.

Розвиток теорії прокатки, розробка технології та впровадження тонкостінних профілів зниженої металомісткості у промисловість: Автореф. дис… д-ра тех

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 3517
Скачать документ

ДЕРЖАВНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

ЧИГИРИНСЬКИЙ Валерій Вікторович

УДК 621.771.26.09:658.5

РОЗВИТОК ТЕОРІЇ ПРОКАТКИ, РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ТОНКОСТІННИХ ПРОФІЛІВ ЗНИЖЕНОЇ МЕТАЛОМІСТКОСТІ У ПРОМИСЛОВІСТЬ

Спеціальність 05.03.05 “Процеси та машини обробки тиском”.

АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття вченого ступеня
доктора технічних наук

Дніпропетровськ-1999

Дисертація у вигляді рукопису
Роботу виконано у державній металургійній академії України

Науковий консультант
Заслужений діяч науки і техніки України,
доктор технічних наук, професор
ГРУДЕВ Олександр Петрович
(Дніпропетровська державна металургійна академія України, завідуючий
кафедрою обробки металів тиском, професор);

Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор
ІЛЮКОВИЧ Будимир Михайлович
(Дніпродзержинський державний технічний університет, завідувач кафедрою обробки
металів тиском, професор);

доктор технічних наук, професор
СОКУРЕНКО Віктор Павлович
(Дніпропетровський державний науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут трубної промисловості Міністерства промислової політики України, заступник директора, професор);

доктор технічних наук
ЖУЧКОВ Сергій Михайлович
(Дніпропетровський Інститут чорної металургії ім.З.И.Некрасова Національної академії наук України, завідуючий прокатним відділом).

Провідна організація
Державна інженерна академія Міністерства освіти України, м.Запоріжжя.

Захист відбудеться “20” жовтня 1999 р. в 12.30 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.08.084.02 в державній металургійній академії України за адресою 320635, м.Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці державної металургійної академії україни (320635, м.Дніпропетровськ, пр.Гагаріна, 4)

Автореферат розіслано “20 вересня” 1999 р.

