Призначена для виготовлення осесиметричних у плані поковок з елементами тонких полотен методом гарячого торцового розкочування (ГТР) з вуглецевих і легованих сталей.

Комплекс може використовуватись у ковальських цехах машинобудівних підприємств, пов'язаних з виготовленням деталей типу дисків, фланців, кілець тощо.

Модернізований комплекс на базі гідравлічного преса мод, що серійно випускається. ДЕ2432 дооснащений установкою для ГТР та має єдину систему управління.

Установка для (ГТР) включає два шпинделі зі змінними інструментами: верхнім непривідним і нижнім приводним, встановленими відповідно на повзуні і на столі преса.

Нижній шпиндель з нижнім раскатним інструментом приводиться у обертання від індивідуального електродвигуна через клинопасову і дві малошумні зубчасті передачі. Верхній шпиндель з верхнім раскатним інструментом має механізм регулювання кута нахилу щодо вертикальної осі обертання.

При розкочуванні обертальний рух від нижнього шпинделя за рахунок сил тертя передається через заготовку, що деформується, верхньому шпинделю.

Переваги обладнання:

• установка забезпечена системою циркуляційного змащування-охолодження підшипників;
• привід установки оснащений муфтою-гальмом;
• єдина системауправління установкою дозволяє працювати в налагоджувальному та напівавтоматичному режимах;
• повзун преса, виштовхувач та привід обертання нижнього шпинделя включаються електричною педаллю.

Є можливість комплектації установки засобами завантаження-вивантаження заготовок (напівфабрикатів).

Технологічний процес отримання поковок методом ГТР за рахунок обтиснення металу в локальному контакті дозволяє зменшити зусилля розкочування в 5-10 разів і більше в порівнянні з зусиллям деформування КГШП або ПВШМ.

Головною особливістю пропонованого процесу є можливість одержання виробів з тонкими полотнами при співвідношенні висоти до діаметра до 0,03, що практично недосяжно на традиційному КПО. При торцевому розкочуванні цих виробів зменшується витрата металу до 15%, знижується трудомісткість механообробки до 25%.

Застосування нової технологіїдає можливість зменшити масу поковки, скоротити обсяг механічної обробки та, найголовніше, - знизити силу за рахунок локального деформування, що дозволяє замінити такими установками потужніше штампувальне обладнання. Пропоновані комплекси для виготовлення згаданих типів поковок з успіхом замінять традиційне обладнання: КГШП зусиллям 630-1000 тс та частково 1600 тс, а також ПВШМ з МПЧ 630-1000 кг та частково 2000 кг, володіючи ненаголошеним характером роботи. габаритними розмірами, масою та вартістю.

У виробничих умовах комплекс експлуатується разом із засобами нагріву. При необхідності до складу ділянки може бути включений прес для осаду напівфабрикату для подальшого розкочування.

Гнучку на ГДМзастосовують для виготовлення поковок, що вимагають значного штампувального простору та великого ходу повзуна. Для того щоб згинання закінчувалася в нижній межі штампувальних температур (800-850 ° С), заготовки нагрівають до 900-1000 ° С (вищі температури нагріву небажані, так як в місцях вигину збільшуються відхилення розмірів поковки від заданих). Довгу заготовку нагрівають не по всій довжині, а лише ділянки, що знаходяться в зоні вигину і суміжні з цією зоною. Гнучку у штампах закінчують правкою, а іноді калібруванням.

Вальцівкавиконується на кувальних вальцях для фасонування заготовок під наступне штампування на інших штампувальних агрегатах. У процесі вальцювання поперечний переріз заготовки зменшується (але він не повинен бути меншим за максимальний поперечний переріз виробу), а її довжина збільшується; при цьому отримують виріб з різними перерізамиза довжиною.

