Донбасская государственная машиностроительная академия. Технологическим процессом изготовления порошковых электродных лент для наплавки предусматривается операция уплотнения сердечника в оболочке путём прокатки в

Технологическим процессом изготовления порошковых электродных лент для наплавки предусматривается операция уплотнения сердечника в оболочке путём прокатки в двухвалковой клети. Именно по мере реализации процесса прокатки порошковая лента приобретает требуемые геометрические соотношения и показатели относительной плотности ее шихтовой составляющей.

Для оптимизации режимов обжатия разработана одномерная математическая модель напряжено-деформированного состояния в очаге деформации, отличительной особенностью которой является учет реального характера распределения по длине очага деформации геометрических параметров, условий контактного трения и относительной плотности композиции шихты сердечника порошковой электродной ленты, а также возможности пластической деформации оболочки.

Реализация разработанной модели доказала, что к основным технологическим параметрам, которые позволяют влиять на результирующую плотность сердечника и энергосиловые параметры процесса, принадлежат степень деформации порошковой ленты, материал оболочки и радиус рабочих валков. Так, с ростом степени обжатия наблюдается увеличение относительной плотности сердечника и энергосиловых параметров процесса.

Для снижения трудоемкости количественной реализации при расчете основных параметров процесса была разработана регрессионная модель, которую можно применять во время решения многовариантных задач, которыми, в частности, есть задачи оптимизационного плана и задачи имитационного моделирования. Выполнено автоматизированное проектирование процесса изготовления порошковой электродной ленты, в результате которого получены уравнения, которые позволяют определять исходные параметры процесса в зависимости от заданного типоразмера электрода.

С применением метода Монте-Карло разработана имитационная модель процесса изготовления порошковой ленты, которая позволяет прогнозировать основные показатели ее качества в зависимости от оптимальных технологических режимов. Установлено, что на величину коэффициента вариации результирующей толщины сердечника приблизительно одинаковое влияние имеет и величина коэффициента вариации исходной толщины порошкового сердечника, и вариация его исходной относительной плотности, а вариация исходной толщины оболочки на этот коэффициент влияет несущественно. Вариация исходных параметров процесса изготовления порошковой электродной ленты в двухвалковой клети стана играет существенную роль как в формировании показателей качества готовых электродов, так и энергосиловых параметров процесса. Следовательно, разработка мероприятий, направленных на обеспечение стабильности режима обжатия, позволяет получать порошковые электродные ленты с заданными показателями качества с точки зрения точности геометрических и физико-механических характеристик в пределах партии одного номинального типоразмера.

С применением количественного рекуррентного решения конечно-разностной формы условий статического равновесия определенного элементарного объема очага деформации, а также с использованием элементов теории планирования экспериментов и теории исследования операций разработан комплекс математических моделей и программных средств для автоматизированного расчета и проектирования технологии процесса изготовления порошковой электродной ленты, которые учитывают особенности действующей технологической схемы и требования, которые выдвигаются к качеству готовой порошковой электродной ленты.

 

МОДЕЛЮВАННЯ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ ІНСТРУМЕНТА ДЛЯ ТАНГЕНЦІЙНОГО ОБКОЧУВАННЯ КОНІЧНИХ ГОРЛОВИН НА ТРУБАХ

Скиба С.В., керівник доц. Паламарчук В.О.

Донбаська державна машинобудівна академія (м. Краматорськ)

Тангенційне обкочування інструментом тертя є високопродуктивним металозберігаючим технологічним процесом. Під час обкочування трубна заготівка, що обертається навколо своєї вісі, деформується інструментом, який має змінний профіль, рухається перпендикулярно вісі обертання заготівки і виконує послідовне деформування кінця заготівки до заданої форми. Робоча поверхня інструмента побудована виходячи з умови плавного повороту (по довжині інструменту) дотичної до твірної готового виробу [1].

Раніше нами запропонований алгоритм побудови робочої поверхні для обкочування конічних горловин на трубах за допомогою системи поверхневого проектування Delcam PowerSHAPE [2].

Для оцінки точності побудови поверхні в середовищі DelcamPowerSHAPE були отримані аналітичні залежності для опису робочої поверхні інструмента для обкочування конічних горловин.

(1)

,

,L – довжина інструменту.

На основі цих формул в середовищі MicrosoftExel були обчислені точні координати точок на досліджуваній поверхні (рис1а). Масив координат точок, отриманий при цьому, записується у файл, який за спеціальним алгоритмом передається беспосередньо у САD – систему, де і виконується побудова поверхні інструменту (рис.1б).