Вчений секретар
Спеціалізованої вченої ради
Д.т.н., професор Комаров О.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Одним з показників роботи господарського комплексу країни, що визначає ефективність промислового виробництва, є металомісткість продукції. Необхідність її використання диктується у значній мірі великими обсягами споживаного металу та випереджаючими темпами розвитку світового машинобудування. Бїльш вигідно забезпечити потребу держави у металі не стільки за рахунок подальшого збільшення його виробництва, скільки завдяки підвищенню якості, більш економному використанню металу. Розробка та впровадження ефективних технічних рішень, не повязаних із значними капітальними витратами, є найважливішим напрямком, що забезпечує економію прокату на всіх стадіях його виробництва та споживання.
На металургійних підприємствах зниження витрат металу визначається багатьма факторами, передусім: виробництвом у звуженому та мінусовому полі допусків, використанням сучасного устаткування і технології, розвитком і удосконаленням сортаменту продукції, за рахунок впровадження економічних видів металопрокату і т.ін. Ефект від створення рівноміцного полегшеного прокату є очевидним, бо 70-85 % його вартості складає вартість металу. Використання профілів зниженої металомісткості дозволяє реально знизити ціну виробу пропорційно зменшення його маси, що збільшує конкурентоздатність продукції.
Існує достатня кількість розробок, спрямованих на удосконалення існую -чого сортаменту, але значний резерв розвитку нових конструкцій економічних профілів прокату не використовується, бо не враховуються технологічні особливості та можливості виробництва.
Нагромаджено великий досвід ефективного застосування металу в вироб-ництві, зниженя металомісткості готових прокатних виробів. Зокрема, на металургійному заводі ім. Петровського велика увага приділяється розробці та впровадженню нових економічних профілів прокату. Багато років тут вироб- ляють основи ободів коліс вантажних автомобілів, автобусів та тролейбусів. Профілі відзначаються складністю форми і дуже високими вимогами, які ставлять до них споживачі стосовно конфігурації, властивостей металу. Прокат- ка ведеться зі спеціальної сталі з підвищеними вимогами щодо вмісту вуглецю, фосфору та сірки. Завод був і є найбїльшим виробником прокату такого типу. Наприкінці 80-х років він поставляв 87 % загального обсягу вироблених ободів у СРСР. Їх питома вага у сортаменті середньосортного стана 550-1 сягала 36,5%. При такій насиченості сортаменту використання економічного металопрокату видається ефективним заходом для народного господарства країни. Освоєння нових профілів типу 228Г і 254Г (тороїдальні посадочні полиці) замість старих забезпечило щорічну економію металу у межах 13,3 тис.тон.
Виробництво профілів ободів коліс завжди повязано із великими втратами, тому освоєння нових видів металопродукції супроводжується погір- шенням технологічних параметрів процесу, що у багатьох випадках негативно позначається на впровадженні високоефективних видів прокату народно- господарського значення. Збільшення зусиль формозмінення, що визначається масою профілю (через температуру), не дозволяє розвязувати нові задачі, пов’язані із впровадженням полегшених ободів коліс. Виникає необхідність створення нових підходів, які дозволили б компенсувати зростання тиску за рахунок напруженого стану в осередку деформації.
Таким чином, дослідження закономірностей пластичної течії в умовах неоднорідної деформації, виявлення технологічних ефектів та особливостей через зусилля прокатки та режими формозмінення у чистових проходах, що визначають форму тонкостінних профілів зниженої металомісткості, є актуальними, мають наукове і практичне значення.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Більшість проведених НДР проходили координацію у головному інституті сортопрокатного виробництва УкрНДІМет і були включені до планів науково-дослідних робіт МЧМ України, металургійних заводів та Дніпропетровського металургійного інституту (нині державна металургійна академія України).
Науково-дослідна робота “Дослідити та розробити нові конструкції профілів прокату і технології їх виробництва в умовах нерівномірної деформації по ширині” (Тема № А824030003) була представлена на Республіканський конкурс кращих НДРовських робіт.
