Удосконалення технологій та обладнання для плакування прокаткою і подальшої обробки тиском багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Подальший розвиток металургії, машинобудування і цілого ряду інших галузей нерозривно пов'язаний з розширенням сортаменту і збільшенням обсягів виробництва виробів з багатошарових поліметалевих листових заготовок, що забезпечують високі рівні споживчих властивостей при одночасній економії гостродефіцитних і дорогих матеріалів. Відзначене, поряд зі специфікою використовуваних у цьому випадку технологій, найбільш поширеними серед яких є процеси плакування прокаткою, вторинної прокатки і подальшого листового штампування, свідчить про доцільність проведення широкого кола всебічних комплексних досліджень, спрямованих на підвищення ступеня обґрунтованості прийнятих рішень і, як наслідок, на підвищення ефективності конкретних промислових виробництв.

Актуальність теми. Широка номенклатура виробів з багатошарових поліметалевих матеріалів поряд з різноманіттям реалізованих при їхньому промисловому виробництві процесів обробки тиском роблять необхідним подальший розвиток методів з автоматизованого розрахунку і проектування відповідних технологій і устаткування. При цьому основними напрямками розвитку даних методів є підвищення ступеня їхньої уніфікації на основі використання єдиних підходів, а також розширення обсягів і підвищення ступеня вірогідності наданої інформації за рахунок кількісної оцінки локальних характеристик напружено-деформованого стану (НДС), безпосереднього прогнозування основних показників якості, уточнення вихідних передумов і використання досить строгих чисельних методів рішення.

Саме можливість проведення всебічного і послідовного аналізу на теоретичному рівні всього технологічного ланцюга виробництва буде сприяти зниженню вартісних показників і економії матеріальних ресурсів з погляду питомих капітальних і експлуатаційних витрат, що мають місце. Важливими в цьому випадку є також розробка практичних рекомендацій та постановка і рішення задач оптимізаційного плану.

Таким чином, актуальність теми роботи і її практична спрямованість визначаються необхідністю підвищення ефективності і розширення сфер використання процесів плакування прокаткою і подальшої обробки тиском багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг, яка здійснюється на основі технічних рішень і рекомендацій, що випливають з результатів теоретичних і експериментальних досліджень.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розширення сортаменту, підвищення якості і забезпечення економії матеріальних ресурсів при виробництві заготовок і виробів з багатошарових поліметалевих листових матеріалів на основі розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також розробки практичних рекомендацій з удосконалення технологічних режимів і конструктивних параметрів механічного устаткування процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування.

Для досягнення зазначеної мети в роботі були поставлені і вирішені наступні основні задачі:

· уточнити і розширити в обсязі наданої інформації математичні моделі НДС і основних показників якості, що мають місце при реалізації процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг;

· розробити чисельні математичні моделі НДС і ступеня використання запасу пластичності при реалізації процесів витягування багатошарових поліметалевих плоских і циліндричних заготовок;

· дати експериментальну оцінку ступеня вірогідності отриманих теоретичних рішень і уточнити вихідні передумови, необхідні для їхньої чисельної реалізації;

· проаналізувати характер впливу вихідних параметрів і розробити практичні рекомендації, спрямовані на удосконалення технологій і устаткування по обробці тиском багатошарових поліметалевих матеріалів;

· сформулювати критерії і розробити програмні засоби з автоматизованого проектування технологічних режимів процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг різного типорозміру.

1. Технології, устаткування і методи розрахунку процесів плакування, прокатки і подальшого листового штампування багатошарових поліметалевих заготовок (аналіз стану питання)

Рішенню задач з підвищення ефективності ряду промислових виробництв у значній мірі сприяє збільшення обсягів випуску і розширення сортаменту різних багатошарових поліметалевих матеріалів, що забезпечують високі рівні споживчих властивостей при одночасній істотній економії матеріальних ресурсів. При цьому найбільш поширеними в даній області технологіями є процеси плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування, значний внесок у розвиток яких внесли Аркуліс Г.Е., Архангельський В.М., Астров Є.І., Бейгельзімер Я.Ю., Бринза В.М., Голованенко С.О., Громов М.П., Дерібас А.А., Козаков М.Ф., Каракозов Е.С., Кобєлєв А.Г., Коковіхін Ю.І., Коліков О.П., Колмогоров В.Л., Корягін М.І., Крупін О.В., Кузнєцов Є.В., Луценко В.О., Мастєров В.А., Мєандров Л.В., Павлов І.М., Полухін П.І., Потапов І.М., Семенов О.П., Чиченєв М.О., а також цілий ряд інших вітчизняних і закордонних учених.

