Ви є тут

Розробка нової технології штамповки і прокатки коліс діаметром 957 мм на основі удосконалення методів комп'ютерного проектування калібровок.

Автор: 
Хасан Собхі Азіз Сахія
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U005118
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ, СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ДЕФОРМАЦИИ И СИЛЫ ПРИ
ШТАМПОВКЕ
КОЛЕСНЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ КОЛЕС Ж957 ММ
Выбранное направление исследований подчинено разработке формул для расчета
степени выполнения обода по высоте, его гребня, ступицы, положения нейтральной
линии в диске, а также соответствующей при этом силы штамповки колесных
заготовок с гребнем из заготовок, у которых уже частично сформованы обод и
ступица. Причем разработки относятся, в первую очередь, к колесным заготовкам,
которые необходимы для последующей прокатки колес Ж957 мм. Такие колеса могут
быть, во-первых, с плоскоконическим диском (они эксплуатируются в Украине и
России уже более полувека) и с криволинейным диском (экспериментальные колеса).
Основной задачей при этом является создание математической модели указанного
процесса штамповки, необходимой для реализации возможности оперативного
(мгновенного) расчета параметров новой технологии в процессе разработок
калибровок, которые, как известно, всегда сопряжены с рядом перерасчетов.
2.1. Моделирование формоизменения металла и силы при штамповке колесных
заготовок для колес Ж957мм
В условиях промышленного производства колес Ж957 мм в Украине (ОАО «НТЗ») и
России (ОАО «ВМЗ») новая технология штамповки колесных заготовок не освоена. В
условия ОАО «НТМК» (Россия) после проведения коренной реконструкции
оборудования, начиная с 2005г., штамповка колесных заготовок с предварительной
перед прокаткой формовкой гребня находится в стадии освоения. Вместе с тем,
заготовки с частично подготовленными ободом и ступицей на ОАО «НТМК» тоже не
используются. Поэтому выполнить проверку новых моделей путем
опытно-промышленных исследований затруднительно. В связи с этим, их
адекватность будет проверена по отношению к данным, полученным при
использовании программ, базирующихся на конечно-элементном моделировании
процессов ОМД. Даже на современных компьютерных комплексах данные программы для
решения указанных выше задач требуют значительных затрат времени, которые могут
исчисляться десятками минут и часами. Кроме этого, дополнительно, методика
разработки формул будет обоснована путем выполнения физических
экспериментальных исследований в процессе штамповки колесных заготовок по
существующей технологии.
2.1.1. Планируемый эксперимент по разработке формул расчета степени заполнения
металлом штампов в зонах обода, ступицы и соответствующей силы при штамповке
колесных заготовок без гребня по существующей технологии. Настоящие
исследования направлены на разработку методики выполнения планируемого
расчетного эксперимента, непосредственно его планирование, реализацию и
разработку математических моделей.
Методика выполнения планируемого эксперимента. Для колес Ж957 мм, применительно
как к существующей технологии штамповки колесных заготовок без гребня, так и к
указанной выше новой технологии, планируемый расчетный эксперимент будет
выполнен в зависимости от двух факторов (см. рис.1.2): ; (здесь - глубина
внедрения пуансона или фигурной плиты; – высота заготовки с пресса силой 50 МН;
– толщина диска в колесной заготовке; – текущая толщина диска колесной
заготовки в процессе ее штамповки). Первый фактор является относительной
глубиной внедрения пуансона в заготовку на прессе силой 50 МН. По существу, он
нормирует распределение металла, направляемого в зону обода и ступицы. Второй
фактор определяет степень деформации диска колесной заготовки в процессе ее
формовки. Так отношение , равное единице, соответствует последнему моменту
времени штамповки колесной заготовки. Другие факторы, такие как марка стали,
температура металла, коэффициент трения, технологический зазор между заготовкой
и формовочным кольцом, скорость опускания верхнего штампа и другие не
варьируются. Все они берутся соответствующими тем, которые имеют место на
формовочном прессе силой 100 МН. Естественно, что для указанных условий
штамповки колесных заготовок для колес Ж957 мм разработанные модели и будут
применимы. Температура металла для условий формовки на прессе силой 100 МН
взята из используемого на практике интервала (1160 – 1175)°С, равной 1170°С.
Скорость опускания верхнего штампа при реализации рабочего хода равна 0,06
м/с.
В зависимости от указанных выше факторов будут определяться параметры ,
необходимые для анализа формоизменения и силы штамповки. Выбраны два основных
параметра, определяющие степень заполнения металлом обода и ступицы и один
параметр, необходимый для расчета силы штамповки – обобщенный (безразмерный)
коэффициент напряженного состояния . Параметр представляет отношение массы
обода , которую обеспечивает предлагаемая корректировка калибровки, к массе
обода , которая требуется в колесной заготовке. Параметр представляет отношение
массы ступицы , которую обеспечивает предлагаемая корректировка калибровки, к
массе ступицы , которая требуется в колесной заготовке. Дополнительно для
получения более полной картины по формоизменению будут также учтены параметры:
, , , . Они представляют собой отношения площадей и высот , которые
обеспечивает рассматриваемая корректировка калибровки к площадям и высотам ,
которые требуются в колесной заготовке, соответственно, для обода и ступицы.
В ходе выполнения исследований установлено, что линейные уравнения неадекватно
описывают исследуемый процесс. Поэтому выполнено планирование эксперимента по
плану второго порядка. Соответственно указанные выше
параметры находятся как полиномы второй степени
, (2.1)
где – коэффициенты полинома, определяемые при реализации планир