 

а) б)

 

Рис.1 Досліджувані поверхні:

а) – поверхня, побудована за формулами (1) в середовищі MicrosoftExel, б) – поверхня інструменту, побудована в середовищі Delcam PowerSHAPE, координати формуючої частини якої отриманi ззовні за спеціальним алгоритмом.

Література:

1. Середа В.Г.Проектирование рабочей поверхности инструмента для тангенциальной обкатки труб с использованием ЭВМ / В.Г. Середа, В.А. Паламарчук, Е.В Горбач // Обработка материалов давлением. Сб. научных трудов, Краматорск: ДГМА – 2010. – № 3. с. 89-93.

2 Горбач Е.В. Особенности проектирования инструмента для тангенциальной обкатки конических горловин / Горбач Е.В. Паламарчук В.А., Скиба С.В. // Naukova przestrzen Europy-2011, 07-15 kwietnia 2011 roku Vol 24 Techniczne nauki, Przemysl, Nauka I studia, 2011, 80 str, s 49-51

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПЕРЕСУВАННЯ АЛЮМІНІЄВО-МАГНІЄВИХ ПРОФІЛІВ ЗІ ЗМІННОЮ ТОВЩИНОЮ ШАРІВ У ПОДОВЖНЬОМУ НАПРЯМКУ

Андреєв А.К., керівник проф. Головко О.М.

Національна металургійна академія України

 

У даній роботі представлено дослідження процесу пресування біметалевих профілів з алюмінієвого та магнієвого сплавів з метою дослідження впливу геометрії інструменту та температурно-швидкісних параметрів на якість алюмінієво-магнієвого прутка.

Цільовими функціями в даній роботі є:

– співвідношення розмірів шарів у поперечному перерізі і поздовжньому напрямку;

– механічні властивості біметалевих прес-виробів.

Змінний параметр для проведення експериментів – кількість прутків: 2, 3 та 4. Звідси коефіцієнт плакування відповідно для першої заготовки становитиме 0,1; для другої – 0,15; для третьої – 0,2.

Постійними параметрами є:

– діаметр алюмінієвої заготовки 40 мм;

– діаметр магнієвого сердечника 9 мм;

– діаметр каналу матриці, дорівнює 9 мм;

– кут конусності матриці, становить 90^oC;

Застосування зазначеної композиції дозволяє знизити масу прес-виробів в порівнянні з алюмінієм і підвищити їх корозійну стійкість в порівнянні з магнієвим сплавом. Міцність цієї композиції при стисненні не поступається міцності матеріалів їх компонентів, а ймовірне порушення контакту шарів відбувається при відносних деформаціях, що перевищують рівень при стисненні розглянутих магнієвих сплавів. Високі значення опору вигину, стиснення і розтягування дозволять використовувати зазначені композиції як важко навантажених елементів конструкції.

 

 

МІНІМІЗАЦІЯ ЕНЕРГОСИЛОВИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ ПРЕСУВАННЯ АРМОВАНИХ ПРОФІЛІВ З АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

Асмолкова О.А. Керівник проф. Головко О.М.

Національна металургійна академія України

 

Біметалеві композити мають у своєму складі матеріали, технологічні властивості яких поступаються властивостям біметалу. Саме тому використання біметалів є актуальним у наш час. Дана робота присвячена мінімізація енергосилових параметрів процеса пресування армованих профілів з алюмінієвих сплавів. Розглянуті методи розрахунку силових параметрів процеса пресування профілів з алюмінієвих та магнієвих сплавів.

Алюмінієвий сплав має краще співвідношення маси та міцності ніж сталь. Саме тому він користується великим попитом на ринку. До його характеристик також відноситься висока корозійна стійкість. Недоліком алюмінієвих сплавів з високою корозійною стійкістю являється невелика міцність. Натомість магнієві сплави мають достатньо велику міцність та жорсткість при малій вазі, але вони не корозійно стійкі. Тож у роботі розглянуто армування алюмінію саме магніем.

У даній роботі проведено аналіз та мінімізація енергосилових параметрів процеса пресування армованих профілів з алюмінієвих сплавів. Невелика міцність алюмінієвого сплаву була скомпенсована додаванням магнієвого наповнювача. Досліджено не тільки мінімізація енергосилових параметрів, а також розподілення шарів алюмінію та магнію. Проведено комп’ютерне моделювання данного процесу.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ДЕФОРМАЦІЙНО-ШВИДКІСНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОКАТКИ ТРУБ В БЕЗПЕРЕРВНИХ ОПРАВОЧНИХ СТАНАХ НА ЗНОС ІНСТРУМЕНТУ

Дробот С.О. Керівник доц. Панюшкін М.Є.

