Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок

• Автор: Абашкин, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КОВКИ

1.1. Новые разработки в области ковочной индустрии.

1.2. Общие вопросы моделирования технологических процессов обработки металлов давлением и классификация видов моделирования.

1.2.1. Математическое моделирование.

1.2.2. Графическое моделирование

1.2.3. Физическое моделирование.

1.3. Программные средства автоматизации расчтов и проектирования процессов обработки металлов давлением.

Глава 2. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРИ КОВКЕ

2.1. Классификация кованых поковок.

2.2. Анализ параметров тонких плоских поковок
2.3. Проблемы формообразования при ковке.
2.3.1. Дефекты формообразования при осадке круговых цилиндров.
2.3.2. Дефекты формообразования при осадке прямоугольных параллелепипедов
2.3.3. Дефекты формообразования при протяжке в плоских бойках.
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК
3.1. Математическая модель напряжннодеформированного состояния металла при ковке
3.2. Определение границ применимости теории течения тонкого пластического слоя .. Ильюшина к расчт процессов
деформирования различных сплавов.
3.3. Адаптация программного комплекса и обоснование его применимости к исследованию процессов ковки тонких плоских поковок
3.4. Построение схем течения металла для ряда поковок
Глава 4. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИМОВ В ПРОЦЕССАХ КОВКИ
4.1. Применение технологической выемки для устранения
неравномерности формирования поковки.
4.2. Расчт заполнения технологической выемки металлом.
4.3. Аналоговое моделирование пространственной эпюры контактных давлений и линий раздела течения металла предельной насыпью
4.4. Влияние свойств сыпучего материала на аналоговое моделирование процессов ковки
ВЫВОДЫ.
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
5.1. Физическое моделирование свободной осадки
5.2. Анализ кинематической схемы течения металла
5.3. Физическое моделирование осадки образцов с применением технологической выемки
5.3.1. Осадка кругового цилиндра.
5.3.2. Осадка прямоугольного параллелепипеда.
5.3.3. Осадка прямоугольного параллелепипеда при наличии
жстких концов протяжка
ОБЩИЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Слиток имеет три выступа, расположенных под углом 0° общей площадью более 1/3 общей площади слитка, что упрощает проработку металла в средней части сечения. Рис. Впадины между выступами имеют вогнутую форму граней, при выпрямлении которых действуют напряжения сжатия. Обжатие выступов в вырезных бойках сопровождается подпирающим действием горизонтальных составляющих действующих сил. При ковке в комбинированных бойках целесообразна опора плоского бойка на два выступа, которые в самом начале обжатия несколько деформируются, но основная деформация приходится на среднюю часть слитка, как и в предыдущем случае. Обжатия с кантовкой на 0° для проковки средней части могут быть незначительными, а последующие обжатия - обычной величины. При ковке в комбинированных бойках высокопластичной стали возможна кантовка на 0° с переходом к кантовке на °. Испытания показали, что при ковке таких слитков при средней уковке 1,3 деформация осевой зоны составляет %, тогда как при ковке слитка обычной (восьмигранной) формы при уковке 1,5 деформация осевой зоны - только %. Одно из направлений совершенствования технологии ковки связано с применением новых форм кузнечного инструмента. После того, как было установлено, что интенсивность проковки металла зависит от величины и числа плоскостей максимального сдвига в очаге деформации, в МИСиС была разработана конструкция бойков, обеспечивающих непрямолинейный фронт подач. Простейший вариант таких бойков - это круглые в плане плоские бойки, при ковке которыми храницы подач криволинейны (описаны радиусом круглых бойков). Такие бойки могут быть вырезными или комбинированными. С криволинейной границей подач можно ковать призматическими бойками с вертикальным дополнительным вырезом под определённым углом и углом обычного выреза. При ковке такими бойками сохраняются их особенности, но очаг деформации получает иную форму (в данном случае ёлкообразную, рис. Это способствует повышению турбулентности деформации и, как правило, её уменьшению для разрушения литой структуры и достижения оптимальных механических свойств металла. Рис. Для ускорения протяжки разработана конструкция инструмента с поперечной к направлению подач выемкой в плоских бойках. Известна так называемая косая ковка, при которой направление подачи находится иод углом ° или ° к фронту подач. В этом процессе очаг деформации получается в виде параллелограмма в плане, а уширение под углом соответствует фронт>' подач. Преимущество косой ковки состоит в повышении однородности деформации, однако производительность этого процесса ниже, чем при обычной ковке. При ковке малопластичной стали сдвиговые деформации могут быть более опасными, чем нормальные. Для смягчения границ сдвига разработаны бойки с входным конусом. Они отличаются наличием входной части, выполненной в виде поверхностей перехода к рабочим граням под углом, меньшим угла трения во избежание выталкивания заготовки вместо её обжатия. При ковке этими бойками, разработанными В. И.Залесским, обжатие нарастает постепенно по мере прохождения заготовки через входной конус, а между смежно обжимаемыми участками нет резко очерченной границы, что предотвращает трещино-образование. В последние несколько лет интерес специалистов в области пластической деформации во всём мире связан с необычными эффектами, возникающими в процессах деформации с наложением на обрабатываемую заготовку макросдвигов []. Само понятие «ковка с макросдвигами» появилось в начале -х годов, а сама технология по современной терминологии являлось инновационной, поскольку она опережала традиционные технические решения на несколько десятилетий, а по технико-экономическим показателям - в несколько раз. Различают естественные и дополнительные макросдвиги. Первые происходят по границам физического очага деформации и являются следствием локализации пластической деформации в области очага. Они сопровождают единичные нормальные обжатия заготовки. Они осуществляются дополнительно к нормальному обжатию заготовки. Существуют несколько способов пластического деформирования с макросдвигами [] (рис. Рис. Способы пластического деформирования с применением макоослвигов.