Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок Абашкин Виктор Павлович

Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок
<
Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Абашкин Виктор Павлович. Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.16.05 / Абашкин Виктор Павлович; [Место защиты: Моск. ин-т стали и сплавов].- Москва, 2008.- 238 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/1545

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В последние годы в нашей стране и за рубежом вызывают большой интерес задачи получения деталей с высокими механическими свойствами по технологиям, обеспечивающим наиболее рациональное использование материалов и энергоресурсов. Известно, что от 50 до 95% деталей, из которых производятся объекты техники и машиностроения, изготовляются с применением обработки давлением на кузнечно-прессовых машинах. От научно-технического уровня и совершенства кузнечно-штамповочного производства зависят качество, эксплуатационные характеристики всех объектов машиностроения, включая самые ответственные - космические, авиационные, энергетические, оборонные, транспортные и др.

В последние 10-15 лет все больше новых технологий и материалов занимают место в мировом машиностроении. Возрастающее внимание в области обработки металлов давлением уделяется процессам штамповки. Однако традиционная ковочная индустрия с классическими технологиями свободной ковки по-прежнему сохраняет свои позиции. Это объясняется рядом преимуществ ковки по сравнению с другими видами производства поковок, а именно:

  1. Ковка позволяет получить высокое качество металла с повышенными характеристиками пластичности по сравнению с отливками. Кованые детали имеют лучшие физико-механические свойства по сравнению с теми же деталями, полученными в других процессах обработки материалов. Эти преимущества проявляются в большей статической и динамической прочности, лучшем использовании материала. При серийном производстве детали, полученные обработкой давлением, дешевле чем сварные, клепанные или обработанные на металлорежущих станках.

  2. Возможность получать крупные поковки, масса которых исчисляется десятками и даже сотнями тонн, а длина - десятками метров. Получение таких

заготовок с высоким качеством металла другими способами в ряде случаев невозможно или нецелесообразно.

  1. Для изготовления крупных по массе и размерам поковок требуются сравнительно небольшие усилия, так как обработка производится обжатием отдельных небольших участков заготовки, а удельные усилия невелики ввиду свободного течения металла в стороны. В результате требуются прессы и молоты сравнительно небольшой мощности.

  2. Применение универсальных машин и, в особенности, универсального инструмента позволяет резко снизить затраты, связанные с оборудованием и инструментом при изготовлении единичных поковок или небольшого числа одинаковых поковок. В единичном и мелкосерийном производствах свободная ковка в большинстве случаев оказывается экономически более выгодной.

Однако при этом справедливо было бы отметить и недостатки свободной ковки:

  1. Низкая производительность по сравнению с горячей штамповкой. В связи с этим для повышения производительности необходима по возможности как можно более полная механизация процессов ковки.

  2. Большие напуски и припуски, исчисляемые десятками миллиметров при крупных поковках, что влечет значительную последующую механическую обработку. При этом чем сложнее поковка, тем больший требуется напуск для упрощения процесса ковки.

Снизить влияние этих отрицательных моментов и тем самым увеличить значение свободной ковки как отрасли отечественной индустрии возможно было бы внедрением инновационных технологий, принципиально новых методов проектирования и подготовки производства поковок. При этом одними из главных направлений являются компьютерное моделирование технологических процессов и автоматизация их проектирования, которые позволяют с высокой степенью точности и меньшей трудоемкостью решать такие важные задачи, как определение напряженно-деформированного состояния металла в каждой

точке деформируемой заготовки, определять характер и картину течения материала, рассчитывать потребные технологические усилия и др.

Сегодня для математического и компьютерного моделирования процессов пластического течения материала используется множество программных комплексов, учитывающих большое количество параметров и позволяющих рассчитывать главным образом формообразование осесимметричных и плоских поковок. Поскольку в реальных условиях поковки имеют достаточно сложную форму, главными при расчётах являются геометрические параметры.