Національна металургійна академія України

 

Основною причиною заміною валків безперервного оправочного стану є абразивний знос і в окремих випадках викришування частинок металу поверхні калібру. Можна розуміти, що величина абразивного зносу пропорційна роботі сил тертя на даній ділянці поверхні. За розподілом роботи сил тертя по периметру калібру можна судити про характер зносу. Зношування валків умовно поділяється на три основних види: абразивный знос, знос при неточній настройці положень валків на вісь прокатки та знос при зміщенні клеті відносно вісі прокатки.

Метою роботи є зменшення зносу валків безперервного стану за рахунок вдосконалення налагодження валків на стенді, а також встановлення обладнання для видалення окалини.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТОВЩИНИ ПІДКАТУ НА ВЛАСТИВОСТІ ХОЛОДНОКАТАНОГО ПРОКАТУ

Калінкіна К.С. Керівник проф. Василев Я.Д.

Національна металургійна академія України

 

Наданий аналіз властивостей холоднокатаного прокату, який має місце у виробництві «Запорожсталь» в залежності від товщини гарячекатаного підкату.

Приведені кількісні дані про механічні, пластичні та технологічні властивості холоднокатаного прокату різної товщини.

Встановлено, що зі зменшенням товщини гарячекатаного підкату пластичні та технологічні властивості холоднокатаного прокату погіршуються, а його властивості міцності покращуються.

В умовах «Запорожсталь» отримання холоднокатаного прокату із задовільними властивостями досягається при використанні гарячекатаного підкату товщиною більше 3 мм. Таким чином, для покращення рівня властивостей холоднокатаного прокату запропоновано використовувати підкат збільшеної товщини. Це пов’язано з деяким збільшенням витрати енергії при холодній прокатці, однак при цьому досягається підвищення продуктивності НШСГП 1680 на 50-60 тис. т/рік. Тому, таке технічне рішення представляє собою технологічно та економічно обґрунтованим та доцільним.

 

МОДЕЛЮВАННЯ ТА РОЗРОБКА ПРОЦЕСУ ПРЕСУВАННЯ БІМЕТАЛЕВИХ АЛЮМІНІЄВО-МАГНІВИХ ТРУБ

Кузьмін А.С. Керівник проф. Головко О.М.

Національна металургійна академія України

 

За останнє десятиріччя в машинобудуванні зростає потреба у конструкціях, які мають не тільки високу міцність, але й невелику масу. Перспективним рішенням поставленого завдання є використання біметалевих алюмінієво-магнієвих композицій, у яких зовнішній шар віконна з корозійностійкого алюмінієвого сплаву, а внутрішній – з магнієвого сплаву, базуючись на тому, що серед конструкційних сплавів магнієві сплави мають високу питому міцність при високих значеннях відносного подовження. Використання вказаної композиції дозволить знизити масу прес-виробів у порівнянні з алюмінієм, та підвищити їх корозійну стійкість у порівнянні з магнієвими сплавами.

Процес пресування був досліджений різними дослідницькими інститутами. З них виділяють роботи Перліна, Райтбарга, Гільденгорда, Мюллера, Чепурко та Остренко.

Дану композицію рекомендується проводити методом прямого пресування. К перевагам цього методу слід віднести можливість ви користування вихідних заготовок відносно малої довжини, простоту підготовки їх контактних поверхонь та короткостроковість процесу, що дозволяє виконувати деформацію в оптимальному температурному інтервалі.

При сумісному пресуванні вищевказаних сплавів необхідно звернути увагу на те, що при даних умовах активно протікає дифузія на контакті двох шарів, що може призвести до створення крихкої інтерметалевої ß-фази Al₂Mg₃ при температурі 437°С, присутність якої на контакті двох шарів може призвести до погіршення зв’язку між ними. Також, недоліком процесу є нерівномірне розподілення слоїв за довжиною прес-виробу. З метою дослідити зміну зв’язку між шарами при пресуванні, викується моделювання цього процесу.

У дипломній роботі проводиться розрахунок та моделювання технології виробництва біметалевих алюмінієво-магнієвих труб. Розрахунок включає в себе визначення складу біметалу та підбір необхідного інструменту та процесу обробки.

Моделювання проводиться за допомогою програми Forge 3D, що дозволяє моделювати процеси ОМТ з високою точністю.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ КІНЦЯ ГАРЯЧОЇ ДЕФОРМАЦІЇ ПРИ ПРОКАТЦІ ШТАБ НА БЕЗПЕРЕРВНОМУ СТАНІ 1680 ВАТ «ЗАПОРІЖСТАЛЬ»

Моляренко П. А.; керівник доц. Коноводов Д. В.

