Ви є тут

Кування дископодібних поковок із попередньо сформованим полем деформацій для підвищення технологічної пластичності металу.-

Автор: 
Кузьміна Ольга Михайлівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2007
Артикул:
3407U001869
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ КОВКЕ ДИСКОВИДНЫХ ПОКОВОК ОТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ
2.1 . Методика проведения исследования
2.1.1. Обобщенная модель прогнозирования микроструктуры дисковидных поковок

Предсказание формоизменения металла в результате пластического деформирования в настоящее время не вызывает особых проблем, особенно при наличии мощного математического аппарата метода конечных элементов. Более того, многие программные продукты (например, Marc) позволяют получить и структуру изделия. Заложенные в расчет зависимости для определения размера зерна не афишируются, но в литературе имеются зависимости, которые для этой цели моделируют кинетику процессов рекристаллизации и изменения величины зерна (работы C.M.Sellars, например, [30]). Эти зависимости полуэмпирические, входящие в них коэффициенты различны для разных материалов. Возникает вопрос: нельзя ли использовать существующие данные, например, диаграммы рекристаллизации II рода, для получения распределения размера зерна по сечению деформированной заготовки?
Под диаграммой рекристаллизации [73] понимают зависимость между степенью деформации, величиной зерна и температурой отжига (при холодном деформировании) или температурой нагрева (при горячем деформировании), представленную в трехмерном изображении. При построении таких диаграмм все прочие, кроме степени деформации и температуры отжига (нагрева), факторы, влияющие на размер зерна, предполагаются постоянными.
К числу этих факторов относятся:
а) химический состав (особенно малые количества примесей);
б) вид деформации (прокатка, волочение, прессование и т. д.);
в) скорость деформации;
г) исходную структуру;
д) скорость нагрева;
е) время нагрева.
Поскольку в диаграмме рекристаллизации диаметр зерна - функция степени деформации и температуры нагрева, то естественно объединить расчет диаметра зерна в одном алгоритме с математической моделью процесса горячей деформации. В работе [71] была предложена математическая модель прогнозирования структуры металла после прокатки. В переработанном и дополненном для процессов ковки и объемной штамповки виде она представлена на рис. 2.1. Поскольку качество и структура изделия зависимы от многих параметров процесса, математическая модель должна учесть в общем случае все основные составляющие процесса. Алгоритм включает следующие блоки (выделены пунктирной линией):
* блок учета исходного распределения структур и свойств по объему заготовки;
* блок учета технологии процесса - режима нагрева и подогрева металла, температурно-скоростной режим охлаждения, параметров деформации (степени, скорости, температуры деформации, междеформационной паузы);
* блок прогнозирования микро- и макроструктуры изделия (размер зерна, тип структуры, соотношения фаз).
Реализация этой модели в полном объеме на данный момент в рамках одной диссертационной работы практически невозможна из-за очень большого количества теоретических и экспериментальных исследований. Поэтому его следует рассматривать как возможное направление движения при дальнейшем совершенствовании систем прогнозирования качества в процессах горячей пластической деформации, в частности, процессах ковки и объемной штамповки. Этот алгоритм был опубликован в работе [75]. Данное исследование ограничивается определением влияния основных параметров горячей деформации (ковки) на неравномерность размера зерна для изделий дисковидной формы.
При разработке новых технологий ковки и объемной штамповки серьезное внимание необходимо уделять не только среднему уровню механических и других свойств изделия, но и их распределению по сечению поковки. Как известно, микроструктура металла (размер зерна и его разброс по сечению) напрямую зависят от распределения температурно-скоростных и деформационных параметров. Поэтому интерес представляет исследование неравномерности указанных выше параметров. Поскольку свойства готового изделия в конечном итоге определяются его структурой, то неравномерность температурно-скоростных параметров целесообразно оценивать по неравномерности структуры.

2.1.2. Методика исследования влияния параметров горячей деформации на неравномерность деформации дисковидной поковки (на основе теории факторного эксперимента)

Исследование изменения структуры материала в процессе горячей деформации проводилось на процессе горячей осадки. Этот метод получения различных закономерностей при горячей деформации достаточно широко распространен. В частности, он используется для определения технологической пластичности титана применительно к горячей штамповке и прессованию, поскольку стандартный метод получения этой характеристики не установлен. Напряженное состояние металла при таком методе испытания сходно с напряженным состоянием при операциях ковки и объемной штамповки [76].
Рис. 2. 1. Модель прогнозирования микроструктуры и механических свойств изделий, получаемых процессами ковки и объемной штамповки
Для исследования изменения структуры материала в процессе горячей деформации была выбрана методика полного многофакторного эксперимента [77]. Многофакторная схема позволяет оценить эффект влияния какого-либо фактора по результатам всех опытов. Суть методики состоит в том, что исследуемая система представляется в виде "черного ящика", имеющего входы (независимые переменные) и выходы (зависимые переменные). При этом предполагается или фиксируется связь между входными и выходными параметрами, а далее ставится минимально возможное число экспериментов, по результатам которых строятся и анализируются математические модели. Эти модели связывают входные параметры с выходными. Поскольку вид функции ?, связывающей параметр х с откликом ?, заранее неизвестен, в результате обработки получаются приближенные уравнения функции отклика f, т.к. в опытах получают выборочные оценки выходов y.
В качестве математических моделей чаще всего используют алгебраические полином