Интенсивное развитие компьютерной техники даёт возможность получать решение задач такого класса весьма эффективно, в визуальной форме, что в значительной степени облегчает работу конструктора и технолога, позволяя им выбирать оптимальные либо рациональные способы проектирования поковки и инструмента.

Исследование течения металла в процессах ковки плоских заготовок с помощью различных методов моделирования для устранения неравномерности формирования поковок.

ЗАДАЧИ

  1. Анализ используемых методов моделирования процесса ковки для обоснования выбора схемы течения металла и способов автоматизации проектирования технологии производства поковок.

  2. Классификация кованых поковок и анализ проблем формообразования при ковке.

  3. Получение аналитических зависимостей, определяющих картину течения металла и возможность моделирования процесса ковки плоских заготовок с помощью «теории тонкого слоя».

  4. Адаптация программного комплекса PARSHTAMP к решению задач процесса свободной ковки. Компьютерное моделирование распределения линий раздела течения металла по полотну поковки для заготовок с технологиче-

скими выемками разной формы и расположения относительно контура поковки.

  1. Аналоговое моделирование пространственной эпюры контактных давлений с целью получения наглядной картины течения металла и оценки неравномерности формирования поковки.

  2. Экспериментальные исследования формоизменения плоской заготовки с предварительно нанесённой технологической выемкой для различных случаев расположения «жёстких концов» и выработка конкретных рекомендаций по предотвращению неравномерности формирования поковки.

  1. Обоснован выбор системы приёмов решения задач свободной ковки, сочетающий математическое, компьютерное, аналоговое и физическое моделирование.

  2. На основе применения различных способов моделирования разработана методика построения линии раздела течения металла и визуального представления пространственной эпюры контактных давлений для процесса ковки.

  3. Разработан подход к решению задач расчета формообразования плоских заготовок и определению энергосиловых параметров процесса свободной ковки для различных случаев расположения «жёстких концов».

  4. На основе анализа параметров, характеризующих неравномерность формообразования: бочкообразования, формирования выпуклостей, образования углов - научно обоснован подход к оценке неравномерности формообразования поковки, а также применению технологических приёмов, обеспечивающих регулирование течения металла.

  5. Разработанная методика расчёта заполнения технологической выемки применена к процессу ковки плоских заготовок, что позволило определить геометрические параметры рассматриваемых поковок.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

  1. На базе программного комплекса PARSHTAMP-M разработана методика компьютерного моделирования процесса свободной ковки поковок с тонким полотном, которая позволяет сократить трудоёмкость проектирования технологического процесса, повысить качество изделий за счёт снижения неравномерности течения металла.

  2. Разработанная методология даёт возможность прогнозировать возможность образования дефектов и обоснованно выбирать размеры и форму технологических конструктивных элементов, предотвращающих их появление.

  3. Широкое использование различных методов моделирования, в том числе визуального, позволяет получать наглядное решение задач расчёта формообразования поковки и построения пространственной эпюры контактных давлений.

Результаты работы используются в учебном процессе МИСиС и Санкт-Петербургского политехнического университета.

Результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: ежегодной Российской научно-технической конференции «Авиационно-космические технологии» (Воронеж, 2006, 2007, Таруса, 2008), Межвузовской научно-практической конференции «Применение математических методов и компьютерной техники в прикладных задачах» (Москва, 2007), Международной конференции по физическому и численному моделированию процессов обработки материалов (Китай, Чжэнчжоу, 2007), объединенном семинаре кафедр «Инженерная графика» и «Технология и оборудование трубного производства» МИСиС (Москва, май 2008).

Основное содержание диссертации опубликовано в монографии, учебном пособии, 9 научных статьях.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов. Она изложена на 238 страницах машинописного текста, содержит 142 рисунка, 11 таблиц, список использованных источников из 159 наименований, а также 2 приложения.

Похожие диссертации на Моделирование течения металла в процессах ковки плоских заготовок для устранения неравномерности формирования поковок