Залежно від складності форми вальцювання може бути одно-або багатоперехідною. Відповідно до цього валки можуть мати одно-або багаторучкові вставки, що встановлюються в одноклітинних вальцях. Штампування в них може виконуватися без кантування або з кантуванням на 90° після кожного переходу. У багатьох кліткових вальцях вальцювання виконується без кантування на прохід. Так, на Волзькому автозаводі підготовку заздалегідь нагрітих в індукторі заготівель півосей перед штампуванням на ГКМ виконують на дев'ятиклітинних вальцях, що працюють у автоматичному режимі. Вальцювання успішно застосовують також для штампування поковок від прутка з утворенням облої. Поковки, що виходять із вальців, з'єднані між собою загальним облоєм. При подальшому обрізанні облої відбувається поділ поковок.

Мал. 7.6.

Для гарячої розкочування, що виконується на кільцерозкатних машинах (рис. 7.6), використовують заготівлі кільцеподібної форми. Заготівля 1 розкочується між 4 натискним і центральним 3 валками. Валок 4 є приводним і натискає на заготовку, завдяки чому вона набуває необхідної форми перерізу та діаметру. Валок 5 є напрямним, а валок 2 контрольним. При дотику поковки, що розкочується, з валком 2 останній починає обертатися, натискний валок відходить у вихідне положення і розкочування закінчується. Форма поперечного перерізу стінки кільця, що розкочується, може бути різноманітною і визначається профілем валків.

Мал. 7.7.

Методом гарячого накочування зубіввиготовляють зубчасті колеса із попередньо обробленої заготовки, яку нагрівають в індукторі на необхідну глибину і до необхідної температури. При штучній обробці коліс (рис. 7.7) нагріту заготовку 2 затискають на оправці кільцями 3 і підводять до неї валки, що обертаються 1 і 4 з зубами: в результаті заготовка починає обертатися, і на ній утворюються зуби. Валки 1 і 4 мають торці буртами 5, що обмежують переміщення металу вздовж зуба. Продуктивність накатки при найкращій якостізубчастих коліс приблизно в 50 разів вище, ніж продуктивність чорнового зуборізання.

Для високошвидкісного гарячого об'ємного штампуванняу закритих штампах застосовують високошвидкісні молоти зі швидкістю деформування 18-20 м/с, при якій зменшуються сили контактного тертя, знижується час контакту заготівлі з інструментом, внаслідок чого теплота, що виділяється в процесі пластичної деформації (тепловий ефект), не розсіюється, а залишається в заготівлі та підвищує її температуру. Ці фактори сприяють збільшенню пластичності металу, внаслідок чого на високошвидкісних молотах вдається обробляти малопластичні метали і сплави, наприклад вольфрам: швидко ріжучі сталі, титанові сплави та ін.

Мал. 7.8. Схема ізотермічного штампування з укладанням заготовок чаркою: а - до штампування, б - після штампування; 1, 4, 7, 10 - матриці, 2, 5, 8, 11 - заготовки, 3, 6, 9, 12 - пуансони, 13 - повзун преса, 14 - контейнер, 15 - нагрівач, 16 - теплоізолюючий матеріал, 17 - кожух

Ізотермічне штампування(рис. 7.8) виконується при практично постійній температурі спеціальних сталей і сплавів, що мають вузький температурний інтервал обробки (наприклад, 30-50°С для деяких жароміцних сплавів). Штамп для такого штампування виготовлений із жароміцних матеріалів та встановлений у індукційному нагрівачіабо нагрівачі опору, що забезпечує однакову температуру заготівлі та штампових вставок.

В ізотермічних умовах з'являється можливість використання ефекту "надпластичності", тобто здатності деяких металів та сплавів до різкого зниження опору деформування та підвищення пластичності при зменшенні швидкості деформування.

Великі перспективи має впровадження у машинобудівну промисловість і, зокрема, у ковальсько-штампувальне виробництво методу поперечно-клинової прокатки ступінчастих заготовокØ 10-250 мм і довжиною до 2500 мм, призначених для подальшого гарячого об'ємного штампування, наприклад, поковок шатуна автомобільного двигуна, при якій відпадає необхідність у виконанні заготівельних переходів.

