Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»

Целью работы явилась разработка основных подходов к проектированию технологических схем процесса «прокатка–волочение» для производства профилей ленточного типа широкого размерного сортамента. Разработаны средства математического моделирования процесса плющения, позволяющие проектировать технологичес...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Жучков, С.М., Ключников, К.Ю., Лохматов, А.П., Сикачина, И.В., Галенко, Ю.С., Беклемешев, Ю.М., Барышева, Л.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2009
Назва видання:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Теми:	Прокатное производство
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62906
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение» / С.М. Жучков, К.Ю. Ключников, А.П. Лохматов, И.В. Сикачина, Ю.С. Галенко, Ю.М. Беклемешев, Л.П. Барышева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 182-193. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-62906
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-629062014-05-29T03:01:51Z Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение» Жучков, С.М. Ключников, К.Ю. Лохматов, А.П. Сикачина, И.В. Галенко, Ю.С. Беклемешев, Ю.М. Барышева, Л.П. Прокатное производство Целью работы явилась разработка основных подходов к проектированию технологических схем процесса «прокатка–волочение» для производства профилей ленточного типа широкого размерного сортамента. Разработаны средства математического моделирования процесса плющения, позволяющие проектировать технологические схемы производства профилей ленточного типа. Расчетно–аналитические исследования выполнены методом моделирования с помощью конечно–элементной модели. Метою роботи є розробка основних підходів до проектування технологічних схем процесу плющення–волочіння профілів стрічкового типу широкого розмірного сортаменту. Розроблено засоби математичного моделювання процесу плющення, що дало змогу спроектувати технологічні схеми виробництва профілів стрічкового типу. Розрахунково–аналітичні дослідження виконано методом моделювання за допомогою кінцево–елементної моделі. The purpose of the research is development of basic approaches to the projection of the technological schemes of the process “rolling – drawing” for the production of strip profiles of the wide dimensional assortment. Mathematical simulation means of the spreading process, which allow projecting the technological schemes of strip profiles manufacture, are developed. Numerical and analytical investigations are carried out by means of modeling using final elemental model. 2009 Article Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение» / С.М. Жучков, К.Ю. Ключников, А.П. Лохматов, И.В. Сикачина, Ю.С. Галенко, Ю.М. Беклемешев, Л.П. Барышева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 182-193. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62906 621.771.23:621.778.083.133 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Прокатное производство Прокатное производство
spellingShingle	Прокатное производство Прокатное производство Жучков, С.М. Ключников, К.Ю. Лохматов, А.П. Сикачина, И.В. Галенко, Ю.С. Беклемешев, Ю.М. Барышева, Л.П. Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение» Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Целью работы явилась разработка основных подходов к проектированию технологических схем процесса «прокатка–волочение» для производства профилей ленточного типа широкого размерного сортамента. Разработаны средства математического моделирования процесса плющения, позволяющие проектировать технологические схемы производства профилей ленточного типа. Расчетно–аналитические исследования выполнены методом моделирования с помощью конечно–элементной модели.
format	Article
author	Жучков, С.М. Ключников, К.Ю. Лохматов, А.П. Сикачина, И.В. Галенко, Ю.С. Беклемешев, Ю.М. Барышева, Л.П.
author_facet	Жучков, С.М. Ключников, К.Ю. Лохматов, А.П. Сикачина, И.В. Галенко, Ю.С. Беклемешев, Ю.М. Барышева, Л.П.
author_sort	Жучков, С.М.