Основним технологічним призначенням процесів плакування прокаткою є одержання достатньо міцних міжшарових металевих зв'язків за рахунок спільної пластичної деформації між приводними робочими валками двох чи більш складових. Необхідним у цьому випадку є і забезпечення заданих співвідношень результуючих товщин, що досягаються за рахунок відповідного вибору вихідних заготовок і режимів їхнього деформування.

Використання процесів вторинної прокатки є ефективним з погляду розширення сортаменту по товщині, підвищення міцності міжшарових з'єднань і поліпшення інших показників якості готової металопродукції. Значна частина даної металопродукції надалі піддаються операціям листового штампування, таким як витягування плоскої заготовки й вісесиметричне витягування циліндричної заготовки з потоншенням стінки.

Основною відмінною рисою механізму формування НДС при реалізації зазначених вище процесів є наявність яскраво вираженої неоднорідності розподілів механічних властивостей не тільки по довжині, а і по висоті осередку деформації. Відзначене визначає наявність додаткових вимог до методів розрахунку, зокрема, методу верхньої оцінки, методів аналітичного і чисельного рішень умов статичної рівноваги виділених елементарних об`ємів, варіаційних методів і методу кінцевих елементів. Разом з тим, єдиний підхід стосовно до аналізу всього технологічного ланцюга виробництва на даний час відсутній, а прийняття цілого ряду припущень призводить до зниження ступеня вірогідності інформації, що надається теоретичними моделями, особливо з погляду локальних характеристик НДС. Відсутні в цьому випадку й достатньо широко апробовані теоретичні рішення стосовно ступеня використання запасу пластичності, імовірності дефектоутворення, розподілів залишкових напружень і деформацій, а також стосовно до ряду інших показників якості готової металопродукції.

Відзначене свідчить про доцільність подальшого розвитку методів розрахунку процесів обробки тиском багатошарових поліметалевих матеріалів, розробки на їхній основі практичних рекомендацій, а також постановки і рішення задач з автоматизованого проектування конкретних технологій і устаткування.

2. Вибір напрямку і методів досліджень процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування багатошарових поліметалевих заготовок

Як основний напрямок теоретичних і експериментальних досліджень процесів обробки тиском багатошарових поліметалевих матеріалів варто розглядати розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості готової металопродукції на основі удосконалення діючих і створення нових високоефективних технологій і устаткування. Рішення даних задач робить необхідною реалізацію комплексного підходу, що припускає максимально повне й уніфіковане охоплення різних технологічних схем при одночасному розвитку методів розрахунку кожної з них.

Стосовно до теоретичних досліджень процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки відносно товстих листових композицій, тобто при співвідношенні довжини осередку деформації і середньої товщини в діапазоні , доцільним є використання методів верхньої і нижньої оцінки, що дозволяють врахувати і вплив зовнішніх зон, і неоднорідний характер розподілів механічних властивостей.

Математичне моделювання локальних і інтегральних характеристик НДС при реалізації процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки відносно тонких ( ) багатошарових поліметалевих листових заготовок, а також при реалізації процесу їх вісесиметричного витягування може бути здійснене на основі чисельних рекурентних рішень кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги виділених елементарних об'ємів. Поряд з урахуванням реального характеру розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя реалізація даного підходу дозволить прогнозувати показники міцності одержуваних міжшарових з'єднань, ступеня використання запасу пластичності матеріалів, імовірність дефектоутворення, а також розподілу залишкових напружень і деформацій.