Для прокатки використовують прутки з вуглецевих, інструментальних сталей, а також ряду жароміцних та кольорових сплавів. Поперечно-клинова прокатка добре піддається повній автоматизації, в 5-10 разів збільшує продуктивність праці в порівнянні з куванням і точенням на токарних автоматах, на 20-30% знижує витрату металу і зменшує собівартість виробів.

Мал. 7.9. Схеми поперечно-клинової прокаткиз використанням валкового (а), плоского (б) та валково-сегментного (в) інструментів

У процесі поперечно-клинової прокатки кругла заготовка, діаметр якої дорівнює або більше максимального діаметра виробу, деформується зі ступенем обтиснення 1,1-3 двома валками або плитами з клиновими елементами на поверхні (рис. 7.9).

У процесі прокатки на двовалкових станах заготовка утримується в зоні деформації за допомогою напрямних лінійок, розташованих уздовж міжвалкового простору, або втулок, що знаходяться у валових торців. У верстатів з плоским інструментом замість валків, що обертаються, є плоскі плити з виступаючими клинами. На валково-сегментних станах формозміна заготовок проводиться шляхом переміщення назустріч один одному опуклого та увігнутого клинового інструменту. Випуклий інструмент встановлений на валці, що обертається, увігнутий — на нерухомому сегменті.

Метод торцевого розкочування дозволяє виготовляти поковки з легованих та нелегованих сталей вагою від 0,5 до 150 кілограмів, діаметром до 1000 мм. Конфігурація заготовок є максимально наближеною до конфігурації чистових виробів. Припуску на механічну обробкустановлять трохи більше 5мм. Чинна сучасна технологіядозволяє отримувати поковки, що мають різноманітну конфігурацію і володіють структурою і властивостями, що забезпечують їх застосування в найважчих умовах навантаження, підвищуються службові характеристики виробів за втомною міцністю від 1,5 до 6 разів. виробів. Заготовки після штампування обкатуванням повністю відповідають терміну «точні заготовки деталей».

Індукційне нагріванняМЕТОД ТОРЦЕВОГО РОЗКРАСТУ поковки методом торцевого розкочування «тіла обертання»

Сам процес виготовлення виробу проходить багатоетапну дослідницьку підготовку. Для оцінки якості матеріалу проводять попередні випробування. У ході вивчення технічного завдання враховується - де використовуватиметься цей виріб, яким технологічним обробкам його буде використано. Креслення, конструкторська документаціяпроходить низка контрольних погоджень із замовником і лише після цього виготовляються дослідні зразки. Досягти високої якості продукції при масовому виробництві, коли обсяг замовлення може досягати до 2 000 -3 000 штук поковок неможливо, без ретельної підготовки виробництва та грамотно розробленої технології. Для освоєння кожного нового виробу наш підхід є виключно професійним.

Продукція ТОВ «Гефест-Маш» випускається у контрольованих умовах, встановлених сертифікаційною Системою Менеджменту Якості, яка відповідає вимогам ГОСТ ISO 9001-2011 (ІSO 9001:2008), реєстраційний номер РОСС RU. 0001.13ІФ22.