За підсумками даної розробки гарячекатані профілі 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.0В-20-03, 8.5В-20-03 були включені до плану освоєння нової техніки у 1984 ро- ці під назвою “Профілі прокату, гарячекатані фасонні, нові, економічні” як Державне завдання Ради Міністрів СРСР та УРСР з нової техніки № 1.08.4.001. Впроваджені, в ході виконання роботи, вони атестовані на найвищу категорію якості (свідоцтво про атестацію продукції № 605015417 від 31.07.86 р.).
Розроблене технічне рішення, авторське свідоцтво СРСР № 1136863, яке багаторазово брало участь у різних конкурсах з економії металу і відзначено нагородами та дипломом. Постановою Колегії Міністерства чорної металургії УРСР, Президії Українського республіканського комітету профспілки робітників металургійної промисловості та Українського республіканського правління НТТ Чорної металургії № 43/51/3 від 22.03.86 р. винаходу “Обід колеса для пневматичної шини” присуджено друге місце у конкурсі. Крім того, цей винахід є лауреатом Республіканського огляду використання у народному господарстві високоефективних винаходів та раціоналізаторських пропозицій, започаткованого Українською Радою профспілок, Комітетом народного контролю УРСР та редакцією газети “Правда України”, постанова № П-55-4 від 31.03.86 р. Запропонований вище напрямок було включено до Цільової комплексної науково-технічної програми “Метал”, РНЦ 002, затвердженої постановою РМ УРСР від 11.07.86, № 250, автор був персональним розробником та виконавцем завдання 10.01.05.
Мета і задачі дослідження. Виявлення та використання технологічних особливостей та ефектів прокатки в умовах нерівномірної деформації при розробці нових конструкцій профілів автомобілебудування, впровадження їх у промислове виробництво.
Для досягнення поставленої мети необхідно розв’язати низку теоретичних, експериментальних і практичних задач обробки металів тиском, до яких можна віднести:
 аналітичне дослідження особливостей неоднорідної пластичної деформації при плоскій та просторовій течії металу;
 дослідження особливостей просторової течії металу, які враховують поздовжню взаємодію суміжних дільниць штаби;
 визначення аналітичних залежностей між силовими характеристиками взаємодії елементів профілю та кінематикою течії металу в умовах нерівномірної деформації;
 виявлення та аналіз технологічних особливостей прокатки складних профілів при неоднорідній пластичній формозміні;
 експериментальна оцінка впливу кінематики неоднорідної течії металу сильнодеформованого елемента або параметрів хвилеподібної форми елемента на зусилля прокатки;
 розробка нових конструкцій полегшених ободів коліс із хвилеподібною центральною частиною;
 технологічне відпрацювання та експериментальна оцінка нових конструкцій профілів у виробничих умовах.
Наукова новизна одержаних результатів. У роботі запропоновані нові підходи аналітичного розв’язання задач прикладної теорії пластичности, які дозволяють враховувати неоднорідність напружено-деформованого стану металу. Вони виявляють себе в тому, що опір пластичному зсуву для середовища,що зміцнюється, приймається змінним у пластичній зоні. Напруга текучості, що залежить від багатьох факторів, до яких належать хімічний склад, структура, ступінь та швидкість деформації, температура, історія навантаження т.ін., у відповідності до гіпотези єдиної кривої однозначно визначається цими параметрами в умовах не тільки простого напруженого стану, але й складного. Якщо кінематичні характеристики реального осередку деформації неоднорідні, тобто їх розподіл залежить від координат зони пластичної течії, то напруга текучості також неоднорідна і є величиною змінною у цій ділянці. Математичне та фізичне розв’язання плоскої задачі теорії пластичності у замкненому вигляді визначається виключно особливостю даного підходу.
Уведено до розгляду просторовий фактор, який становить собою функціональну залежність опору зсуву від координат осередку деформації, що дозволяє знайти похідні по координатах різних порядків і звести задачі у напругах та швидкостях деформаціїї до однакових неоднорідних диференціальних залежностей у частинних похідних гіперболічного типу. Тригонометричні та експоненціальні заміни змінних спрощують задачу і сприяють визначенню класу функцій, які задовольняють відзначеним диференціальним рівнянням. У підсумку це сприяє вияву впливу технологічних факторів процесу на механічні характеристики оброблюваного металу і відпрацюванню математичної моделі технологічного регулювання їх властивостей.