title	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
title_short	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
title_full	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
title_fullStr	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
title_full_unstemmed	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
title_sort	разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Прокатное производство
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62906
citation_txt	Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение» / С.М. Жучков, К.Ю. Ключников, А.П. Лохматов, И.В. Сикачина, Ю.С. Галенко, Ю.М. Беклемешев, Л.П. Барышева // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 182-193. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT žučkovsm razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT klûčnikovkû razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT lohmatovap razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT sikačinaiv razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT galenkoûs razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT beklemeševûm razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie AT baryševalp razrabotkaosnovnyhpodhodovkproektirovaniûparametrovprocessaplûŝeniâstalʹnyhlentširokogorazmernogosortamentametodomprokatkavoločenie
first_indexed	2025-07-05T13:43:18Z
last_indexed	2025-07-05T13:43:18Z
_version_	1836814695182368768
fulltext	182 УДК 621.771.23:621.778.083.133 С.М.Жучков, К.Ю.Ключников, А.П.Лохматов, И.В.Сикачина, Ю.С.Галенко, Ю.М.Беклемешев, Л.П.Барышева РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ ПОДХОДОВ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЛЮЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ЛЕНТ ШИРОКОГО РАЗМЕРНОГО СОРТАМЕНТА МЕТОДОМ «ПРОКАТКА– ВОЛОЧЕНИЕ» Целью работы явилась разработка основных подходов к проектированию технологических схем процесса «прокатка–волочение» для производства профилей ленточного типа широкого размерного сортамента. Разработаны средства математического моделирования процесса плющения, позволяющие проектировать технологические схемы производства профилей ленточного типа. Расчетно–аналитические исследования выполнены методом моделирования с помощью конечно–элементной модели. процесс «прокатка–волочение», технологические схемы, плющение, профили ленточного типа, моделирование Современное состояние вопроса. Отличительными особенностями высокоточных профилей и, в частности, профилей ленточного типа является высокая равномерность временного сопротивления по длине мотка, высокая точность формы и размеров (допуск по толщине от – 0,03 до 0,04 мм, а по ширине до – 0,01), разноширинность в пределах мотка не более 0,07 мм, гладкие (без рябизны) кромки с плавным закруглением и отношением ширины сечения к его толщине до 8 [1]. Схема производства высокоточных профилей, сложившаяся в мировой практике, включает в себя получение фасонных заготовок способом горячего деформирования – горячей прокаткой, горячим прессованием (основное формоизменение металла) и последующую холодную деформацию за один – три перехода волочения или холодной прокатки. Такая технологическая схема при рациональных параметрах процессов обеспечивает достаточно высокое качество заготовки и готовых изделий. Однако, по данным экономических исследований, проведенных в Германии, прокатывать профили на промышленных прокатных станах целесообразно только при годовой потребности одного профиля не менее 20 т. Такой же вывод был сделан российскими специалистами при анализе экономических показателей прокатки и горячего прессования [2]. В тоже время применение высокоточных профилей в современном машиностроении имеет большое значение с точки зрения повышения качества выпускаемых изделий и значительного снижения себестоимости их производства. Так, например, применение стальных поршневых колец, взамен традиционных чугунных позволяет значительно повысить моторесурс машин и агрегатов, упростить и в значительной степени автоматизировать технологический процесс изготовления колец, а также сократить трудоемкое и экологически вредное литейное производство. 