В даний час освоєно такі види поковок

Втулка Сердечник поршня Таріль клапана Цапфа
Втулка насоса до китай ст.70 (ІМПОРТОЗАМІЩЕННЯ) Втулка насоса 8Т650 ст.70 (ІМПОРТОЗАМІЩЕННЯ) т.70 Блок шестерень ст.40Х Блок шестірн 2 ст.40Х Блок шестерень 3 ст.40Х
Кільце ст.40Х Таріль ст.20ХГНМ Шестерня ступінчаста ст.40Х Фланець зі ст.12Х18Н10Т Ступиця вінця приводу електрогенератора Ж/Д складу ст.45
Фланець газових трубопроводів (РH16-160) ст.40Х, 09Г2С, 20 БРС з'єднання ст.45 Порожнистий вал (Втулка) Ж/Д ст.45 Таріль клапана ст.40хн2ма Сердечник поршня насоса ст.40Х
Фланець вентилятора осьового Сердечник поршня 2 Ступиця веніляторів ст Шайби для газових трубопроводів ст.40Х

Єдиний тарифно-кваліфікаційний довідник робіт та професій робітників (ЕТКС), 2019
Частина №1 випуску №2 ЕТКС
Випуск затверджений Постановою Мінпраці РФ від 15.11.1999 р. N 45
(У редакції Наказу МОЗсоцрозвитку РФ від 13.11.2008 N 645)

Розкочувач

§ 72. Розкочувач 3-го розряду

Характеристика робіт. Гаряча розкочування заготовок кілець для підшипників діаметром до 250 мм на розкочувальних машинах з дотриманням встановлених розмірів. Перевіряє розміри вимірювальним інструментом. Підналагодження машин.

Повинен знати:будову і способи підналагодження розкочувальних машин і електронагрівального пристрою, що обслуговуються; марки сталей, що застосовуються для кілець шарикопідшипників; призначення та умови застосування контрольно-вимірювальних інструментів.

§ 73. Розкочувач 4-го розряду

Характеристика робіт. Гаряча розкочування заготовок кілець для підшипників діаметром понад 250 до 350 мм на розкочувальних машинах і заготовок у конічний диск для коліс автомобілів на дискорозкатному стані. Налагодження табору. Гаряча розкочування заготовок кілець для підшипників діаметром понад 350 мм на розкочувальних машинах спільно з розкочувачем вищої кваліфікації.

Повинен знати:будову дискорозкатного стану та кінематичні схеми обслуговуваних розкочувальних машин; марки сталей, які застосовуються для розкочування заготовок дисків коліс машин; температуру та режим нагрівання заготовок; будову контрольно-вимірювальних інструментів.

§ 74. Розкочувач 5-го розряду

Характеристика робіт. Гаряча розкочування заготовок кілець підшипників діаметром понад 350 мм, профільних кілець і сферичних оболонок змінної товщини із жароміцних та титанових сплавів авіаційних двигунів діаметром до 1500 мм на розкочувальних машинах. Насадка розкочувальних машин на кільця.

Повинен знати:кінематичні схеми різних розкочувальних машин, дискорозкатного стану та нагрівальних пристроїв, що застосовуються для розкочування кілець та сферичних оболонок; оптимальні режими нагріву заготовок; припуски та допуски при обробці; залежність ступеня радіального обтиснення від товщини у різних точках заготівлі; способи налагодження розкочувальних машин.

§ 75. Розкочувач 6-го розряду

Характеристика робіт. Гаряче розкочування, правка, калібрування профільних кілець і сферичних оболонок змінної товщини із жароміцних та титанових сплавів авіаційних двигунів діаметром понад 1500 мм на розкочувальних машинах. Розкочування тонкостінних деталей з корозійностійких сталей та молібденових сплавів.

Повинен знати: технологічний процесрозкочування великогабаритних і тонкостінних деталей; конструкцію кінематичних, гідравлічних та нагрівальних пристроїв та способи їх налагодження; способи досягнення встановленої точності обробки; правила розрахунків параболічних оболонок, пов'язаних із виконанням різних робіт.

