Разработка высокоэффективной ресурсосберегающей технологии производства колец из жаропрочных сплавов на основе исследования процесса осадки заготовок

• Автор: Батяев, Даниил Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Исследованы поля местных накопленных степеней деформации и тепловое состояние металла при осадке заготовок комбинированным инструментом и прошивке. Моделирование процесса осадки и прошивки проводилось методом конечных элементов. Установлены границы и конфигурация зон интенсивных и затрудненных деформаций.
Выполнены патентные исследования технических решений. На основе результатов патентных исследований разработана патентно-чистая технология. Защищенная патентом на изобретение.
Предложена конструкция и определены параметры новых бойков для осадки заготовок на прессе усилием 98 МН фирмы «БЬиНег», установленном на ОАО «Русполимет».
Разработана высокоэффективная ресурсосберегающая технология получения колец для изделий ответственного назначения из слитков вакуумнодугового переплава (ВДП) выплавки ОАО «Русполимет».
Найдены значения 6-ти параметров оптимизации, позволяющих проводить осадку для достижения высокого качества металла колец, рациональных технологических условий операций горячего деформирования.
В работе разработаны три компьютерных программы и графоаналитический инструмент для расчета технологических параметров при осадке.
Совокупность полученных математических моделей, разработанных программ и графоаналитического инструмента позволяет обеспечить работу технологов по определению оптимальных условий процесса производства колец.
На основе компьютерного моделирования были рассчитаны технологические режимы обжатия цилиндрических заготовок коническими и плоскими бойками. Технологические процессы осадки, построенные на основе теоретических исследований были опробованы при обжатии заготовок

диаметром 400 мм и высотой 996 мм из стали 55 и реализованы при ковке трех партий заготовок из жаропрочных сплавов ЭП693-ВД, ЭИ698-ВД, ЭП708-ВД и при получении колец.
Высокая эффективность новой технологии производства заключается в получении более мелкозернистой изотропной однородной микроструктуры (уменьшение балла с №1 до №4-5-6) металла колец, которая обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и надежности изделий ответственного назначения.
Разработанная технология получения колец из слитков ВДП собственного производства позволила отказаться от услуг других заводов-изготовителей и экономить в среднем 26104 руб. на транспортных расходах при перевозке 1 т штанг. За счет отказа от операций предварительной ковки слитков экономить примерно 50 кВт электроэнергии, потребляемой гидравлическим прессом и вспомогательным оборудованием, устранить расходы 105 140 кг топлива,
необходимые ранее для нагрева и подогрева слитка, уменьшить потери металла с окалиной на 1 % на 1 т продукции.
Диссертация изложена на 170 страницах, содержит 96 рисунков, 28 таблиц, список использованных источников из 58 наименований, 3 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Аналитический обзор литературы
1.1 Разновидности, назначение и способы производства
кольцевых изделий
1.2 Характеристика основных операций производства колец
1.2.1 Осадка заготовок
1.2.2 Прошивка заготовок
1.2.3 Раскатка кольцевых заготовок
1.3 Характеристика основных методов исследования местных деформаций при горячем деформировании заготовок
1.4 Характеристика объектов деформирования
Выводы по аналитическому обзору литературы
Г лава 2 Исследование основных технологических параметров
при горячем деформировании заготовок
2.1 Исследование деформированного состояния заготовок
при осадке
2.2 Влияние диаметра прошивня на распределение местных деформаций в заготовке при прошивке
2.3 Исследование теплового состояния заготовок при осадке
и прошивке
2.4 Расчет усредненных показателей деформации (коэффициентов укова) при раскатке колец
2.5 Разработка конструкции бойков для управления занообразованием при осадке заготовок
2.6 Правовая защита разработанного инструмента
Выводы по Г лаве
Глава 3 Планирование полного факторного эксперимента при поиске оптимальных условий осадки заготовок комбинированным
инструментом
3.1 Установление параметров оптимизации процесса
осадки

в) г)

Рисунок 1.30 - Изображения деформированной слоистой заготовки (выноски справа в масштабе 10:1, относительно изображений слева): а), б) - исходное и черно-белое изображения; в) - «точечный» контур слоев; г), д) - контуры слоев в толстых и тонких линиях [24]
1.4 Характеристика объектов деформирования
В авиации и космонавтике широко применяют кольца из жаропрочных сплавов слитков вакуумно-дугового переплава (ВДП).
Общий вид установки для производства слитков ВДП представлен на рисунке 1.31.
На рисунке 1.31: 1 - кристаллизатор, 2 - нерасходуемый
водоохлаждаемый (или графитовый) полюс, 3 - камера печи, 4 - расходуемый электрод, 5 - электроннолучевая пушка с системой наведения (или
плазмотрон), 6 - устройство для вытягивания слитка, 7 - цилиндрическая часть жидкой металлической ванны металла, 8 - коническая часть жидкой ванны металла, 9 - люк камеры, 10 - затвердевшая часть слитка, 11 - защитный экран