Просторова задача теорії обробки металів тиском розглядається як сукупність плоских задач відповідних пар координат осередку деформації. Напруги та швидкості деформацій при об’ємній пластичної течії визначаються у вигляді суми складових, які характеризують, з одного боку, плоску деформацію середовища уздовж будь-якої з координатних осей, та, з другого, взаємодію у поздовжньому напрямку суміжних елементів штаби.
Запропоновано розвязання 15-ти рівнянь теорії пластичності.
З позицій результатів обємної задачі одержала подальший розвиток теорія додаткових напруг, яка враховує взаємодію суміжних ділянок деформованої штаби. Залежність останньої від кінематики течії металу в даному проході дозволила ефективно аналізувати процес прокатки складних профілів в умовах нерівномірної деформації. Удосконалено низку положень та розрахункових виразів, які використовуються при калібровці несиметричних профілів. До них належать: моменти сил з боку лінійок та проводок, умови прямолінійного руху штаби в калібрі з боку входу та виходу з осередку деформації, заповнення складного калібру в умовах нерівномірної деформації і температури по перерізу профілю та ін.
Одним з досягнень роботи є виявлення і дослідження нового технологічного ефекту, повязаного із зниженням зусилля прокатки в умовах нерівномірної деформації. Це сприяло створенню технологічного резерву при освоєнні нових видів продукції та реалізації можливостей процесу в самій конструкції профілю. З урахуванням технологічних особливостей прокатки, розроблені профілі ободів коліс, які досліджено у виробничних умовах. Відпрацьована методика, яка повязує масу профілю з параметрами процесу прокатки.
Уперше одержано експериментальні дані, що визначають критичну нерівномірність деформації, пов’язану із усталеністю зовнішніх зон. Це дозволило скоректувати розміри прокатуваних виробів нової конструкції.
Практичне значення отриманих результатів. Робота має теоретичне та практичне значення. Результати теоретичних розробок мають як самостійний, так і чітко зорієнтований напрям, повязаний із прикладним характером роботи. Отримані рішення можна використовувати для розрахунку напружено-деформованого стану металу в обємі і на контакті, при розгляданні задач обробки металів тиском, сприяючи виявленню деяких особливостей формозмінення середовища в умовах неоднорідного деформованого стану.
Теоретичні розробки та експериментальні дослідження виявили технологічний ефект, повязаний із кінематикою течії металу в даному проході в умовах нерівномірного обтиску. Це дозволило повязати конструкцію профілю з технологією його виробництва. Використовуючи результати запропонованих досліджень, були розроблені та випробувані у виробництві нові профілі ободів коліс вантажних автомобілей з хвилеподібною центральною частиною. В умовах металургійного заводу ім. Петровського (м. Дніпропетровськ) та Єнакієвського металургійного заводу були випробувані такі профілі прокату: 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.0В-20-03, 8.5В-20-03, 228Г-020-01, 254Г-020-01, 228Г-020-02, 7.0-20-04, 7.5В-20-04, 8.0В-20-04, 8.5В-20-04, 7.0-20-05, 7.0-20 (двохкомпонентної конструкції). По результатах роботи були освоєні такі види спецпрофілів для автомобілебудування: 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.0В-20-03, 8.5В-20-03, 228Г-020-01, 7.0-20-04, 7.5В-20-04, 8.0В-20-04, 8.5В-20-04 и 7.0-20 (двохкомпонентної конструкції). В останному випадку перші чотири профілі були впроваджені у виробництво, починаючи с 1984 року, дали реальний річний економічним ефект 477,2 тис. крб. Профіль ободу 228Г-020-01 із тороїдальними посадочними полицями був освоєний у 1988 році і впроваджений у 1992 році. Профіль ободу 7.0-20 двохкомпонентної конструкції, типу “розкатна хвиля” був впроваджений у 1991 році, а профіль ободу 8.5В-20-04 пішов у виробництво з 1995 року. Ободи, які прокатуються згідно з технічними умовами, поставлялись та поставляються на колісні заводи України та Росії: Кременчуцький колісний та Челябінський кувально-пресовий заводи. Полегшені колеса використовуються при виробництві автомобілів у Мінську, Кременчуці, Москві (МАЗ, КрАЗ та ЗІЛ).
Особистий внесок здобувача. В усіх теоретичних, експериментальних та практичних розробках використані ідеї автора. У процесі виконання науково-дослідних робіт, результати яких одержані та опубліковані у співавторстві, автор здійснював наукове керівництво, планування лабораторних та виробничих експериментів, аналіз та узагальнення результатів, брав участь у проведенні дос- лідів, розробці нормативно-технічної документації, робочих креслень та розвязанні організаційних питань, повязаних із впровадженням технічних рішень у практику.