УДК 621.73

КІНЦЕВО-ЕЛЕМЕНТНА МОДЕЛЬ РОЗРАХУНКУ ВЕЛИЧИНИ НАКОПИЩЕНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ У ПРОЦЕСІ ГАРЯЧОЇ РОЗКРАСТУ КІЛЕЦЬ

© 2009 Ф.В. Гречников1, Є.В. Аришенський1, Е.Д. Беглов2

1 Самарський державний аерокосмічний університет 2 ВАТ "Самарський металургійний завод"

Надійшла до редакції 13.02.2009

Розроблено, звичайно-елементну модель розрахунку ступеня накопиченої деформації на різних етапахдеформування кільцевої заготівлі Зіставлення результатів моделювання та експериментальних залежностей підтверджує адекватність моделі.

Ключові слова: розкочування кілець, макроструктура, рекристалізація, накопичена деформація, метод кінцевих елементів, модель, матриця жорсткості, рівноміцні вставки.

У практиці виробництва ВМД широко використовують кільцеві деталі, мають багатофункціональне призначення. До цих деталей пред'являються високі вимоги щодо структури та рівня механічних властивостей. Основним способом отримання кільцевих деталей є гаряче розкочування (рис.1). Особливістю цього процесу є наявність багаторазових актів локальної деформації заготівлі в момент її знаходження у валках і супутня багаторазова часткова рекристалізація в міждеформаційних, паузах, що ускладнює розрахунок загальної (накопиченої) деформації за процес.

Це призводить до того, що за перерізом заготовки можуть бути присутніми різні за величиною, в тому числі, і критичні ступеня деформації. У свою чергу, критичні ступеня деформації сприяють утворенню великого зерна при остаточному відпалі рекристалізаціі. Водночас у місцях, де деформація перевищила критичні значення, утворюватиметься дрібнозерниста структура. Таким чином, неоднорідність деформації призводить до різнозернистості, тобто структурної неоднорідності перерізу деталей і зниження рівня механічних властивостей. Щоб уникнути цього, необхідно знати кожному етапі величину накопиченої деформації, отриманої металом як у кожному локальному етапі деформування, і протягом період розкочування загалом. У зв'язку з цим метою цієї статті є побудова математичної моделі, що дозволяє визначати напружено-де-

Гречніков Федір Васильович, доктор технічних наук, професор, член-кореспондент РАН, проректор з навчальної роботи. E-mail: [email protected]. Аришенський Євген Володимирович, аспірант. E-mail: [email protected].

Беглов Еркін Джавдатович, кандидат технічних наук, провідний інженер. E-mail: [email protected].

формований стан та величину ступеня накопиченої деформації.

При розробці кінцево-елементної моделі враховано, що, завдяки симетрії, структура та властивості розкочаного кільця ідентичні всім перерізів по колу. З огляду на цю обставину модель була побудована не для всього кільця, а для сегмента, що дорівнює 6-ти довжинам вогнища деформації. Сегмент розбивається на кінцеві трикутні елементи, як показано на рис. 2.

Кут р, що визначає положення елемента в області рішення, знаходимо за такою формулою.

12 1 ■ Кг

(2ЯН + 2ЯВ) , (1)

де ЯН, ЯВ - зовнішній та внутрішній радіуси кільця;

К - середній радіускільця в 1 обороті.

Ь - довжина дуги контакту з будь-яким із валків. Для її визначення застосовано формулу

Ь 1(2) АН, (2)

Мал. 1. Схема процесу гарячого розкочування кілець: 1 - заготівля, 2 -внутрішній непривідний валок (дорн), 3 - зовнішній приводний валок, 4, 5 -напрямні ролики, 6 - кінцевий вимикач (контроль діаметра)

де Я2 - радіуси приводного та не приводного валків

А Ь - абсолютне обтиснення Попередньо розбиваємо область рішення на чотирикутні сектори, кожен із яких відповідає двом сусіднім трикутним елементам. Є N рядів секторів за радіальним напрямом і М - у тангенціальному напрямку. Є 2 ■ N ■ М трикутних елементів та (М + 1) ■ (N + 1) вузлів. Нумерація вузлів показано на рис. 2. Координати 1-го вузла по осях 1 і 2 позначимо як хц, X"2

ЧС)] НМММ) | ;<3>

1 ЕВн.+Дн-Дн то!± ^тоД

У процесі розрахунку координати вузлів у будь-якій точці області розрахунку будуть змінюватися на пе-

реміщення вузлів йп, 2 . Для знаходження йп, 2 скористаємося енергетичним методом. Розглянемо окремий трикутний елемент 1 із вузлами 1, 2, 3 на рис 3.

