

d91 ■ sin (r3 = d92 ■ cos^3. (22)

Ovaj uvjet će nam omogućiti isključivanje d92 iz sustava jednadžbi (19).Ovu transformaciju provodimo za sve jednadžbe koje sadrže čvorove koji leže na površini nepogonjenog valjka.

Brzina vrtnje pogonskog valjka je poznata, ali je nepoznat međusobni pomak površine metala i valjka. Primijenimo sljedeću tehniku.

Uvedimo fiktivni sloj elemenata. Pokažimo to na primjeru elementa s čvorovima 7, 6 (slika 3a). Te se jedinice kreću kao da su kruto povezane s valjkom. Čvorovi metalnog kontaktnog sloja 5 (slika 3a) kreću se duž površine valjka. Matrica krutosti elementa K modificirana je pomoću indeksa trenja m. Elementi matrice krutosti množe se s m/m - c. Na

m teži 0, element postaje krući, simulirajući nisko trenje. Kada je m ^ 1, simulira se "lijepljenje" materijala za valjke. Elementi ne modeliraju sloj maziva, ali modeliraju djelovanje maziva. Svaki element fiktivnog sloja nastaje u trenutku izgradnje odgovarajućeg stvarnog elementa. Realne i fiktivne matrice elemenata mogu se usporediti i zajednički riješiti u jednadžbi (8). Kretanja fiktivnih jedinica su poznata, tj. kreću se kao da su kruto povezane s valjkom.

Jednadžbe (19) za čvor 5 (slika 3 a) imat će sljedeći oblik.

k9 3d 23 + k 9,4d 22 + k9,7 d41 + k9,8 d42 + k9,9 d51 + + k 9,10 d52 + k 9,15 d 81 + k9,16 d82 + k 9,13 d71 + + k 9,14d 72 + k 9.11 d61 + k 9.12 d62 = f51 , (23)

k10.3 d 21 + k10.4d 22 + k10.7 d41 + k10.8 d42 + k10.9 d51 + + k10.10 d 52 + k10.15 d 81 + k10.16 d 82 + k10.13 d71 + + k10,14d72 + k10,11 d61 + k10,12d62 = f52 . (24)

Budući da je sila u čvoru 5 normalna na površinu valjka, imamo:

f2Cos^2 = fs1sin (P2, (25)

Uvjet neprobojnosti površine kotrljanja ds1 cos^2 = ds2 sin (p2, (26)

Prilikom sastavljanja globalne matrice krutosti, transformirajući jednadžbe (23, 24) uzimajući u obzir (25,

Riža. 4. Raspored umetaka jednake čvrstoće u zoni deformacije tijekom valjanja. H0 je debljina izratka prije ulaska u valjke; y, x - vrijednosti koordinata umetanja;

a0, b0 i ax, bx

početne i konačne dimenzije umetaka

52, db1, također možete koristiti

26), isključujući /51, /5, poziva se pri rješavanju sustava (19) Gaussovom metodom eliminacije. Tijekom rješavanja nalaze se vrijednosti akumuliranih deformacija, naprezanja i pomaka, odnosno naponsko-deformacijsko stanje u zoni deformacije.

Adekvatnost modela verificirana je na temelju eksperimentalnih istraživanja prstenastog kotrljanja danih u radu. U ovom radu istraživali smo zonu deformacije prstena izrađenog od aluminijske legure AMg6 u kojoj

Rupe su izbušene u slojevima i ispunjene umetcima od istog metala (sl. 4). Valjanje prstenova vanjskog promjera 400 mm, unutarnjeg promjera 340 mm i debljine 30 mm izvedeno je na valjaonici prstena modela PM1200 s promjerima radnih valjaka: gornji pogon - 550 mm i donji ne- pogon - 200 mm; maksimalna brzina dodavanja tlačnog uređaja bila je 16 mm/sek.; brzina valjanja predviđena projektom mlina bila je 1,5 m/s. Na temelju rezultata mjerenja umetaka utvrđene su vrijednosti

"h T| /) / [>

___^ S.GChS1 IG I /1^1111.1S

¿■¡i nt I a

V №|en.nch I podaci

5vep;rsks t;

anspsro-."i to

SgU 1, i inm b?

S:ch:"ini 2 ^ I član MZDSL.-fEBaMN!

■I l -I l i i e. 2 t.i 11 i. 7VDSH1 V ■DIM [-1

Riža. Slika 5. Raspodjela intenziteta deformacije po visini zone deformacije tijekom valjanja uzorka prstena od legure AMg6: e1 stupanj akumulirane deformacije, y koordinate točke duž osi y (s Ho /2 odgovara ordinati 1)

deformacije i naprezanja, koji su prikazani na sl. 5. Prikazani eksperimentalni podaci o razvaljavanju prstena od legure AMg6 uvedeni su u razvijeni model konačnih elemenata. Na sl. Slika 5 uspoređuje rezultate simulacije i eksperimentalne podatke.

Kao što je vidljivo iz grafikona, rezultati eksperimenta i simulacije su gotovo identični (konvergencija je oko 15%).

1. Za formiranje homogene makrostrukture i potrebne razine mehaničkih svojstava u prstenastim dijelovima plinskoturbinskog motora potrebno je kontrolirati veličinu akumuliranog stupnja deformacije u svakoj fazi toplog valjanja izratka.

2. Razvijen je model proračuna konačnih elemenata.

stupanj akumulirane deformacije u različitim fazama deformacije sirovih prstenova.

3. Usporedba rezultata modeliranja i eksperimentalnih ovisnosti potvrđuje primjerenost modela.

BIBLIOGRAFIJA

1. Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. Metalurgija. M.: Strojarstvo, 1980. 493 str.

3. Tselikov A.I. Teorija proračuna sila u valjaonicama. - M.: Metallugrgizdat, 1962.

2. Plastičnost konačnih elemenata i analiza oblikovanja metala / G.W. Rove., C.E.N. Sturgess, P. Hartly., Cambridge University Press, 2005. 296 str.

4 P.I. Polukhin, G.Ya Gun, A.M. Galkin Otpornost metala i legura na plastičnu deformaciju. , M. Metalurgija, 1983, str.353

5 Kostyshev V.A., Shitarev I.L. Razvaljajte kolutove. -Samara: SSAU, 2000. S. 206.

PRORAČUN MODELA ZAVRŠNOG ELEMENTA VELIČINE SPREMLJENE DEFORMACIJE U PROCESU TOPLOG VALJANJA PRSTENOVA

© 2009 F.V. Grechnikov1, E.V. Aryshensky1, E.D. Beglov2

Razvijen je, konačni je model proračunskog stupnja nakupljene deformacije u različitim fazama deformacije prstenaste pripreme. Usporedba rezultata modeliranja i eksperimentalnih ovisnosti potvrđuje primjerenost modela.

Ključne riječi: kotrljajući prstenovi, makrostruktura, rekristalizacija, akumulirana deformacija, metoda završnih elemenata, model, matrica krutosti, umeci pune čvrstoće.

Fedor Grechnikov, doktor tehničkih znanosti, profesor, dopisni član Ruske akademije znanosti, prorektor za nastavu. Email: [e-mail zaštićen]. Evgenie Aryshensky, diplomirani student. Email: [e-mail zaštićen].

Erkin Beglov, kandidat tehnike, vodeći inženjer. Email: [e-mail zaštićen]