Результати чисельної реалізації отриманої математичної моделі в її багатофакторній постановці можуть бути використані для розробки практичних рекомендацій з удосконалення, а також при постановці і подальшому рішенні задач з автоматизованого проектування конкретних технологій і устаткування.

За аналогією з підходами, реалізованими на теоретичному рівні, методи експериментальних досліджень, основним цільовим призначенням яких є уточнення вихідних передумов і оцінка ступеня вірогідності отриманих теоретичних рішень, повинні, по можливості, охоплювати весь діапазон можливих умов реалізації процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування. Відзначене може бути забезпечене за рахунок використання різного, у тому числі і спеціально створеного, експериментального устаткування.

3. Математичне моделювання напружено-деформованого стану й основних показників якості при реалізації процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки багатошарових поліметалевих листових композицій

В основу математичних моделей процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки відносно товстих трьох чи чотирьохшарових симетричних по товщині біметалевих композицій був покладений метод верхньої оцінки, що полягає в побудові і подальшому аналізі полів характеристик у фізичній площині і площині годографа швидкостей, які є кінематично можливими та відповідають мінімуму сумарної потужності внутрішніх сил. З урахуванням деформаційного зміцнення і неоднорідності розподілів механічних властивостей по товщині безпосередньо чисельна побудова даних полів характеристик була зведена до рішення чотирьохпараметричної задачі оптимізаційного плану, реалізованого на основі методу повного перебору варіантів. При цьому додатково був врахований вплив осьових сил з боку зовнішніх зон, а також наявність ділянок потенційних руйнувань, що характеризуються більш низькими рівнями відносних напружень опору розриву.

Рішення аналогічних задач було здійснено і на основі методу нижньої оцінки. Побудову полів характеристик у фізичній площині в цьому випадку було зведено до чисельного рішення системи рівнянь, що включає в себе умови статичної рівноваги відносно горизонтальної і вертикальної площин, а результати їхнього аналізу у вигляді розрахункових розподілів напружень по товщині композиції, що прокатується, дозволили прогнозувати імовірність утворення таких дефектів, як розшарування, відрив чи руйнування однієї зі складових. Зокрема, було встановлено, що на складову з більш міцного матеріалу діють осьові напруження розтягування, при цьому зі зменшенням відносної товщини даної складової ці напруження інтенсивно зростають і в діапазоні можуть досягти значень, що є гранично припустимими за умовою міцності.

В основу математичних моделей локальних і інтегральних характеристик НДС при реалізації процесів плакування і вторинної прокатки відносно тонких багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг були покладені чисельні рекурентні рішення кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги виділених -их елементарних об'ємів, отриманих шляхом розбивки всієї довжини осередку деформації на їхню кінцеву безліч.

Серед основних припущень, що використовували у цьому випадку, варто вказати на усереднення швидкостей пластичного плину , подвоєних значень опору зрушенню і нормальних осьових напружень по висоті поперечних перерізів кожної окремої -ої складової композиції, що прокатується. З урахуванням цього, а також з урахуванням кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги, розв'язуваних разом з інженерними варіантами умов пластичності, величини нормальних контактних напружень і , що діють на нижню і верхню складові в кінцевому граничному перетині виділеного -го елементарного об`єму, були визначені як:

; (1)

, (2)

де останній цифровий індекс (1) свідчить про приналежність даного компонента початковому, а цифровий індекс (2) - кінцевому граничному перетину виділеного елементарного об'єму; , - поточні значення подвоєного опору зрушенню матеріалів першої і другої складових, розраховані з урахуванням деформаційного зміцнення, а при гарячому плакуванні - і з урахуванням температурно-швидкісних умов деформування; , - поточні значення товщини першої і другої складових у відповідних граничних перетинах; , , , - нормальні контактні і нормальні осьові напруження, що діють у початковому граничному перетині, величина яких є відомою з результатів розрахунку попереднього ( ) елементарного об'єму; , - поточні значення коефіцієнтів, що характеризують згідно Амонтону - Кулону умови зовнішнього тертя на контактних поверхнях робочих валків; - поточні значення коефіцієнта міжшарового тертя, при цьому верхні знаки при даних коефіцієнтах відповідають наявності нижньої складової з більш міцного матеріалу; - довжина виділеного -го елементарного об'єму, що відповідає кроку розбивання всієї довжини інтегрального осередку деформації.