Припустимо, що елемент спочатку не напружений, вузлові сили дорівнюють 0. Потім сили А, У, /3 прикладаються до відповідних вузлів елемента. Нова конфі-

ція вузлів буде мати зсув й 11, й"12, й, й22, й^, й32 . Верхній індекс відноситься до елемента, надалі його опускаємо. Перший нижній індекс відноситься до вузла, а другий - до координати. Потенційна енергія I нової конфігурації по відношенню до вихідної являє собою різницю між енергією напруженого стану, накопиченої в елементі і роботою досконалої силами /2,/3 на векторі переміщень е, .

I=і-Ж=2 |(п + ст22?

Рис 3. Завдання граничних умов завдання про деформування сегмента

де ё12.......- переміщення у вузлах елемента

за напрямами 1,2 відповідно;

/п...... /32 - сили, під дією яких

відбувається зміщення вузлів у напрямку 1,2 відповідно;

е11 е22 – нормальні, а е12 – дотичний компоненти тензора деформації;

у11у22 – нормальні, у12 – дотичні компоненти тензора напруг.

Інтегрування проводиться за обсягом ^ (в даному випадку плоскої деформації -по площіелемента dF). Для зручності подальшого рішення представимо рівняння (5) у матричній формі.

I = - | а -е-еГ-е 2

Г = 2\еЩеГ - =

Значення компонент вектора е = |е„ ■■■ е32|| повинні бути такими, щоб потенційна енергія I мала мінімальне значення:

■- = 0; Н1...3, . (7)

Після диференціювання, у векторній формі отримаємо:

І -ІНГ)-е = f. (8)

Щоб зрозуміти позначення, ||в||, та ||і|| ще раз розглянемо окремий елемент, поданий на рис.3.

Якщо він трикутний як у нашому випадку, і напруги в ньому змінюються лінійно, то рекомендується пов'язувати значення переміщення вузлів елемента і його деформацію наступною формулою.

Х22 Х-32 Х11 Х31 Х32 Х12 Х21 Х11

21 Хц 12 22

У матричній формі вираз (9) запишемо так:

е = \\Б\\ - е. (9 а)

Як очевидно з (9) ||в|| виражає зміни координат вузлів трикутного елемента за збереження його площі і пов'язує переміщення у його вузлах з накопиченою деформацією.

У свою чергу ||і|| виражає зв'язок між тензором деформації та тензором напруг. Його значення різні для пружного та пластичного стану. Висновок | | І | | для обох состо-

яний можна знайти в . Тут наведено його значення, причому лише для плоскої деформації та енергетичного підходу. Пружна деформація:

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

Пластичний стан:

)- її = | І | - її, (12)

для пружної частини деформації; для пластичної частини деформації.

а11 а11 а11 0 22 ^ а11 012

а22 а11" 0 22 0 22 0 22 а12

а12 а11 а12 0 22 а12 012

де модуль зсуву О =

8 - характеристичний параметр пружно-пластичного стану

Даний параметр дозволяє врахувати залежності напруги від деформації та інших параметрів процесу, які виражені через співвідношення виду

0 = 0(е,е, Т, а с), (17)

де е-накопичена деформація при одновісному стисканні (розтягуванні);

е – швидкість деформації; Т – температура;

аоа а,в,с - емпірично зумовлені співвідношення. Пошуку таких співвідношень присвя-

але велика кількістьдосліджень. Нами використані результати для сплавів, що використовуються при розкочуванні кілець ВМД.

