CC BY
12
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. Материал поступил в редакцию 20.09.2012.
N. S. Sembayev, G. B. Uakhanova
Problems and prospects of the rolling mills' development. Methods of improving the quality of products
Pavlodar State University after S. Toraigyrov, Pavlodar.
Material received on 20.09.12.
В данной статье рассматривается вопрос о проблемах повышения качества и новых технологий изделий прокатных станов.
This article discusses the problems of quality improvement and the new technologies of rolling mills products.
ЭОЖ 84.07.4
Н. С. СЕМБАЕВ, Г. Б. УАХАНОВА
ЦИЛИНДРЛ1П1Ш1НД1 Ж¥МЫС БЕТ1 БАР АСПАПТА СОЗЫМДАУ КЕЗ1НДЕ ДАЙЫНДАМАДА^Ы КЕРНЕУЛ1 ДЕФОРМАЦИЯЛАН^АН КУЙД1ШЕКТ1 ЭЛЕМЕНТТЕР ЭД1С1МЕН САНДЬЩ МОДЕЛЬДЕУ
Мацалада цuлuндрлi пiшiндi жумыс беmi бар аспапты созымдау кезтде дайындамадагы кернеулi деформацияланган куйде шектi элгменттер эдамен сандыц модельдеу.
Тепс, ойылFан жэне аралас соадыштармен соFудын белгШ сулбалары деформация ошаFында макроаFындарды бас^арудын жэне жылжымалы деформациянын дамуынын мYмкiндiктерiн шектейдь Оны кенейту шекаралыщ шарттарды езгерту ар^ылы MYMKrn, яFни дайындама мен сырт^ы тYЙiстiру шекараларын Yйлестiретiн технологиялыщ куралдын пiшiнi ар^ылы: турасызыщты, турасызыщты емес, ойыс жэне шы^ынкы айма^тар.
Дайындама мен куралдын тYЙiсетiн nrarni бойынша эр тYрлi жазы^ты^тарынын езара орналасуы перендикулярлы немесе оларFа бурыш астында болса да беру фронтынын жазыщты^ы елшем мен баFыты
82
бiр калыпты да жылжымалы да деформацияныц пластикалык металл аFыныныц макроаFындарын баскару мYмкiндiкгiн кецейтедi [1].
Сондыктан соFудын оптималды технологиясы мен дайындамада КДК колайлы жаFдай жасау Yшiн цилиндрлi жумыс бетл Yстiнгi жэне астынFы соккыштары бар YзартуFа арналFан курал YсынылFан (сурет 1).
в)
Сурет 1 - YзартуFа арнаетан курал а - узартудын бастапкы кезенi; в - узартудын сонFы кезенi
YзартуFа арнажан курал ею соккыш 1 жвне 2, терт пилиндрлi жумыс беттен 5 жвне 6, олар соккыштардын жартылай пилиндрлi уяшыктарында орналаскан, терт туырдан 3 жвне 4. Yстщri жвне астыщы пилиндрлi жумыс белене тют косылыстар жвне жетектер аркылы 7 жвне 8, тфек 9 косылган, ал пилиндрлiк жумыс беттершщ ездерi мойынпрек аркылы туFырларFа бектлган.
ДеформацияланFан дайындамалар келесiдей тэртiп бойынша жасалады. Дайындаманы 10 соккыштармен Yстщri 1 жвне астынFы 2 цилиндрлж жумыс беттерi арасында орналастырады 5 жвне 6. Траверс баспаFы теменге карай козFалFанда соккыштардын цилиндрлi беттерiмен дайындама пластикалык деформацияланады. Сонымен катар ттст косылыс пен жетек кемепмен тiрек 9 Yстiнгi жвне астыщы цилиндрлiк жумыс беттерiн айналмалы козFалтады.
КДК дайындамасын узарту YPДiсi математикалык модельдеу кезкарасымен аныктаушы параметрлердiн саны ете кеп жвне всер ету мiнезi вр тYрлi болгандьщтан курдт YPДiс болып саналады. Yзартудын карапайым турлгр1не де есептщ тузу койылымы интегралды-дифференциалды тендеулерге вкелзд, ал оларды шешу аналитикалык турде мYмкiн емес. Алайда, каз1рп уакытта осындай есептердi шешу Yшiн нвтижелi-элементтi сараптау ешмдервде колданFан нвтижелiк элементтер вдiсi кен колданылады. БаFдарламалык енiмдерiнiн
83
нэтижет-элементп сараптамасыныц кешбасшысы болып металдарды кысыммен ендеудеп YPДiстердi есептеуге арналган MSC.SuperForge багдарламасы. Есептеу нэтижелершщ дэлдт жэне сору жэне калыптау YPДiстерiн компьютерлiк модельдеу уштн MSC.SuperForge багдарламасын колдану тшмдшп Жапония, АКШ жэне ЕС елдергнщ еверкэсгптгк кешбасшы компаниялардын Sumitomo Heavy Industries, Ford, BMW, Toyota Motor Co жэне DENSO тэшрибеа айкын дэлел болып табылады.
