Разработка научных методов проектирования технологических процессов прессования алюминиевых сплавов с активным действием сил трения

• Автор: Мороз, Борис Степанович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 385 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ТЕОРИИ И ОБОРУДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ПРЕССОВАНИЯ С АКТИВНЫМ ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ТРЕНИЯ
1Л. Роль трения в снижении неравномерности деформаций
в изделиях и интенсификации процессов обработки давлением
1.2. Современное состояние технологии и теории прессования с активным действием сил трения
1.2.1. Характер течения металла в контейнере, напряженно-деформированное состояние заготовки и изделия, определяющие факторы процесса
1.2.2. Технологические особенности процесса
1.2.3. Результаты теоретического анализа течения металла
и необходимой силы прессования
1.2.4. Особенности оборудования для прессования с активным действием сил трения
1.2.5. Проблемы математического моделирования и оптимизации
процесса
1.3. Выводы и постановка задач исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И СИЛОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРЕССОВАНИЯ С АКТИВНЫМ ДЕЙСТВИЕМ
СИЛ ТРЕНИЯ
2.1. Анализ течения металла в контейнере при прессовании с активным действием сил трения
2.1.1. Анализ зонообразования в прессуемой заготовке
2.1.2. Форма и размеры обжимающей части пластической зоны
2.1.3. Определение формы и размеров жесткой зоны
у пресс-шайбы

2.1.4. Экспериментальное исследование углов “естественного
течения” металла
2.2. Анализ распределения остаточных напряжений в изделиях
2.3. Ранжирование факторов прессования с активным действием
сил трения, определяющих силовые параметры процесса
2.4. Взаимосвязь технологических параметров и результатов прессования с активным действием сил трения
3. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ СИЛЫ ПРЕССОВАНИЯ И АНАЛИЗ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА В КОНТЕЙНЕРЕ
3.1. Расчет необходимой силы прессования сплошных изделий
3.2. Расчет силы прессования трубы
3.3. Моделирование течения металла в контейнере энергетическим методом верхней оценки
3.3.1. Активные и реактивные силы при прессовании с активным действием сил трения
3.3.2. Обоснование выбора исходного для расчета кинематически возможного поля скоростей
3.3.3. Методика анализа характера течения металла и повышения температуры
3.3.4. Анализ влияния кинематических параметров прессования на неравномерность течения металла
3.4. Оценка неравномерности течения материала через канал
матрицы на базе модели вязкой среды
3.4.1. Постановка задачи
3.4.2. Решение задачи в области прямолинейного течения
3.4.3. Решение задачи в области криволинейного течения
3.4.4. Численное решение задачи о неравномерности скоростей истечения материала из контейнера

4. ИССЛЕДОВАНИЕ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРЕССОВАНИЯ
4.1. Моделирование начальной стадии прессования с применением метода конечных элементов
4.1.1. Основные положения метода конечных элементов и особенности программ Form-2D и QForm
4.1.2. Деформационно-силовые особенности начальной стадии прессования
4.1.3. Напряженное состояние и температурное поле заготовки
4.2. Данные экспериментальных исследований
4.2.1. Влияние кинематики инструмента при распрессовке на деформирование заготовки в контейнере
4.2.2. Влияние кинематики инструмента на стабильность начала процесса при активном действии сил трения
5. АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕССОВАНИЯ С АКТИВНЫМ ДЕЙСТВИЕМ СИЛ ТРЕНИЯ И СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ
5.1. Регулирование температуры металла в процессе прямого прессования и особенности теплообмена заготовки с инструментом
при прессовании с активным действием сил трения
5.2. Расчет изменения температуры в обжимающей части пластической зоны
5.3. Расчет изменения температуры заготовки вследствие работы сил трения активного действия и теплообмена заготовки с инструментом
5.4. Итоговое изменение температуры и принципы расчета изотермического режима прессования
5.5. Моделирование температурно-скоростных режимов начальной стадии процесса методом конечных элементов
5.6. Экспериментальная оценка повышения температуры изделия
во время прессования

доемкостью проведения экспериментальных исследований и отсутствием теоретических решений этой задачи.
Результаты расчета температурного поля заготовки [128], полученные на основе анализа деформированных координатных сеток с использованием метода визиопластичности и уравнения теплопроводности, являются лишь попыткой оценки влияния АДСТ на повышение температуры, а в экспериментальном исследовании [172] рассматривается только изменение температуры заготовки на поверхностях ее контакта с инструментом в узком диапазоне параметров в сравнении с прямым и обратным способами.
Несмотря на то, что результаты исследований [128, 172] не дают представления об интегральном повышении температур в изделии, на их основе можно сделать важные для практики выводы: величина кинематического коэффициента существенного влияния на повышение температуры матрицы не оказывает [172, с. 22]; тепловыделение в заготовке при прессовании с активным трением на 0,5... 1,5% выше, чем при обратном прессовании [172, с.23] ; основное повышение температуры отмечено в обжимающей части пластической зоны [98]; неравномерность распределения температур в заготовке меньше чем при прямом прессовании и зависит от величины кинематического коэффициента [98, 172].
В целом следует констатировать, что вопрос повышения температур в изделии при прессовании с активным трением изучен недостаточно, что затрудняет обоснование температурного режима деформирования.
Известно, что в процессах обработки металлов давлением наилучшим режимом, обеспечивающим минимальную неравномерность свойств изделий, является изотермический. В области прессования с АДСТ условия обеспечения такого режима рассматривались лишь с позиций применения градиентного нагрева [73,-78, 79, 144, 171, 173]. Но в некоторых работах [78, 147, 174] ставилась задача поиска режимов получения изделий с минимальной неравномерностью распределения механических свойств по их длине, то есть кос-