Національна металургійна академія України

 

При гарячій прокатці тонких штаб на безперервних станах механічні властивості продукції, що виробляється, значною мірою залежать від кінцевої температури деформації. Температура кінця гарячої деформації на безперервному стані залежіть від низки факторів: прийнятого режиму деформації в чорновій та чистовій групах клітей, швидкісного режиму, умов охолодження розкату та ін.

Метою даної роботи є дослідження впливу факторів прокатки на температуру кінця гарячої деформації на безперервному стані 1680 ВАТ «Запоріжсталь». В роботі обґрунтована методика розрахунку режимів деформації та зміни температури при гарячій прокатці на стані 1680. Досліджено вплив товщини вихідної заготовки, швидкості прокатки та кінцевої товщини штаби на температурні умови гарячої деформації на безперервному стані. Зроблено висновки про вплив вищевказаних факторів на температуру кінця гарячої прокатки на безперервному стані 1680 ВАТ «Запоріжсталь».

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЇ ГАРЯЧОЇ ПРОКАТКИ НА ВЛАСТИВОСТІ ПІДКАТУ ДЛЯ СТАНІВ ХОЛОДНОЇ ПРОКАТКИ

Сабарня М.Є. Керівник проф. Василев Я.Д.

Національна металургійна академія України

 

З впровадженням та широким розповсюдженням ЛПА змінився сортамент станів холодної прокатки в бік зменшення товщини. Це призвело до відповідних змін товщини підкату. Тому дослідження, спрямованні на визначення оптимальної товщини та визначення рівня властивостей підкату є актуальними.

Найважливішим параметром технології виробництва холоднокатаних штаб є товщина гарячекатаного підкату. Товщина і властивості гарячекатаного підкату визначають не тільки комплекс властивостей і параметри точності холоднокатаного прокату, але й впливають на ефективність процесів гарячої і холодної прокатки і техніко-економічні показники роботи станів гарячої і холодної прокатки

Встановлено, що для отримання сприятливої дрібнозернистої рівномірної структурі металу (підкату) низьковуглецевої сталі її прокатку необхідно закінчувати при , а змотування в рулон при , відносне обтиснення в останній кліті ШСГП – перебуває в межах (відносне обтиснення в передостанній кліті безперервної групи не повинне перевищувати 25%, а в останній 10÷15%).

На даний момент відсутня оптимальна технологія для виробництва гарячекатаного підкату для станів холодної прокатки.

Показана доцільність використання на існуючих станах холодної прокатки підкату більшої товщини.

 

ОСОБЛИВОСТІ ПРОЦЕСУ ПРЕСУВАННЯ БІМЕТАЛЕВИХ ПРОФІЛІВ З АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ СЕРІЇ 6ХХХ ТА 7ХХХ

Третяк О.Ю. Керівник проф. Головко О.М.

Національна металургійна академія України

 

Робота присвячена дослідженню особливостей процесу пресування біметалевих профілів з алюмінієвих сплавів серії 6ххх та 7ххх. Біметали широко застосовуються, адже тенденція до зменшення ваги деталей машин та елементів конструкцій зі збереженням якісних механічних властивостей та корозійної стійкості тепер практично стає необхідністю.

У даній роботі розглянуто як відбувається формозміна шарів металу при пресуванні біметалевих профілів з алюмінієвих сплавів серії 6ххх та 7ххх. Готовій профіль представляє собою пруток у 9 мм, де товщина плакуючого шару складає близько 1 мм. Діаметр заготовки з алюмінію 7ххх, що э основним шаром, складає 22-30 мм, а товщина плакуючого шару складатиме 10-18 мм. У моделюванні було використано матриці з різними кутами нахилу зварної камери 30-60º. Експерименти та моделювання показали потрібні параметри заготовок та матриці, що разом сприяють отриманню якісної біметалевої продукції. Також крім геометричних показників були дослідженні такі параметри як температура нагріву заготовки та швидкість пресування, що можуть негативно вплинути на один із шарів біметалу.

Так біметалева продукція, що складається з твердого основного шару алюмінію серії 7ххх, покритого корозійностійким плакуючим шаром алюмінію серії 6ххх, має більш якісні у процесі експлуатації технологічні характеристики ніж дані сплави, взяті окремо.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕМПЕРАТУРНИХ РЕЖИМІВ ПРОКАТКИ СТАЛІ НА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОКАТУ

Чепаченко І. В., керівник доц. Самсоненко А. А.

