Трехмерное моделирование установки вертикального литья и деформации металла как важный этап подготовки технологического процесса производства металлоизделий

Ланкина С.В., Саликов С.Р., Лушников Н.Ю.,

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

 

The work is aimed at the design and analysis of possible structural schemes of the working stand of setup for the implementation of the combined process of continuous casting and deformation of the metal through the use of parametric modeling based on the CAD-system T-Flex.

Технологический процесс получения металлоизделий на установке вертикального литья и деформации металла (УВЛДМ) относится к совмещенным металлургическим процессам, то есть процессам, объединяющим в одном устройстве традиционные технологии непрерывного литья и обработки металлов давлением. Основной особенностью процесса получения металлоизделий с применением УВЛДМ является то, что начало формоизменения металла по высоте кристаллизатора за один технологический цикл происходит в твердожидком состоянии, а калибрование (придание окончательной геометрии требуемого поперечного сечения металлоизделия) - в твердом состоянии с большими степенями деформации (до 0,9). Деформирование материала металлоизделия в твердожидком состоянии способствует удалению (вытеснению) жидкой фазы из кристаллизующегося металла, что позволяет управлять структурой металла, который поступает в калибрующую зону кристаллизатора.

Из-за сложности конструкции и кинематики составного кристаллизатора возникают большие трудности, связанные с проектированием и анализом возможных вариантов конструктивных схем рабочей клети УВЛДМ. Для устранения этого недостатка предложено использование параметрического моделирования на базе CAD-системы T-Flex, которое позволяет провести адекватный анализ различных конструктивных схем и избежать принципиальных ошибок при проектировании.

При построении 3D модели были учтены как конструктивные параметры, определяющие кинематику устройства и его геометрические характеристики, так и технологические параметры, определяющие режимы работы устройства. Численные значения этих параметров были заданы в виде констант или в параметрическом виде на этапе создания 3D модели устройства. Далее были указаны зависимости между размерами отдельных деталей сборки и выполнена сборка устройства в целом (цв. вкл. 19. рис.19.3). Затем модель подвергалась тепловому, динамическому и статическому анализу с помощью модуля «T-FLEX Анализ».

В результате проведенных исследований построена на базе CAD-системы T-Flex параметрическая модель УВЛДМ, которая позволила провести адекватный анализ конструктивных схем устройства и выбрать оптимальный вариант конструкции УВЛДМ.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМАЦИИ

ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Краморов А.В.,

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

 

The research is related to the field of material deformation process and is directed to the study of the process of the deformation of porous of materials.

В настоящее время в автотранспортной, аэрокосмической, нефтехимической и других областях промышленности получили широкое распространение различные пористые материалы. К ним относятся порошковые, гранулированные, вспененные металлы и неметаллы. Столь широкое распространение пористых материалов потребовало исследования и разработки технологических процессов и операций их обработки, в частности процессов обработки давлением.

Теоретическое описание процесса деформации пористых материалов сопряжено с рядом трудностей, связанных с неоднозначной зависимостью многих величин процесса от параметров и характера пористости (размер, ориентация, открытость пор, дисперсность материала). В связи с этим был проведен ряд натурных экспериментов, целью которых являлось определение закономерностей процесса деформирования и уплотнения пористых материалов, а также разработка системы оценки влияния пористости на деформационные свойства пористых материалов.

Исследования проводились на специально изготовленном стенде. Стенд представляет собой штамп специальной конструкции с набором датчиков, высокоскоростную видеокамеру и нагружающее устройство. В штампе реализованы условия плоской деформации.

Образцы (рисунок 1) в виде прямоугольных пластин с размерами сторон 8×150×300 мм изготавливали из пластичных материалов. Пористость моделировалась с помощью специальных отверстий выполненных в теле образца. Диаметры отверстий-пор варьировались в диапазоне от 2 до 20 мм. Пористость образцов определяли из следующего соотношения:

где – единичный объем пор в образце, м³; – объем образца, м³.

Во время экспериментов получали цифровое изображение процесса деформирования и с помощью датчиков фиксировали такие параметры, как температура, усилие деформирования и механические напряжения.

Рисунок 1. Образцы с различным характером пористости:

а – образец с нормальным распределением пор; б – образец с распределением пор в «шахматном» порядке; в – образец со смешанным распределением пор различного диаметра.

Из анализа цифрового изображения, методом корреляции изображений, получены данные о распространении в пористых образцах фронта уплотнения. Анализ проводился с помощью программы Image Pro Plus 6.0.

Сведения об авторах

James Pitt, Honorary Visiting Fellow at the University of York, Department of Education, the Strategy Director – Design, Engineering and Science at the Ellen MacArthur Foundation., The University of York, York, UK

Kumai Yudai, Ube national college of technology 1^st grader of the advanced course, Ube, Japan.

Okafuji Akiyoshi, Advanced Course of Chemical and Biological Engineering, Ube National College of Technology, Japan.

Аистова Татьяна Борисовна, преподаватель рисунка, живописи и композиции высшей категории, МОУК ДОД «Детская художественная школа», г. Комсомольск-на-Амуре.

Анашкина Елена Владимировна, учитель технологии в начальной школе МОУ СОШ№ 32, г. Комсомольск-на-Амуре.

асланова Елена Сергеевна, к.п.н., доцент кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Бавыкина Вера Александровна, директор молодежного имидж-центра «Пигмалион», ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Баранчук Марина Михайловна, заместитель директора по учебно-воспитательной работе МОУ СОШ № 15, г. Комсомольск-на-Амуре.

Белов Евгений Иванович, к.т.н., доцент кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Береснева Елена Николаевна, заведующая сектором народного искусства МУК «Музей изобразительных искусств», г.Комсомольск-на-Амуре.

Берестенникова Марина Владимировна, аспирант кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Бобрович Виталий Иосифович, учитель технологии МОУ СОШ №5, г. Комсомольск-на-Амуре.

Веклич Светлана Николаевна, к.п.н., доцент кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Верхотурова Ирина Александровна, старший преподаватель кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г. Комсомольск-на-Амуре.

Гончарова Анастасия Владимировна, преподаватель высшей квалификационной категории МОУК ДОД «Детская художественная школа», г. Комсомольск-на-Амуре.

Горбунова Лидия Степановна, преподаватель специальных дисциплин, КГБОУ НПО «Профессиональный (авиастроительный) лицей №2», г. Комсомольск-на-Амуре.

Горохова Ирина Федоровна, учитель технологии 1 категории МОУ гимназия №9, г. Комсомольск-на-Амуре.

Гребенщикова Алина Александровна, студентка факультета технологии, экономики, дизайна ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре

Девицын Юрий Викторович, учитель технологии МОУ СОШ №15, г.Комсомольск-на-Амуре.

Дегтяренко Виктор Михайлович, к.п.н., доцент кафедры теории и методики технологического образования ФГБОУ ВПО «АмГПГУ», г.Комсомольск-на-Амуре.

Дружинин Геннадий Михайлович, учитель технологии МОУ СОШ № 34, г. Комсомольск-на-Амуре.

Евгеньева Мария Борисовна, учитель технологии МОУ СОШ №18, г. Комсомольск-на-Амуре.

Захарова Галина Александровна, учитель высшей квалификационной категории, учитель черчения и ИЗО МОУ СОШ № 6, г.Комсомольск-на-Амуре.