183 В Украине производство высокоточных профилей крайне ограничено, а производство профилей ленточного типа вообще отсутствует. Объемы производства такой продукции при высокой потребности в широком размерном и марочном сортаменте относительно невелики (до 3 тыс. профилеразмеров общим объемом 45–50 тыс. т. в год) [3], поэтому создание специализированного предприятия по производству высокоточных профилей и стальной плющеной ленты в этих условиях (стоимость оборудования до 20 тыс. долларов США за тонну) экономически нецелесообразно, а ориентация на их импорт ставит в зависимость от зарубежных поставщиков экономическую и технологическую безопасность указанных отраслей экономики страны. Целью работы явилась разработка основных подходов к проектированию технологических схем процесса плющения профилей ленточного типа широкого размерного сортамента методом «прокатка– волочение». Постановка задачи. Поэтому было предложено использовать нетрадиционные решения и подходы при разработке технологии производства высокоточных профилей. В их основе лежит выбор стали специального состава, обработка металла давлением (плющение круглой заготовки) методом «прокатка–волочение» в неприводных роликовых волоках в сочетании с экологически чистыми способами термической обработки без использования вредных охлаждающих сред в виде масел, расплавов свинца, солей и кислоты. В настоящее время по предложенной технологии в условиях прокатной лаборатории ИЧМ освоено изготовление 10 профилеразмеров таких профилей (рис.1). В работе принимали участие И.В.Сикачина, Ю.М.Беклемешев, Л.П.Барышева, Ю.С.Галенко, Ю.В.Кармазина. Вместе с тем, особенности условий пластического равновесия металла в очаге деформации [2,3,4] при плющении круглой заготовки прокаткой– волочением (рис.2) сдерживают освоение новых профилей, в том числе профилей ленточного типа с отношением их ширины к толщине больше двух. Дело в том, что неравномерность обжатия проволоки–заготовки приводит к неравномерному распределению напряжений по сечению профиля: в средней части – сжатия (–), у кромок – растяжения (+), а наличие тягового усилия увеличивает зоны действия растягивающих напряжений и их величину в объеме очага деформации и, в конечном счете, при определенных условиях вызывает разрушение кромок готового профиля. Авторы большинства публикаций, в которых рассматриваются деформационные и энергосиловые параметры процесса плющения прокаткой–волочением обычно дают только качественную оценку влияния остаточных напряжений на общее напряженно–деформированное состояние (НДС) ленты. Результаты конкретных исследований влияния параметров процесса «прокатка–волочение» на величину напряжений и характер их распределения по сечению ленты в рассмотренных публикациях отсутствуют. В то время как для обоснованного выбора параметров процесса плющения методом «прокатка–волочение» необходимо знать влияние этих параметров на величину и характер распределения напряжений по сечению ленты, с тем, 184 чтобы не допускать достижения растягивающими напряжениями критических значений. Такую задачу нами было предложено решать методом математического моделирования. Размеры, мм Размеры, мм № Сечение a, от– до b, от– до № Сечение a, от– до b, от– до 1 2,0– 6,0 2,0– 6,0 6 3,0– 16,0 2,0– 6,0 2 3,0– 8,0 2,0– 6,0 7 3,0– 8,0 3,0– 6,0 3 4,0– 8,0 3,0– 6,0 8 5,0– 8,0 3,0– 6,0 4 4,0– 10,0 2,0– 6,0 9 3,0– 8,0 3,0– 6,0 5 4,0– 10,0 2,0– 6,0 10 3,0– 6,0 3,0– 7,0 Рис.1. Профили, освоенные в условиях прокатной лаборатории ИЧМ. Изложение основных материалов исследования. Для выбора математической модели НДС металла в процессе плющения прокаткой– волочением был проведен анализ существующих методов его определения в процессе холодного плющения исходной круглой заготовки в двухвалковом калибре. Анализ показал, что для проведения исследований по влиянию технологических параметров процесса плющения прокаткой–волочением на изменение НДС металла наиболее достоверный результат обеспечивает использование вариационных методов, основанных на основных положениях теории пластичности [5,6]. К моделям, основанным на таком подходе, следует отнести конечно–элементную математическую модель НДС металла в процессе горячей прокатки в калибрах и на гладкой бочке, разработанную в Днепродзержинском Государственном техническом университете (ДГТУ). 