Рішення (1) і (2), у свою чергу, були використані для ітераційного визначення кінцевих товщин , , що відповідають умові статичної рівноваги у вертикальній площині , а отже, і для визначення поточних показників деформованого стану кожної зі складових.

Крім зазначеного вище, чисельна математична модель процесу плакування прокаткою відносно тонких листових композицій містила в собі:

- організацію початкових умов і умов зв'язку рекурентної схеми рішення зони пластичної формозміни;

- розрахунок геометричних параметрів зони пружного відновлення довжиною , і її аналогічне рекурентне рішення з урахуванням елементів теорії пружності;

- організацію ітераційної процедури з визначення довжин зон випередження, що забезпечують рівність розрахункових і заданих значень переднього натягу ;

- організацію ітераційної процедури з розрахунку пружного сплющення робочих валків на основі чисельної кінцево-різницевої інтерпретації методики І.Я. Штаєрмана;

- визначення інтегральних характеристик напруженого стану шляхом чисельного інтегрування розрахункових розподілів нормальних і дотичних контактних напружень;

- кількісну оцінку розподілів залишкових напружень і деформацій, а також прогнозування потенціалу подовжньої кривизни вироблених заготовок;

- розрахунок поточних і результуючих показників ступеня використання запасу пластичності матеріалів кожної зі складових;

- оцінку деформованого стану окісних плівок і прогнозування показників міцності отриманих міжшарових з'єднань.

Аналогічну за обсягом і змістом структуру має і чисельна математична модель процесів вторинної прокатки відносно тонких багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг, що характеризуються наявністю одержаних попередньо досить міцних міжшарових металевих зв'язків. При цьому основною відмінною рисою даної моделі є наявність відомих відповідно до умови рівності витяжок значень кінцевих товщин , а визначенню в цьому випадку підлягали поточні значення міжшарових напружень зсуву . В подальшому рівні і нормальних осьових напружень, і напружень зсуву були використані в якості критеріальних при кількісній оцінці умов збереження цілісності композиції, що прокатується, і відсутності дефектів суцільності.

4. Математичне моделювання напружено-деформованого стану при реалізації процесів листового штампування багатошарових поліметалевих композицій

Виходячи з доцільності забезпечення максимального ступеня уніфікації використовуваних методів розрахунку в основу математичних моделей НДС при реалізації процесів витягування плоскої заготовки і витягування циліндричної заготовки з потоншенням стінки були покладені чисельні рекурентні рішення кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги виділених елементарних об'ємів осередку деформації, що дозволили врахувати реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя.

Математичне моделювання процесів витягування плоских заготовок було зведено до рішення вісесиметричної задачі з послідовного автоматизованого розрахунку розподілів напружень і деформацій у плоскому фланці і на округленій кромці матриці з урахуванням пружнопластичного вигину в площинах сполучення різних ділянок. Власне сам автоматизований розрахунок у цьому випадку припускав спільне рішення кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги, умов пластичності, а також умов зв'язку напружень і деформацій.

Математичне моделювання процесів витягування з потоншенням стінки було зведено до рішення плоскої задачі, здійснюваного з використанням відповідних умов статичної рівноваги й умов пластичності.

Крім кількісної оцінки розподілів нормальних , і дотичних , компонент в об'ємі зони пластичної формозміни чисельні математичні моделі процесів витягування багатошарових поліметалевих заготовок містили в собі розрахунок показників ступеня використання запасу пластичності для кожної зі складових (рис. 2в), визначення залишкових напружень і інтегральних силових характеристик, а також прогнозування імовірності дефектоутворення, виходячи з порівняльного аналізу рівнів розрахункових і нормальних осьових допустимих напружень розтягування і міжшарових напружень зсуву.