Цилиндрлi жумыс бегл куралда узарту YPДiсi карастырылады. Келемдi КДК зерттеу тапсырмасы - дайындамаларды узарту Yрдiсiнде тYЙiспелконтактiлi, серпiмдi созылмалы, сызыкты емес, деформациялаудын температуралык режимiн есепке алу жэне келемдi орын ауыстыру мен деформация. Куралдын бiр жYрiсi кезiндегi дайындамадагы КДК мен температуралык аймакты есептеу кажет.
Согылма дегенiмiз - Ш60х300 мм елшемдi цилиндр. Дайындама материалы ретшде алюминий коспасы алынган Д16 деформациялау температуралык диапазоны 300 - 450 оС жэне механикалык касиеттерi: шлу модулi 70000 МПа, Пуансон коэффициент 0,4 жэне тыгыздыгы 2,67 г/см3. Дайындаманын пластикалык материалын модельдеуге Джонсон-Куктын серпiмдi созылмалы моделi тандалган.
MSC.SuperForge-те куралдар абсолюттi катан кYЙiнде кабылданады жэне тек кана жылуетюзпштж жэне жылу беру, ягни Yлестi жылуетюзпштж, Yлестi жылу сыйымдылык жэне тыгыздык кеншге алынган ал механикалык касиеттер кенiлге алынбайды. К^урал материалына автоматты H13 коспасы бекiтiледi. Бул материал Yшiн тыгыздык пен жылулык касиеттер автоматты тYPДе бекiтiледi. Куралдын цилиндрлi жумыс бетiнiн радиусi 90 мм.
Дайындаманын деформацияланатын материалы мен катан курал арасындагы езара эрекет контакт^ беттер аркылы модельденедi, олар дайындама бет мен контактiлi бет арасындагы контакт^ шарттарды бейнелейдi. Модельдеу Yрдiсiнде контакт шарттары материал деформациясы мен курал козгалысын бейнелеп Yнемi езгерш отырады, ал ол енделiп отырган дайындама материалы мен курал арасындагы сыргуды модельдеуге мYмкiндiк бередi. Дайындама мен курал арасындагы контакт Кулон бойынша модельденген, YЙкелiс коэффициентi 0,3 деп алынган.
Согудагы температуралык режим курал, дайындама мен коршаган ортанын езара жылу алмасуы мен металл деформациясы есебшен пайда болатын жылулык эффектiден турады. Жылу жеткiзу коршаган ортамен конвективтi, сэулелi жэне дайындама мен курал арасында контакт болганда iске асады. Узарту YPДiсi дайындаманын температурасы 400о С болганда юке асады. Куралдын бастапкы температурасын 200С тен деп санаймыз.
^уралдыц Yшeлшемдi геометриялык Yлгiсi CAD Inventor баFдарламасында жасалFан жэне CAE MSC.SuperForge баFдарламасына импорттелген. ^урал мен соFылманыц ecenTiK сулбасы 2 суретте керсетшген. Симметрии бойынша дайындама мен coFy блогыныц 1/4 бвлт Fана карастырылады, сурет 3.
Сурет 2 - KYPaл мен соFЫлмaныц есептiк сYлбaсы
Сурет 3 - K^YPan мен соFЫлмaныц симметрия жaзыктыктaры
4 суретте кeрсетiлген дайындама мен куралдыц нэгижельэлементи моделiн жасаFан кезде Yшeлшемдi денелерге колданылатын Yшeлшемдi кeлемдi CTETRA (тeрттYЙiндi тетраэдр) элемент колдаетан сурет 5. Курал мен дайындама моделше 2518 элемент жэне 3180 тYЙiн колдаетан. Yрдiстi есептеуге тактiлi жиiлiгi 3,4 ГГц жэне оперативт жады 2 Гбайт Pentium Duo компьютершде 24 мин уакыт кеттi.