185 Рис.2. Схема геометрического очага деформации при плющении ленты прокаткой– волочением из круглой заготовки: х0–х1 – протяженность геометрического очага деформации. Эта модель была принята нами за основу и адаптирована к условиям процесса плющения прокаткой–волочением. В качестве основы указанной математической модели принят функционал Лагранжа в сочетании с методом штрафных функций, а в качестве математической идеализации деформируемой сплошной среды принято вариационное уравнение линейной вязкопластической среды [7–11]. Предварительно, в порядке проверки работоспособности такой модели было выполнено моделирование процессов, по которым имеются экспериментальные данные в литературных источниках: прокатка низкой полосы в гладких валках (А.И. Целиков) [12], плющение круглой заготовки в ленточный профиль в приводных валках (М.И. Злотников) [13] (рис.3). Площадь поперечного сечения, мм О ст ат оч ны е на мп ря ж ен ия ,к г/ м м -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Относительное положение сечения П ро до ль ны е на пр яж ен ия σ x, Н /м м 2 а б Рис 3. Эпюры распределения напряжений по поперечному сечению плющеной ленты. а – экспериментальные данные; б – расчетные данные. Переход от модели естественного процесса прокатки (плющение в приводных валках) к прокатке–волочению осуществлен по схеме, показанной на рис.4. На рис.5 представлено сравнение фактической и расчетной формы поперечного сечения плющеной ленты. 186 а б в Рис. 4. Принципиальные схемы прокатки. а – естественный процесс прокатки: σ1 = σ0 = 0, 0 < γ = γe < α0/2; б – прокатка с активной продольной силой: σ1 – σ0 > 0; γе< γ <α0/2; 0 < Мв< Мве; в – прокатка–волочение: σ0 = 0, σ1 – σ0 > 0; γпв = α0; Мв < 0. Относительное обжатие 10% (ΔF = 4,9%) Относительное обжатие 20% (ΔF = 8,4%) Относительное обжатие 30% (ΔF = 14,1%) Относительное обжатие 40% (ΔF = 17,2%) а 1126 1214 1307 1379 1083 1166 1254 1312 916,4 900 1000 1100 1200 1300 1400 0 10 20 30 40 Относительная степень деформации, % Н ап ря ж ен ие т ек уч ес ти , Н /м м 2 Экспериментальные данные Расчетные данные Откл. = 3,83% Откл. = 3,98% Откл. = 4,06% Откл. = 4,88% б Рис.5. Результаты проверки адекватности выбранной модели процесса плющения прокаткой–волочением, адаптированной к условиям прокатной лаборатории ИЧМ: а – Сравнение фактической и расчетной формы поперечного сечения ленты; б – Изменение предела текучести металла при проведении экспериментальных и численных исследований. Расчетно–аналитические исследования выполнялись методом моделирования с помощью конечно–элементной модели, адаптированной 187 к условиям производственного участка прокатной лаборатории ИЧМ, на котором проводилась проверка результатов моделирования. Сравнение фактической и расчетной формы поперечного сечения плющеной ленты показало, что с увеличением величины относительного обжатия отклонение расчетного контура от фактического увеличивается, но не превышает допустимых пределов. Анализ изменения напряжения текучести металла при проведении экспериментальных и расчетно– аналитических исследований показал достаточную точность его определения в зависимости от изменения величины относительного обжатия (отклонение при относительном обжатии 40% не превышает 5%). В результате аналитических исследований впервые установлены особенности изменения НДС металла (рис.6,7) при плющении прокаткой– волочением исходной круглой заготовки в свободно вращающихся валках с гладкой бочкой. Изменение продольной составляющей скорости течения металла υх 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м /с 1 2 3 4 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м /с 1 2 3 4 Изменение поперечной составляющей скорости течения металла υy 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м м /с 1 2 3 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м м /с 1 2 3 4 Изменение вертикальной составляющей скорости течения металла υz 0 100 200 