З результатів аналізу отриманих розрахункових розподілів є очевидним, що зі зменшенням відносної товщини більш міцної складової має місце збільшення нормальних осьових напружень розтягування і показника ступеня використання запасу пластичності , що свідчить про підвищення імовірності руйнування матеріалу даної складової. Крім співвідношення товщин основні показники НДС визначаються також структурою композиції, механічними властивостями її складових, геометрією осередку деформації, умовами зовнішнього тертя і рядом інших факторів, різноманіття яких підтверджує доцільність використання чисельних методів математичного моделювання.

5. Експериментальні дослідження процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і витягування багатошарових поліметалевих листових заготовок

Маючи за мету оцінку ступеня вірогідності отриманих теоретичних рішень, експериментальні дослідження локальних характеристик НДС при реалізації процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки були проведені на спеціальній експериментальній установці, що моделює різні технологічні схеми процесів прокатки в робочих валках діаметром 1500 мм. Деформуванню піддавали двох і трьохшарові біметалічні листові заготовки зі свинцю з 3%-им вмістом сурми в сполученні з заготовками з чистого свинцю чи олова. Аналіз отриманих у цьому випадку результатів показав, що ступінь невідповідності розрахункових і емпіричних розподілів нормальних контактних напружень не перевищив 13,5%.

Експериментальні дослідження інтегральних характеристик НДС при вторинній прокатці були проведені на промислово-лабораторному стані 105/260х250 ДДМА в робочих валках діаметрами 260 мм, 105 мм і 55 мм, а також на створеному міні-стані 100х100 Г, що моделює процеси і симетричної, і асиметричної прокатки. Деформуванню піддавали одержані попередньо плакуванням прокаткою чи зварюванням вибухом двох і трьохшарові біметалеві заготовки з наступними сполученнями: “мідь М1 - алюміній А1 - мідь М1”, “мідь М1 - сталь 20”, “латунь Л90 - сталь 08кп - латунь Л90”, “сталь 12Х18Н9 - сталь 20”, “титан - сталь 20” і рядом інших. Значення вихідних товщин даних заготовок відповідали , а величиною разових відносних обтиснень варіювали в діапазоні .

Як показали результати статистичної обробки, середні вибіркові оцінки співвідношень розрахункових і емпіричних значень сили прокатки в цих випадках знаходилися в діапазоні 0,95...1…1,04, а мінімальні і максимальні границі довірчих інтервалів їхньої зміни відповідали 0,92...0…0,98і 1,01...1…1,07. Експериментально була підтверджена наявність підвищеної імовірності розривів в осьовій зоні, розшарувань і подовжньої кривизни, руйнування більш міцної складової внаслідок повного використання запасу пластичності її матеріалу.

Результати, аналогічні процесам прокатки були отримані і при експериментальному дослідженні процесу витягування плоскої трьохшарової біметалевої заготовки з композиції “латунь Л90 - мідь М1 - латунь Л90”, виконаних з використанням традиційних для даної технологічної схеми інструментального оснащення й устаткування.

Автоматизоване проектування і розробка рекомендацій з удосконалення технологій і устаткування процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг.

Узагальнений аналіз механізмів формування НДС і основних показників якості готової металопродукції в залежності від вихідних технологічних і конструктивних параметрів процесів плакування прокаткою і подальшої обробки тиском багатошарових поліметалевих листових матеріалів був виконаний на основі результатів чисельної реалізації розроблених математичних моделей і відповідних їм програмних засобів. Стосовно до процесів плакування прокаткою встановлено, що результуючі співвідношення товщин окремих складових визначаються їхніми матеріалами і вихідними геометричними характеристиками, умовами зовнішнього і міжшарового тертя, радіусами робочих валків, зовнішніми осьовими навантаженнями, а також температурою при гарячому і ступенями попередньої деформації при холодному деформуванні.