Національна металургійна академія України

 

В останні десятиліття різко зросли вимоги до механічних і технологічних властивостей низьколегованих сталей, які використовуються у зварних конструкціях. Це призвело до необхідності подальшої розробки технологій що дозволяють збільшити рівень механічних властивостей матеріалів. Однією з таких технологій є контрольована прокатка. Дослідженням цього процесу присвячені роботи багатьох дослідників, наприклад В. І. Погоржельського.

Контрольована прокатка являє собою різновид процесу високотемпературної термомеханічної обробки сталей і сплавів, що характеризується регламентованими, залежно від хімічного складу, умовами нагріву металу, температурними й деформаційними параметрами процесу та заданих режимів охолодження металу на різних стадіях пластичної обробки, результатом чого є одержання структури, при якій збільшується міцність і в'язкість металу. Ця технологія дозволяє одержувати оптимальні сполучення властивостей міцності і в'язкості готового прокату без використання термічної обробки та при більш низькій витраті дефіцитних легуючих добавок.

По суті, контрольована прокатка — оптимізований нагрів та прокатка, що забезпечують одержання дрібного феритного зерна в результаті двох механізмів, – через дрібні рекристалізовані аустенітні зерна, утворені при гарячій прокатці в інтервалі середніх температур, і через деформацію аустеніту нижче температури рекристалізації, що посилює зародження феритних зерен.

 

ПОЗДОВЖНЯ РІЗНОСТІННІСТЬ ПРИ ГАРЯЧІЙ ПІЛЬГЕРНІЙ ПРОКАТЦІ ТРУБ

Гаврюшов О.А., керівник доц. Постний В.О.

Національна металургійна академія України

При прокатці труб на пілігримовому стані утворюється поздовжня різностінність, яка характеризується різницею значень середньої товщини стінки по довжині труби.

На різностінність впливають такі фактори, як: початкова температура гільзи, конусність дорна та його температурне розширення, геометричні розміри труби, марка сталі труби, що прокатується, режими деформації (калібровка пілігримових валків, швидкість їх обертання, величина подачі), твердість системи «валки - натискний пристрій - пільгеркліть».

Прокатку труб у пілігримовому стані ведуть на дорнах довжиною 4-5 м з конусністю 1-2 мм. Конусність дорнів є необхідною для вільного переміщення труби в процесі прокатки, однак вона приводить до утворення поздовжньої різностінності на трубах. Дослідження поздовжньої різностінності труб, прокатаних на агрегаті 5-12^// на дорнах конусністю 1,5; 1,0; 0,5 мм, дозволили встановити, що вона зростає із ростом конусності, і при конусності дорнів 1,0 і 1,5 мм поздовжня різностінність труб Æ219×7 мм сягає 8,5 і 16%, відповідно, що становить 31 і 58 % від поля допуску для цих труб за ДСТ 8732.

Дослідами П.Т. Ємельяненка встановлено, що товщина стінки за ходом пілігримового кроку (пілігримової відстані) зменшується як по вершині, так і по випуску калібру, сягаючи мінімуму в місці закінчення поліруючої ділянки, а потім знову починає збільшуватися в зоні дії «вихідної» частини калібру.

Різностінність труб є меншою при прокатці у валках максимального діаметра з гострим бойком і малими кутами випуску калібру в поліруючій ділянці (20-25˚).

Поздовжня різностінність труб на ТПА 5 – 12^// «ІНТЕРПАЙП НТЗ» становить після пілігримового стана близько 1,0 мм.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ НА СТІЙКІСТЬ ЧОРНОВИХ КАЛІБРІВ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КРАНОВИХ РЕЙОК В УМОВАХ СТАНУ 800 ПАТ «ЄВРАЗ–ДМЗ ІМ. ПЕТРОВСЬКОГО» ПРИ ПРОКАТЦІ КРАНОВИХ РЕЙОК КР100

Василевська Ю.В., керівник ас. Ремез О.А.

Національна металургійна академія України

 

В роботі представлені проблеми сучасної металургії пов’язані з зносом прокатних валків, які в свою чергу впливають на точність прокатаних виробів. Досліджується вплив технологічних параметрів на стійкість чорнових калібрів при виробництві кранових рейок. Розглядаються аналогічні проблеми на інших підприємствах та проаналізовані. Проводиться комп’ютерне моделювання зносу валка для калібрів чорнової кліті стану 800 ПАТ «ЄВРАЗ – ДМЗ ім. Петровського» з метою підвищення зносостійкості валків чорнової кліті при прокатці кранових рейок. На даному етапі експериментальні дослідження показали різні фактори прокатки,які впливають на зносостійкість валків.

Метою роботи є визначення впливу факторів прокатки на знос валків.