300 400 500 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м м /с 1 2 3 4 0 100 200 300 400 500 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд С ко ро ст ь, м м /с 1 2 3 4 Относительное обжатие 10% Относительное обжатие 40% Рис. 6. Изменение составляющих поля скоростей по областям 1..4 (рис.2) поперечного сечения вдоль геометрического очага деформации. Показано, что областью поперечного сечения очага деформации, в которой возникают максимальные растягивающие напряжения, 188 приводящие к появлению поверхностных дефектов при плющении круглой заготовки прокаткой–волочением в свободно вращающихся валках с гладкой бочкой, является граница контактной и боковой внеконтактной областей (область 4 поперечного сечения, рис.2). Изменение продольной составляющей поля напряжений металла σх -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 Изменение поперечной составляющей поля напряжений металла σy -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 Изменение вертикальной составляющей скорости течения металла υz -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0 lх/lд Н ап ря ж ен ия , Н /м м 2 1 2 3 4 Относительное обжатие 10% Относительное обжатие 40% Рис.7. Изменение составляющих поля напряжений по областям 1…4 (рис.2) поперечного сечения вдоль геометрического очага деформации На рис.8 представлено распределение максимальных растягивающих напряжений в области 4 по длине геометрического очага деформации. Максимальные растягивающие напряжения возникают в продольном и поперечном направлении. При этом опасные растягивающие напряжения, влияющие на сплошность металла, возникают в сечениях соответствующих lx/lд = 1,0 – 0,7 (сечения в начале очага деформации), где имеют место существенные перепады скоростей течения металла, как в поперечном, так и в вертикальном направлении. 189 Рис.8. Распределение максимальных растягивающих напряжений в области 4 поперечного сечения полосы по длине очага деформации в продольном (а), поперечном (б) и вертикальном (в) направлениях. Наиболее значимые технологические параметры, влияющие на изменение растягивающих напряжений в целом по очагу деформации, и, в частности, в опасной зоне (область 4), являются величина обжатия, диаметр роликов и скорость протяжки. Влияние этих параметров на распределение растягивающих напряжений на кромке плющеной ленты представлены на рис.9–11 (в прямоугольных рамках приведены относительные значения по допустимому напряжению текучести). Увеличение обжатия приводит к повышению интенсивности деформации металла в контактной области, за счет чего металл в этой области в продольном направлении течет быстрее, чем металл в области на границе контактной и боковой внеконтактной зоне. Данное обстоятельство приводит к появлению в области на границе контактной и боковой внеконтактной областей продольных растягивающих напряжений. Величина растягивающих напряжений, приводящих к появлению поверхностных дефектов, определяется регрессионным уравнением – σх = –56,3309 + 475,61dз/h1. Увеличение диаметра роликов приводит к увеличению длины очага деформации, что, в свою очередь, приводит к увеличению сопротивления продольному течению металла поверхностных слоев полосы. Это приводит к большему проникновению деформации к внутренним слоям полосы и уменьшению перепада скоростей между поверхностью и центром полосы. В результате уменьшается тянущее влияние поверхностных слоев металла на центральные и уменьшаются растягивающие напряжения на кромках. Сечение на входе в очаг деформации Сечение на выходе из очага 190 деформации Рис.9. Влияние относительного обжатия на изменение максимальных продольных растягивающих напряжений σх по периметру поперечного сечения плющеной ленты. Сечение на входе в очаг деформации Сечение на выходе из очага деформации Рис. 10. Влияние диаметра роликов на изменение максимальных продольных растягивающих напряжений σх по периметру поперечного сечения плющеной ленты. Сечение на входе в очаг деформации Сечение на выходе из очага деформации Рис. 11. Влияние скорости волочения на изменение максимальных продольных растягивающих напряжений σх по периметру поперечного