Повернемося до формули (8), яка, як тепер зрозуміло, виражає зв'язок між зусиллям в елементі, з одного боку, та напругою, деформацією та переміщенням – з іншого. Виключивши з формули (8) переміщення, позначимо її ліву частинунаступним чином.

Щ = М-|І-B-dF-(18)

Щ – це матриця жорсткості. У ній враховані всі параметри деформації, наведені вище. Якщо дана матрицянаведено одного трикутного елемента - вона називається локальної. Глобальна матриця буде матрицею правої частини системи (M ++1) рівнянь, що формується як алгебраїчна сума локальних матриць кожного елемента.

Слід зазначити, що нам уже відома напруга

Для непривідного валка у першій половині дуги захоплення сили спрямовані проти напрямку руху металу, у другій – за напрямом руху (рис. 3, б). Для кожного вузла в контакті з валком напрямок дії сил відомий. P – нормальний тиск, т = juP –сила тертя, j – коефіцієнт тертя.

Розглянемо рівняння (19), яке у розгорнутому вигляді для вузла 9 запишеться в такий спосіб (рис. 3,б).

k17,17 d91 + k17,18 d 92 + 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 + k18,22 d112 = f92 =

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

При розв'язанні рівнянь (20) методом Гауса, врахуємо умову непроникнення матеріалу заготівлі в непривідний валок:

d91 ■ sin (р3 = d92 ■ cos^3. (22)

Ця умова дозволить виключити із системи рівнянь (19) d92 Дане перетворення робимо для всіх рівнянь, що містять вузли, що лежать на поверхні непривідного валка.

На приводному валку відома швидкість обертання, але невідомо взаємне усунення поверхонь металу та валка. Застосуємо наступний прийом.

Введемо фіктивний шар елементів. Покажемо його з прикладу елемента, з вузлами 7, 6 (рис 3а). Ці вузли рухаються як жорстко пов'язані із валком. Вузли контактного шару металу 5 (рис. 3 а) рухаються поверхнею валка. Матриця жорсткості елемента K модифікується за допомогою тертя m. Елементи матриці жорсткості множаться на m/m – ц. При

m, що прагне 0, елемент стає більш жорстким, моделюючи низьке тертя. При m^1 моделюється "прилипання" матеріалу до валків. Елементи не моделюють шар мастила, але моделюють дію мастила. Кожен елемент фіктивного шару створюється на час побудови відповідного реального елемента. Матриці реального та фіктивного елементів можуть бути зіставлені та спільно, вирішені у рівнянні (8). Переміщення фіктивних вузлів відомі, тобто рухаються як жорстко пов'язані з валком.

Рівняння (19) для вузла 5 (рис. 3 а) матимуть такий вигляд.

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 9,14 d 72 + k 9,11 d61 + k 9,12 d62 = f51 , (23)

k10,3 d 21 + k10,4 d 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 + + k10,14 d72 + k10,11 d61 + k10,12 d62 = f52. (24)

Так як зусилля у вузлі 5 нормально до поверхні валка, маємо:

f2Cos^2 = fs1sin (Р2, (25)

Умова непроникнення поверхні валка ds1 cos^2 = ds2 sin (p2, (26)

При складанні глобальної матриці жорсткості, перетворюючи рівняння (23, 24) з урахуванням (25,

Мал. 4. Схема розташування рівноміцних вставок в осередку деформації при розкочуванні. Н0 - товщина заготовки до попадання у валки; у, х – значення координат вставки;

а0,Ь0 і ах,Ьх

початкові та кінцеві розміри вставок відповідно

52, йЪ1, також можна восполь-

26), виключаючи /51, /5 називатися при вирішенні системи (19) методом Га-усового виключення. У ході рішення знаходяться значення накопиченої деформації, напруги і переміщень, тобто напружено деформований стан в осередку деформації.

