Совершенствование технологии производства деталей крупногабаритных тел вращения на основе математического моделирования процессов деформирования толстых стальных листов

• Автор: Чикишев, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Классификация и особенности изготовления ДКТВ

1.2. Особенности производства и технологии изготовления крупногабаритных толстостенных деталей методом штамповки
1.3. Особенности производства и технологии изготовления ДКТВ на листогибочных машинах

1.4. Асимметричная толстолистовая прокатка варианты и возможности

1.5. Совмещенный процесс вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки

1.6. Постановка цели и задач исследования

Глава 2. Адаптация конечноэлементных моделей НДС к условиям технологических процессов производства ДКТВ
2.1. Трехмерная вязкопластическая модель НДС при горячей прокатке из слабо сжимаемого материала. Метод вязкопластических слабо сжимаемых конечных элементов
2.2. Определение граничных условий совмещенного процесса
2.3. Приложение разработанной модели НДС к случаю совмещенного процесса горячей вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки толстых листов
2.3.1. Особенности решаемой задачи
2.3.2. Особенности компьютерной реализации модели
2.3.3. Результаты численного моделирования
2.4. Трехмерная упругопластическая модель определения НДС для исследования процесса холодной гибки толстого листа
2.4.1. Математическая модель
2.4.2. Результаты численного исследования
Выводы
Глава 3. Математическое моделирование и определение технологических параметров производства ДКТВ
3.1. Моделирование и разработка технологии совмещенного процесса вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки
3.1.1. Исследование влияния скорости подъема отгибающего ролика на контролируемые параметры
3.1.2. Исследование влияния времени начала подъема отгибающего ролика на перераспределение крутящих моментов
3.2. Моделирование и определение технологических параметров холодной гибки листа на четырехвалковой машине
Выводы
Глава 4. Создание, промышленное опробование и использование новых технических и технологических разработок в области производства ДКТВ
4.1. Совмещенный процесс вертикально асимметричной прокатки и пластической гибки листа в горячем состоянии
4.1.1. Разработка режима работы отгибающего ролика
4.1.2. Разработка технических мероприятий по пластическому изгибу заднего участка листа
4.2.редлагаемая технология производства ДКТВ
4.3. Процесс гибки металлического листа в холодном состоянии
4.3.1. Разработка устройства для измерения радиуса кривизны цилиндрической поверхности крупногабаритных деталей
4.3.2. Технология производства ДКТВ на четырехвалковой листогибочной машине
4.4. Практическое опробование и использование
4.5. Диапазоны применения разработанных способов
Выводы
Заключение
Список литературы


Вторую большую группу деталей составляют сферические, цилиндрические, двояковыпуклые и выпукловогнутые элементы особо крупногабаритных изделий конвертеров, корпусов доменных печей, а также элементы обшивки морских и речных судов 1. В настоящее время известны четыре способа производства ДКТВ штамповкой, листовой гибкой, вертикально асимметричной прокаткой и совмещением процессов прокатки и пластической гибки рис. Рис. Главная особенность производства крупногабаритных штампованных деталей заключается в серийном и мелкосерийном характере производства. Это объясняется большой номенклатурой крупногабаритных толстолистовых деталей, требующихся для производства технологического оборудования. Наиболее распространенные типы штампуемых крупногабаритных толстостенных осесимметричных деталей представим на рис. Рис. Толстостенные детали в большинстве случаев штампуют в горячем состоянии, так как с увеличением толщины листового проката пластические свойства металла снижаются. Иногда применяют холодную штамповку для получения заготовок толщиной мм. Основными разновидностями штамповочного производства являются штамповка на прессах, формовка обкаткой и раскаткой, штамповка взрывом. Штамповка на прессах бывает малопереходной и многопереходной. В первом случае процесс осуществляется за один переход. Для таких операций используют гидравлические прессы. Однако штамповка на прессах имеет серьезный недостаток. Для изготовления детали каждого типоразмера требуется специальный штамп. Такие штампы трудоемки в изготовлении, имеют большие размеры и массу. Высокая стоимость получается и у штампованных изделий. При увеличении размеров штампуемых деталей этот недостаток становится более существенным. Очень трудоемким является процесс и многопереходной штамповки, при котором формообразование ведется по участкам. Однако при этом требуется простая малогабаритная технологическая оснастка. На Магнитогорском металлургическом комбинате в условиях Листопрокатного цеха разработана оригинальная штамповал оснастка рамной конструкции для формообразования днищ в горячем состоянии 2. В качестве заготовки используется толстолистовой металл в форме круга ,,2 м. Однако исследования показали, что в самом начале вытяжки пуансон касается только центральной части заготовки, остальная же часть, противостоящая отверстию матрицы, свободна от воздействия поверхностных сил. Это обстоятельство приводит к тому, что донная часть заготовки утоняется, а поверхность заготовки незначительно увеличивается. Такая неравномерность деформации характерна практически для всех разновидностей процесса штамповки. Процессы обкатки и раскатки используются для получения полых деталей из плоской, цилиндрической или конической заготовок. Недостатком такого способа является то, что получение качественного изделия во многом определяется опытом обслуживающих рабочих. В процессах раскатки происходит утонение стенки при изготовлении разнообразных осесимметричных деталей глубоких конических, параболических деталей, деталей типа днищ с утолщенным фланцем, деталей с образующей двоякой кривизны и деталей со стенками различной толщины. Штамповка взрывом крупногабаритных толсто листовых заготовок осуществляется обычно в искусственных водяных бассейнах, которые выполняют в виде цилиндрических камер, открытых сверху и заглубленных в землю . Данным способом можно выполнять вытяжку деталей типа днищ, местную вытяжку, правку и калибровку. Основное отличие штамповки взрывом от штамповки на прессе состоит в том, что штамп представляет собой только матрицу, а жесткий пуансон заменяет собой ударная волна. Однако штамповка взрывом имеет много существенных недостатков. Необходимо строить обособленное от других здание, решать вопросы хранения и обслуживания взрывчатого вещества. Штамповка взрывом в несколько раз менее производительна, чем другие способы производства ДКТВ. Штамповка взрывом может осуществляться только в холодном состоянии, поэтому не представляется возможным использовать нагрев заготовки в случае недостаточной пластичности сплава. Таким образом, указанные обстоятельства существенно снижают технологические возможности процесса штамповки, делая его крайне затратным и малопроизводительным.