Исследование и разработка технологии процесса поперечно-винтовой прокатки для повышения пластичности заэвтектических силуминовых сплавов

• Автор: Ковалев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Станы поперечно-винтовой прокатки

1.2.Условия захвата

1.3.Скоростные условия в станах ПВП

1.4.Напряженно-деформированное состояние метла при ПВП

Выводы по разделу

2. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОКАТКЕ В СТАНАХ ПВП

2.1. Основные принципы метода конечных элементов

2.2.Построение модели НДС на базе программы ANSYS/LS-DYNA

2.2.1. Анализ распределения напряжений при прокатке заготовки на трехвалвовом стане ПВП* полученного с применением программы ANSYS/LS-DYNA
2.2.2. Анализ скоростных и энергосиловых параметров процесса.
2.2.3. Адекватность математической модели
2.2.4. Анализ распределения деформации в объеме заготовки
2.3 .Построение модели НДС на базе программы Deform3D
2.3.1. Анализ распределения напряжений при прокатке заготовки на трехвалвовом стане ПВП, полученного с применением программы DEFORM
2.3.2. Анализ распределения напряжений в прутке при прокатке заготовки с диаметра 100 на 80 миллиметров
2.3.3. Адекватность математической модели
2.3.4. Определение силовых параметров прокатки
Выводы по разделу

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ НА СТАНЕ ПВП
3.1.Введени е
3.2.Аппаратная часть
3.3.Программное обеспечение
3.4.Измерение усилий при прокатке
Выводы по разделу
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СПЛОШНЫХ ЗАГОТОВОК И ТРУБ
4.1. Разработка технологии ПВП и изменение структуры силуминовых сплавов после прокатки
4.2.Влияние ПВП на структуру заэвтектических силуминов
4.3.Прошивка трубной заготовки из силуминовых сплавов
Выводы по разделу
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Повышение пластических свойств металлов за- счет обработки давлением всегда* являлось важной', задачей науки и производства. Известно; что заэвтектические, силумины с содержанием кремния 18 -24% обладают рядом очень важных и полезных свойств (высокой удельной прочностью, хорошей износостойкостью в трущихся парах, малой плотностью, низким коэффициентом- линейного расширения; а также высокими антикоррозионными свойствами) и используются в авиа-и автомобилестроении. Однако до последнего времени, заэвтектические силумины считались* литейными: сплавами, не. способными к
пластическому деформированию- Эти сплавы в литом: состоянии из-за крупного размера-, зерен кремния почти не обладают пластическими-свойствами, т.е. имеют низкие механические показатели. Поэтому разработка технологических параметров деформации; исходных слитков этих сплавов на примере сплава 01390- в трехвалковом: стане: поперечно-винтовой, прокатки (ПВП) на основе предварительного- исследования напряженно-деформированного состояния-. (НДС)- металла с целью повышения их пластических свойств : представляет большой - научный- и практический интерес; и-является-актуальной:
Для повышения пластических свойств; сплава 01390 путем; разработки- технологии прокатки слитков- металла в - прутки с целью дальнейшего использования их в качестве заготовки в последующих операциях обработки- металлов давлением (ОМД) необходимо решить целый ряд задач: определить и исследовать зависимость напряженно-деформированного состояния заготовки сплава 01390 от условий ПВП, разработать програмно-аппаратный комплекс для измерения силовых параметров ПВП и сравнить данные полученные с помощью математического моделирования с экспериментальными данными;, исследовать влияние ПВП на структуру и свойства- малопластичного
2. Разработка динамической модели напряженно-деформированного состояния металла при прокатке в станах ГТВП.
2.1 Основные принципы метода конечных элементов.
В настоящее время, благодаря активному развитию электронно-вычислительной техники, в исследованиях процессов ОМД интенсивное развитие получили численные методы, позволяющие значительно расширить класс и постановку решаемых задач за счет более полного учета реального состояния исследуемого объекта и взаимного влияния, входящих в него параметров, учета реальных нагружений и свойств используемых материалов. Среди таких методов наибольшее распространение получил метод конечных элементов (МКЭ), сочетающий в себе лучшие черты классических вариационных методов (методы Ритца, Бубнова-Галеркина) и современных дискретных методов (метод конечных разностей).
В работах, опубликованных еще в. 1975-1985 гг. [68-71] было показано, что наиболее эффективным методом решения технологических задач обработки металлов давлением является метод конечных элементов (МКЭ), однако применение его в условиях ограниченных вычислительных средств, характерных для того времени, сводилось, как правило, к рассмотрению упрощенных плоских моделей.
Основная идея метода конечных элементов состоит в том, что любую непрерывную величину (перемещение, температура, давлении и т.д.) можно аппроксимировать моделью, состоящей из отдельных участков, т.е. заменить исследуемый объект конечным числом дискретных элементов, взаимодействующих между собой только в узловых точках. В каждом элементе с помощью интерполяционных формул (линейный полином) задаются формы распределения искомых функций. В результате состояние каждого элемента и объекта в целом оценивается конечным числом узловых параметров интерполяции