Перевірка адекватності моделі здійснюється на основі експериментальних досліджень розкочування кілець, наведених у роботі. У цій роботі було досліджено вогнище деформації кільця з алюмінієвого сплаву АМг6, в якому по-

шарово свердлилися отвори та заповнювалися вставками з того ж металу (рис 4). Розкочування кілець із зовнішнім діаметром 400 мм, внутрішнім 340 мм і товщиною 30 мм здійснювалася на кільцерозкатному стані моделі РМ1200 з діаметрами робочих валків: верхнього приводного - 550 мм і нижнього непривідного - 200 мм; максимальна швидкість подачі натискного пристрою становила 16 мм/сек; швидкість прокатки, передбачена конструкцією табору, відповідала 1,5 м/сек. За результатами вимірювання вставок знаходилися значення

"ч Т|/) / [>

___^ С.ГЧС1 ІГ I /1^1111.1С

¿■інт I а

V № | ен.нч I дані

5веп;рскс т;

анспсро-."а та

СгУ 1 ,і инмь ь?

С:ч:"іні 2 ^ I члк МЗДСЛ.-ФЕБаМН!

■І л -I л і і е. 2 т.я 11 в. 7ВДШ1 V ■ДЙМ [-1

Мал. 5. Розподіл інтенсивності деформації по висоті вогнища деформації при розкочуванні кільцевого зразка зі сплаву АМг6: е1 - ступінь накопиченої деформації, - координати точки по осі у (причому Але /2 відповідає на осі ординат 1)

деформацій та напруг, які представлені на рис. 5. Представлені експериментальні дані з розкочування кільця зі сплаву АМг6 були введені в розроблену кінцево-елементну модель. На рис. 5 зіставлені результати моделювання та експериментальні дані.

Як видно з графіка, результати експерименту та моделювання практично ідентичні (збіжність близько 15%).

1. Для формування в кільцевих деталях ВМД однорідної макроструктури та необхідного рівня механічних властивостей необхідно контролювати величину накопиченого ступеня деформації на кожному етапі гарячого розкочування заготовки.

2. Розроблена, звичайно-елементна, модель роз-

пара ступеня накопиченої деформації на різних етапах деформування кільцевих заготовок.

3. Зіставлення результатів моделювання та експериментальних залежностей підтверджує адекватність моделі.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Лахтін Ю.М., Леонтьєва В.П. Металознавство. М: Машинобудування, 1980. 493 с.

3. Целіков А.І. Теорія розрахунку зусилля у прокатних станах. - М: Металугргиздат, 1962.

2. Finite-element plasticity and metalforming analysis / G.W. Rove., C.E.N. Sturgess, P. Hartly., Cambridge University Press, 2005. 296 c.

4 П.І. Полухін, Г.Я Гун, А.М. Галкін Опір пластичної деформації металів та сплавів. , М. Металургія, 1983, стор 353

5 Костишев В.А., Шитарьов І.Л. Розкочування кілець. -Самара: СДАУ, 2000. С. 206.

THE FINAL-ELEMENT MODEL CALCULATION SIZE ЗАЛИШЕНИЙ DEFORMATION IN THE PROCESS OF HOT ROLLING RINGS

© 2009 F.V. Гречников1, E.V. Aryshensky1, E.D. Beglov2

Це розвинений, є кінцевим елементом схеми калькуляції ступінь висхідної деформації на різних стадіях деформації ring preparation. Comparison of results of modelling and experimental dependences confirms adequacy of model.

Key words: rolling rings, macrostructure, recrystallization, saved up deformation, method of final elements, model, a rigidity matrix, full-strength inserts.

Fedor Grechnikov, Doctor of Technics, Profesor, Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, Vice Rector for Academic Affairs. E-mail: [email protected]. Evgenie Aryshensky, Graduate Student. E-mail: [email protected].

Erkin Beglov, Candidate of Technics, Leading Engineer. E-mail: [email protected]