Стосовно до процесів вторинної прокатки і подальшого листового штампування встановлено, що збільшення ступеня неоднорідності механічних властивостей і зменшення відносної товщини більш міцної складової приводять до підвищення рівнів нормальних осьових напружень розтягування, що діють на дану складову, і, як наслідок, до збільшення імовірності її поривів, відшарування чи руйнування відшаруванням. Зниження імовірності дефектоутворення в цьому випадку може бути забезпечене за рахунок збільшення одиничних обтиснень, радіусів робочих валків і коефіцієнтів зовнішнього тертя при вторинній прокатці, за рахунок зменшення коефіцієнтів зовнішнього тертя і збільшення радіуса округленої кромки матриці при витягуванні плоских, а також за рахунок коефіцієнтів зовнішнього тертя на контактній поверхні пуансона при витягуванні циліндричних заготовок з потоншенням стінки.

Відповідно до виявлених закономірностей механізму формування НДС і основних показників точності геометричних характеристик й інших показників якості розроблені математичне і програмне забезпечення, спрямовані на послідовне рішення наступних основних задач:

· вибір вихідних заготовок і технологічних режимів процесів листового штампування багатошарових поліметалевих матеріалів, що забезпечують необхідні споживчі властивості при мінімальній собівартості готової металопродукції;

· автоматизоване проектування технологічних режимів різних технологічних схем процесів вторинної прокатки виходячи з умови мінімуму узагальненого критерію оптимальності, що враховує за допомогою відповідних вагових коефіцієнтів і обмежень точність геометричних характеристик, рівень і ступінь стабільності результуючих фізико-механічних властивостей, ступінь використання запасу пластичності й імовірність утворення різного роду дефектів, а також питомі капітальні й експлуатаційні витрати при виробництві конкретного типорозміру готової металопродукції;

· автоматизований вибір технологічних режимів процесу плакування прокаткою, що забезпечують необхідні геометричні співвідношення, показники міцності і рівні фізико-механічних властивостей одержуваних листових композицій.

На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень розроблений також ряд технічних рішень з удосконалення конкретних технологій і устаткування, а отже, і з підвищення техніко-економічних показників процесів плакування прокаткою і подальшої обробки тиском багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг.

Висновки

деформований поліметалевий прокатка

У дисертації виконані нові науково-технічні розробки з розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також з удосконалення технологій і устаткування процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування, що забезпечують рішення актуальних задач, які мають практичне значення і спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості листових заготовок і готових виробів з багатошарових поліметалевих матеріалів.

1. Подальше удосконалювання технологій і устаткування з виробництва і подальшої обробки тиском багатошарових поліметалевих листових композицій, що мають високі рівні споживчих властивостей і широко використовуються у різних галузях промисловості, нерозривно пов'язано з розвитком методів з їхнього автоматизованого розрахунку і проектування, з підвищенням ступеня наукової обґрунтованості прийнятих технічних рішень, а також з розробкою і впровадженням конкретних практичних рекомендацій.

2. На основі методів верхньої і нижньої оцінки в їхній чисельній інтерпретації уточнені і розширені в обсязі наданої інформації математичні моделі процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки відносно товстих трьох і чотирьохшарових симетричних по товщині біметалевих листових композицій, що враховують неоднорідність розподілів механічних властивостей і дозволяють прогнозувати енергосилові параметри, розподіли напружень і деформацій, а також імовірність утворення різного роду дефектів суцільності.

3. З використанням чисельних рекурентних рішень кінцево-різницевих форм умов статичної рівноваги виділених елементарних об'ємів осередку деформації одержали розвиток математичні моделі процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і листового штампування відносно тонких багатошарових поліметалевих заготовок, що враховують реальний характер розподілів граничних умов і дозволяють поряд з локальними й інтегральними характеристиками НДС прогнозувати показники міцності міжшарових з'єднань і ступеня використання запасу пластичності для матеріалів кожної зі складових, розподілу залишкових напружень і деформацій, а також імовірності порушення цілісності композиції, що деформується.