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були повідомлені та обговорені на наукових семінарах кафедри обробки металів тиском ДМетАУ і прокатних відділів Інституту чорної металургії НАН України (1991-1999 р.р.); галузевих координаційних нарадах по формуванню планів НДР (1980-1992 р.р.); 3-й Всесоюзній науково-технічній конференції “Теоретичні проблеми прокатного виробництва” (м. Дніпропетровськ) 1980 р.; 4-й Всесоюзній науково-технічній конференції “Теоретичні проблеми прокатного виробництва” (м. Дніпропет- ровськ) 1988 р.; науковому семінарі кафедри опору матеріалів МІСіС, під керівництвом Гуна Г.Я. (м. Москва) 1989 р.; науково- технічний конференції “Теорія і технологія процесів пластичної деформації-96” (м. Москва) 1996 р.;
2-му Міжнародному конгресі прокатників (м. Череповець) 1997 р.; 3-му Міжнародному симпозіумі металургів Хорватії (м. Шибеник) 1998 р.; 2-ій Міжнародній конференції “Теоретичні і технологічні проблеми сталі та деформованого металу ” (м. Кошице ) 1999 р..
Публикації. Зміст роботи опубліковано у 37 наукових статтях та доповідях конференцій. Одержано 11 авторських свідоцтв на винахід.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 7-ми розділів, висновків. Вона викладена на 332 сторінках машинописного тексту, містить 94 ілюстрації, 32 таблиці, список використаних джерел з 295 найменувань, а також 22 додатки.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У ВСТУПІ обгрунтована актуальність роботи, її мета, висвітлені наукові та практичні результати, а також положення, які виносяться на захист.
ОСНОВИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ГАРЯЧЕКАТАНИХ ТОНКОСТІННИХ ПРОФІЛІВ ДЛЯ АВТОМОБІЛЕБУДУВАННЯ
Розглянуто конструкції коліс вантажних автомобілів у динаміці їх розвитку. Визначено один з основних напрямків їх удосконалення, повязаний із зниженням маси коліс різного призначення. Показані шляхи зниження ваги колеса та окремих його деталей. Визначені ділянки перерозподілу металу по перерізу основи ободу, за рахунок яких зменшена металомісткість профілю, отриманого гарячою прокаткою.
Наведено результати технологічних досліджень процесу прокатки гарячекатаних профілів ободів коліс, вивчено деякі особливості їх виробництва.
З аналізу наукових літературних джерел визначені питання, дослідженню яких присвячена ця робота. Їх розв’язання дозволило випробувати у промислових умовах та впровадити в масове виробництво нові конструкції високоефективних профілів для ободів коліс вантажних автомобілів. До них можно віднести:
– виявлення тенденції розвитку конструкцій коліс вантажних автомобілів та окремих деталей, пов’язаних із зниженням ваги;
– удосконалення конструкції основи ободу за рахунок перерозподілу металу по перерізу ;
– визначення впливу маси профілю на технологічні параметрі прокатки;
– визначення впливу кінематики течії металу на параметри процесу в умовах неоднорідної пластичної деформації;
– урахування технологічних особливостей виробництва профілів при проектуванні ободів коліс;
– розробку нових конструкцій полегшених профілів ободів коліс вантажних автомобілів;
– розробку технології прокатки тонкостінних профілів зниженої металомісткості;
– впровадження нових конструкцій у промисловість.
У цьому звязку виникають питання, повязані із теоретичними та експериментальними дослідженнями неоднорідного напружено-деформованого стану середовища, виявлення ефектів, які можна використати при проектуванні тонкостінних профілів ободів коліс зниженої металомісткості.
Неоднорідність пластичної деформації, яка супроводжує всі реальні способи обробки металів тиском в умовах складного напруженого стану,значною мірою, визначає технологічні параметри виробництва і за заданих умов дозволяє впливати на процес. Дослідження, повязані із цим ефектом, сприяють виявлен- ню особливостей прокатки профілів складної форми, застосуванню їх для оптимізації режимів деформування та проектування нових конструкцій профілів.
При розвязанні даної проблеми були використані фундаментальні положення математичної та прикладної теорії пластичності (теорія обробки металів тиском), теорії прокатки профілів складної форми, теорії калібровки, теорії пружності, методи математичної статистики.
Результати експериментальних досліджень отримані в лабораторних та виробничих умовах металургійної академії України та металургійного заводу ім. Петровського.