сечения плющеной ленты. Для определения предельных соотношений диаметра заготовки к диаметру ролика (dз/Dр), при котором не возникают максимальные растягивающие напряжения, получено регрессионное уравнение σх = – 75,426 + 3010,528dз/Dр. Увеличение скорости протяжки приводит к Относительное обжатие = 40% ; Dрол. = 150 мм -200 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Скорость протяжки = 1 м/с Скорость протяжки = 10 м/с 0,96 0,96 0,88 0,88 Относительное обжатие = 40% ; Dрол. = 150 мм -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Скорость протяжки = 1 м/с Скорость протяжки = 10 м/с 0,84 0,84 0,77 0,77 Относительное обжатие = 40% ; Vпрот. = 1 м/с -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Dрол. =50 мм Dрол. =150 мм 0,96 0,96 0,99 0,99 Относительное обжатие = 40% ; Vпрот. = 1 м/с -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Dрол. =50 мм Dрол. =150 мм 0,98 0,98 0,84 0,84 Dрол. = 150 мм; Vпрот. = 1 м/с -200 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Относительное обжатие 5% Относительное обжатие 40% 0,530,53 0,96 0,96 Dрол. = 150 мм; Vпрот. = 1 м/с -1400 -1200 -1000 -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 № точки на периметре сечения ленты П ро до ль ны е на пр яж ен ия , Н /м м2 Относительное обжатие 5% Относительное обжатие 40% 0,62 0,66 0,62 0,66 0,84 0,84 191 увеличению напряжения текучести поверхностных слоев металла. Упрочнение поверхностного слоя становится причиной затрудненной его деформации, и, в частности, в продольном направлении не только из–за повышения усилия, необходимого для вытягивания этого слоя, но в результате увеличения контактных напряжений ( sψτ=στ ). В результате происходит усиление проработки центральных участков ленты. Это уменьшает неравномерность деформации и приводит к снижению величины растягивающих напряжений. Для определения значения скорости протяжки, при которой не возникают максимальные растягивающие напряжения, получено регрессионное уравнение σх = 960,7639 – 15,7139*υпрот. С учетом этих условий были разработаны три схемы калибровки переходов при плющении стальной ленты сечением 0,7 х 4,0 мм в соответствии с требованиями ТУ 3–939–77 – со всесторонним обжатием, с постоянной шириной и с контролируемым уширением [3]. Опытно– промышленное опробование разработанных схем показало, что наиболее работоспособной по обеспечению формы профиля является технологическая схема плющения лент прокаткой–волочением с использованием принципа постоянной ширины (рис.12.) Рис. 12. Схема калибровки переходов для прокатки–волочения с постоянной шириной. Заключение. В результате выполнения настоящего исследования впервые получены зависимости изменения напряженно–деформированного состояния металла, в том числе величины растягивающих напряжений в очаге деформации, от его параметров при плющении прокаткой– волочением (волочении в роликовых волоках) ленточного профиля из круглой заготовки. Показано, что наибольшее влияние на изменение напряженно–деформированного состояния металла в процессе плющения прокаткой–волочением круглой заготовки оказывают три фактора – степень обжатия (увеличение обжатия приводит к увеличиению растягивающих напряжений на кромке), отношение диаметра заготовки к диаметру роликов (увеличение диаметра роликов приводит к уменьшению растягивающих напряжений на кромке) и скорость протяжки (увеличение скорости протяжки приводит к уменьшению растягивающих напряжений на кромке). 192 Установлены характер распределения растягивающих напряжений на кромках ленты, а также влияние основных технологических параметров на их изменение при плющении прокаткой–волочением исходной круглой заготовки в роликовых волоках. Областями, в которых возникают максимальные растягивающие напряжения, приводящие к появлению поверхностных дефектов, по длине очага деформации, являются области в интервале lx/lд = 1,0 – 0,7, а в поперечном сечении ленты – области на границе контактной и боковой внеконтактной областей. Получены эмпирические зависимости для выбора предельных значений технологических параметров, при которых растягивающие напряжения металла в области на границе