Сурет 4 - Нетижельэлементл модель
Сурет 5 - CTETRA нетижелi элемент
85
6, 7, 8 суреттерде металдьщ дайындамада аFу жылдамды^ы, тYЙiстiрiлген кысым, температуралык аймак, эквивалент кернеу мен деформациялардыц таралуы бейнеленген.
Сандык модельдеудщ нетижелерi непзшде, алынды: Yстщri жене асты^ы айналмалы цилиндрлi беттердi YзартуFа колдану соFылмаларда ойык-шыFьщкы беттерсiз алюминий дайындамаларын алуFа мYмкiндiк бередi, яFни ШFылманьщ бет тегiс (баска кYPылFыларда бетiн тепстеу^ кажет етпейдi) болады, ол Yзартудыц внiмдiлiгiн арттырады.
КYPделi козFалысты ^ры^ыларды колдану, ягни айналмалы козFалысты кысу нетижесшде тегiс беттi жене дел влшемдi гсгалмаларды аламыз.
¥зартудыц бастапкы кезiнде эквивалент™ кернеулер мен деформация дайындама мен ^ралдыц контактiлi аймактарында локализацияланады (6 жене 7, а жене э суреттерi);
ТYтас кысуды жоFарылату дайындаманыц орталык бвлiгiнде эквивалент кернеу мен деформациялардыц жоFарылауына екеледi (сурет 6 жене 7, б, в);
¥зарту YPДiсiнде деформацияныц локализациялану аймаFында температура жоFарылайды (сурет 8);
Цилиндрлi жYмыс беттi кYPалда Yзарту кезiнде жылжу деформация дережесi (жинакталFан деформация) таралу бойымен дайындаманыц кимасы бойынша бiркелкi таралады.
а) 20 %
э) 40%
86
б) 6O % в) SO %
CypeT 6 - Дайындамада эквивалент KepHe^ÍH таpалyыныц бейнеС
а) 20 %
э) 40 %
б) 60 % в) 80 % CypeT 7 - Дайындамада эквивалент™ дeфоpмациялаpдьщ таpалyыныц бейнеС
87
а) 20 %
э) 40 %
б) 60 % в) 80 % Сурет 8 - Дайындамада температуральщ аймактыц таралуыныц бейнесi
Осылайша, цилиндрлi жумыс беттi куралда узарту кезшде кернер деформацияланFан кYЙдi деформацияланатын дайындаманыц кимасы бойынша бiркелкi таралады, яFни КДК «жумсак», ал жылжу деформация дэрежеа бiркелкi таралады. Осыныц бэрi алынатын согылмалардыц сапасын арттырады.
ЭДЕБИЕТТЕР Т1З1М1
1 Антощенков, Ю. М. Расчет процессов ковки. - М. : Машиностроение, 2001 - 240 с.
2 Устройство для протяжки. С.А. Машеков, Н.С. Сембаев. - Патент № 21687. Опубл. 15.09.2009, бюл № 9. - 2 с: ил.
3 Полухин, П. И., Горелик, С. С., Воронцов, В. К. Физические основы пластической деформации. - М. : Металлургия, 1982. - 584 с.
4 Охрименко, Я. М., Тюрин, В. А. Теория процессов ковки. - М. : Высшая школа, 1977. - 299 с.
5 Сторожев, М. В., Попов, Е. А. Теория обработки металлов. - М. : Машиностроение, 1977. - 423 с.
С. Торайгыров атындагы Павлодар мемлекеттк университет^ Павлодар к.
Материал 20.09.12 баспага тYстi.
Н. С. Сембаев, Г. Б. Уаханова
Иинструмент с цилиндровой стройной поверхностью во время близкого расстояния при деформационном состоянии под напряжением способом ограниченных элементов численного моделирования
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. Материал поступил в редакцию 20.09.2012.
N. S. Sembayev, G. B. Uakhanova
Numerical simulation by the VAT workpiecefinite elements' method during broaching in a tool with a cylindrical working shape
Pavlodar State University after S. Toraigyrov, Pavlodar.
Material received on 20.09.12.
Мацалада цилиндрл1 nimrndi жумыс 6emi бар аспапты созымдау кезтде дайындамадагы кeрнeулi деформацияланган куйде meKmi элементтер одгсгмен сандыц модельдеу
In the paper the numerical simulation by the VAT workpiecefinite elements' method during broaching in a tool with a cylindrical working shape has been researched.
УДК 64.075
Р. И. СЕРЖАНОВ, А. Н. ЖАКУПОВ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БЕСШОВНЫХ ТРУБ
В статье представлены результаты математического моделирования процесса термической обработки бесшовных труб, определены значимые факторы и получено уравнение регрессии.
89