4. Достатній ступінь вірогідності розроблених чисельних математичних моделей підтверджений результатами експериментальних досліджень локальних і інтегральних характеристик напруженого стану при реалізації процесів плакування прокаткою, вторинної прокатки і витягування багатошарових поліметалевих листових заготовок різного типорозміру. При цьому середні вибіркові оцінки співвідношень розрахункових і емпіричних значень сили прокатки знаходилися в діапазоні 0,95...1,04, а мінімальні і максимальні границі довірчих інтервалів їхньої зміни відповідали 0,92...0,98 і 1,01...1,07. Експериментально підтверджена підвищена імовірність дефектоутворення при вторинній прокатці композицій з відносно тонкими складовими з більш міцних матеріалів, показана можливість зниження подовжньої кривизни за рахунок створення асиметрії кінематичних параметрів процесу прокатки.

5. На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень встановлені й одержали кількісний опис наступні основні положення:

· зі збільшенням коефіцієнтів міжшарового тертя і радіусів робочих валків ступінь неоднорідності деформованого стану різних складових при плакуванні прокаткою знижується, цілеспрямована зміна даного показника може бути забезпечена також за рахунок прикладання зовнішніх осьових сил і відповідної підготовки складових композиції;

· при вторинній прокатці відносно товстих листових композицій у діапазоні і наявності внутрішньої більш міцної складової з відносною товщиною менш 0,2 має місце підвищена імовірність її розриву, а при наявності більш міцних зовнішніх складових - підвищена імовірність їхнього відшарування чи руйнування всієї композиції в її осьовій зоні;

· при вторинній прокатці і листовому штампуванні відносно тонких багатошарових поліметалевих композицій збільшення імовірності розшарувань і руйнувань, у тому числі і за рахунок повного використання запасу пластичності, має місце зі збільшенням ступеня неоднорідності механічних властивостей і зі зменшенням відносної товщини складових з більш міцних матеріалів, особливо в діапазоні ;

· зниження імовірності дефектоутворення при прокатці і витягуванні багатошарових поліметалевих листових заготовок може бути забезпечене за рахунок раціонального вибору режимів обтиснень, збільшення радіуса робочих валків і округлених кромок матриць, а також за рахунок цілеспрямованої зміни умов зовнішнього контактного тертя.

6. З урахуванням характеру впливу вихідних параметрів і з використанням чисельних математичних моделей сформульовані критеріально і вирішені програмно задачі з автоматизованого проектування та розроблені практичні рекомендації, спрямовані на підвищення ефективності технологій і устаткування процесів плакування прокаткою і подальшою обробкою тиском багатошарових поліметалевих стрічок, листів і смуг.

Стосовно до умов реалізації різних технологічних схем процесів плакування прокаткою і вторинної прокатки багатошарових поліметалевих стрічок і листів уточнені вихідні дані на проектування і виконана реконструкція промислово-лабораторного стану 55/260х200, результати роботи у вигляді програмних засобів, а також технологічних і конструктивних рекомендацій використані на АТ НКМЗ, на АТ СКМЗ, в УкрНДІметалургмаші й у ДДМА.

Література

1. Рамадан А.М.Х., Неня О.Ю., Сатонин А.А. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния при горячей прокатке относительно тонких листов и полос // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2000. - С.342-345.

2. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла при холодной прокатке стали резачной / Потапкин В.Ф., Доброносов Ю.К., Рамадан А.М.Х., Сатонин А.А. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2000. - С.250-253.

3. Рамадан А.М.Х., Сатонин А.А., Нотченко В.В. Методика и программные средства по автоматизированному расчету процесса холодной прокатки сложнопрофильных изделий // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. - Краматорськ-Слов`янськ: ДДМА. - 2000. - С.145-149.

4. Хурани Мухаммед Камал, Сатонин А.А. Численное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния металла во фланце при вытяжке плоской осесимметричной заготовки // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С.177-182.

5. Математическое моделирование исходных данных на проектирование гидравлических нажимных устройств прокатного стана / Федоринов В.А., Новоселов С.В., Добряк С.К., Неня О.Ю., Тимофеев А.В., Сатонин А.А. // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. - Краматорськ: ДДМА. - 2001. - С.441-445.

Размещено на Allbest.ru