контактной и боковой внеконтактной областей поперечного сечения ленты не достигают критических значений: относительной деформации; отношения диаметра заготовки к диаметру роликов; скорости протяжки. На основании результатов аналитических исследований разработаны основные подходы к проектированию технологических схем процесса плющения прокаткой–волочением профилей ленточного типа широкого размерного сортамента: параметры деформации должны обеспечивать минимальный перепад скоростей течения металла по областям поперечного сечения очага деформации. При проектировании новых технологических схем производства профилей ленточного типа плющением прокаткой–волочением в условиях прокатной лаборатории основные технологические параметры не должны превышать допустимых значений, определяемых по полученным регрессионным уравнениям. В то же время разработанные средства математического моделирования процесса позволяют спроектировать технологические схемы производства профилей ленточного типа для любых других условий. 1. ТУ 3–939–81. Лента стальная плющеная для поршневых колец. Группа В34. Зарегистрированы ВИФС 24.09.81. – 2224451. – Введены с 01.10.81. 2. Калибрование фасонных профилей. / В.Н.Аргунов, М.З.Ерманюк, А.И.Петров, М.В.Харитонович. –М.: Металлургия, 1989. – 208с. 3. Гулько В.И., Войцеховский В.А., Григорьев А.К. Производство профилей и проволоки в роликовых волоках. – Ижевск: «Удмуртия», 1989. –132с. 4. Владимиров Ю.В., Нижник П.П., Пуртов Ю.А. Производство плющеной ленты. – М.: Металлургия, 1985. –120с. 5. Вариационные принципы механики в теории обработки металлов давлением. И.Я.Тарновский, А.А.Поздеев, В.Л.Колмогоров и др. – М.: Металлургиздат, 1963. – 54 с. 6. Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Тарновский В.И. Вариационные методы в теории обработки давлением // Прочность и пластичность. – М.: Наука, 1971. – С.175–178. 7. Ершов С.В. Теоретическое и экспериментальное исследование 193 деформированного состояния при прокатке профилей с ребрами жесткости. Дис. канд. техн. наук: 05.03.05. – Днепропетровск, 1998. – 262 с. 8. Ершов С.В. О моделировании процесса прокатки с использованием методов конечных элементов. // Металлы. – 2004.– №4. – С. 36–40. 9. Ершов С.В. Метод построения математических моделей процессов продольной прокатки с использованием конечных элементов и точным выполнением условия несжимаемости. // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2005. – № 11. –С.18 – 21. 10. Ершов С.В. Построение моделей течения металла при прокатке профилей с использованием МКЭ, локальной системы координат элементов и вариационного уравнения Лагранжа. // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2006. – № 1. – С.31 – 35. 11. Илюкович Б.М., Ершов С.В., Штода М.Н. Математическая модель процесса прокатки углового профиля в черновом калибре // «Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні». Тематичний збірник наукових праць. – Краматорськ. – 2003. – С.184–188. 12. Целиков А.И., Гришков А.И. Теория прокатки. – М.: Металлургия, 1970. – 358с. 13. Злотников М.И. Производство плющеной ленты. – М.: Металлургиздат, 1951. – 114с. Статья рекомендована к печати: Ответственный редактор раздела «Прокатное производство» канд.техн.наук И.Ю.Приходько рецензент канд.техн.наук Л.Г.Тубольцев С.М.Жучков, К.Ю.Ключніков, О.П.Лохматов, І.В.Сікачина, Ю.С.Галенко, Ю.М.Беклемешев, Л.П.Баришева Розробка основних підходів до проектування параметрів процесу плющення сталевих стрічок широкого розмірного сортаменту методом «прокатка–волочіння» Метою роботи є розробка основних підходів до проектування технологічних схем процесу плющення–волочіння профілів стрічкового типу широкого розмірного сортаменту. Розроблено засоби математичного моделювання процесу плющення, що дало змогу спроектувати технологічні схеми виробництва профілів стрічкового типу. Розрахунково–аналітичні дослідження виконано методом моделювання за допомогою кінцево–елементної моделі.

Разработка основных подходов к проектированию параметров процесса плющения стальных лент широкого размерного сортамента методом «прокатка–волочение»

Репозитарії

Схожі ресурси