Элементы теории процесса

Методом верхнеграничной оценки определена оптимальная геометрия сечения прокатываемых деталей при поперечной прокатке, обеспечивающая минимальную энергию формообразования. Установлено влияние деформационного упрочнения металла на геометрические параметры заготовки.








Численно построенены cтатически и кинематически корректные поля линий скольжения при поперечной прокатке бесконечного цилиндра плоскими плитами при центрированном деформационном поле (при степенях обжатия >1,025). Определены значения напряжений и деформаций в пластической области. Решения учитывают разрывы скоростей течения на границах жестких и пластических областей.







Построенены статически корректные поля линий скольжения при малых степенях обжатия   <1,025, когда деформации в сечении цилиндра не проникают на ось и реализуется местное поле очага деформации. Рассмотрен вариант, когда напряжения на контакте распределены неравномерно.








Предложена новая схема геометрии поперечного сечения деформируемого цилиндра при поперечной прокатке бесконечного цилиндра тремя валками. Методом верхнеграничной оценки с помощью последовательных приближений геометрических параметров сечения цилиндрического тела определена истинная геометрия контактных и свободных поверхностей для предложенной схемы. Рассчитаны усилия прокатки, построенены неравноугольные статически корректные поля линий скольжения.

 

Рассмотрена поперечная прокатка трубы, когда толщина стенки трубы недостаточна и в сечении Б-Б возникает пластический шарнир, вследствии чего труба теряет устойчивость и прокатка прекращается. Определена методом верхнеграничной оценки минимальная толщина трубы при которой образуется пластический шарнир и начинается смятие.

 

Разработан метод расчета вероятности вскрытия полости в деформируемом металле. Распределение пластичности исходных материалов соответствует закону нормального распределения Гаусса.










Ресурс пластичности определен оригинальным экспериментальным методом поперечной прокатки плоского диска, вырезанного из изделия, полученного поперечно-клиновой прокаткой. Метод позволяет с высокой точностью определить какая часть пластических свойств материала была израсходована при определенных условиях поперечно-клиновой прокатки.







Рассмотрены модели вязкого разрушения металлов при пластическом деформировании, в том числе при поперечной прокатке. Деформируемость металлов и сплавов представляет собой поверхность в координатах степень интенсивности сдвига в зависимости от первого инварианта тензора напряжений и корня кубического из третьего инварианта девиатора напряжений. Показано, что традиционно применяемая диаграмма пластичности является частным случаем поверхности деформируемости.









Осуществлено моделирование процесса поперечной прокатки методом конечных элементов с использованием пакетов инженерного анализа ANSYS и LS-DYNA. Компьютерная модель процесса поперечной прокатки учитывает многофакторность условий и характеристик, зависимых от граничных контактных условий, теплового режима, материала заготовки, влияющих в свою очередь на напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры, которые лимитируют устойчивое протекание процессов поперечной прокатки, в т.ч. вскрытие осевой полости.
 

Создана многофакторная компьютерная модель поперечно-клиновой прокатки. Решены задачи управления пространственным развитием процесса пластического формообразования для различных технологических процессов поперечно-клиновой прокатки.
Разработанная компьютерная модель позволяет проводить анализ с учетом различных особенностей геометрической конфигурации клиньев, их размеров, материала заготовок и закономерностей их формообразования, не прибегая к непосредственному изготовлению изделия.
Моделирование позволило повысить эффективность процесса за счет наиболее полного использования ресурса пластических свойств металлов и сплавов.