РОЗ’ЯЗАННЯ ПЛОСКОЇ ЗАДАЧІ ТЕОРІЇ ПЛАСТИЧНОСТІ
НАПІВОБЕРНЕНИМ МЕТОДОМ
Дослідження напруженого стану в реальному процесі обробки металів тиском повязано із вивченням неоднорідності пластичної деформації в зоні обтиску. У середовища, що зміцнюється, розподіл інтенсивності дотичних напруг в об’єми та на контакті,неравномірний, тобто
. (1)
Розглянуто шість рівнянь теорії пластичності. Перші три-рівняння рівноваги та умова пластичності-трансформовано у відоме диференціальне рівняння виду
з розвязувальною функцією . Другі три-рівняння зв’язку, нестисливості та нерозривності де величина, що визначається координатами осередку деформації та розв’язанням задачі в напругах.
Для виразу (3) невідомою функцією є поздовжня швидкість деформації .
Особливістю даної задачі є те, що рівняння (2) и (3) з урахуванням виразу (1) розв’язані без будь-яких спрощень. Для забезпечення єдиності розв’язання задано граничні умови по напругах та швидкостях деформації у вигляді

, .

Математична модель середовища, що зміцнюється

.

Для розв’язання диференціальних рівняннь (2) і (3) використано метод
заміни змінних
, . (4)
Шукані вирази мають вигляд
, , (10)

де ,
.
Формули для визначені як

Функції можуть мати й інший вигляд, який визначається умовами зада- чі. Необхідно відзначити, що задоволення граничних умов, напруг та швидкостей деформації в обємі тіла досягається підбором постійних величин та функцій, що входять в отримані рішення. Використано напівобернений метод розв’язання задач теорії пластичності, який широко вживається в дослідженнях.
Розв’язання для швидкостей деформацій

,

(12)
.

Вирази (12) задовольняють рівнянню сумісності швидкостей деформацій.Інтенсивності дотичних напруг і швидкостей деформації зсуву мають вигляд
, .
Завдяки тому, що у вирази для і входять однакові змінні, має місце залежність
.
Це визначає модель середовища,що зміцнюється.Аналогічним способом розв’язується плоска задача і для циліндричних координат.
Змнінні визначаються граничними та очевидними умовами осередку деформації.
У загальному вигляді дотичні напруги та лінійні швидкості деформацій є
,

(15)
.

З урахуванням першого виразу (15) визначені нормальні напруги
,

(16)
,

де ,
.

Показано, що . Змінні (15) та (16) задовольняють умові пластичності.
Розрахунки показали, що отримані залежності якісно та кількісно правильно враховують зміни напружено-деформованого стану в об’ємі та на контакті при різних процесах обробки металів тиском, включаючи осадку, реагують на технологічні фактори виробництва.
РОЗВЯЗАННЯ ПРОСТОРОВОЇ ЗАДАЧІ ТЕОРІЇ ПЛАСТИЧНОСТІ
Розвязання просторової задачі представлено як суперпозицію розвязань плоских задач у відповідних координатах. Це дозволило визначити його як суму складових, що характеризують, з одного боку, пластичне формозмінення штаби вздовж однієї з осей, а з другого – взаємодію суміжних ділянок у відповідному напрямку.
Розглянуто 15 рівнянь просторової задачі теорії пластичності, які включають 3 рівняння рівноваги, 6 рівнянь сумісності швидкостей деформацій, еквівалентних 6-ти геометричним рівнянням, 6 фізичніх рівнянь зв’язку. Зазначенним вище диференціальним та алгебраїчним залежностям відповідають 15 невідомих. Для контролю використані умови або вирази, які спрощують розв’язання. Це вирази інтенсивності дотичних напруг та швидкостей деформації зсуву, умова нестискаємості.
Граничні умови по напругах
, ,
по зсувним швидкостям деформацій
, .
Задана поздовжня взаємодія суміжних дільниць штаби: кінематично-однаковою поздовжньою швидкістю деформації по ширині штаби, по силових характеристиках – умовою рівноваги сил, які діють з боку осередку деформації, лінійок та проводок на зовнішні зони.
Для визначення дотичних напруг одержано три диференціальні рівняння другого порядку в частинних похідних. Розв’язання пропонуються у вигляді
, , . (18)
Шляхом підстановки (18) у диференціальні рівняння та вводу нових змінних
, , ,
отримані функціональні залежності дотичних напруг від координат осередку деформації, тобто
,
, (19)
.

Для проекції швидкостей
, , .
Компоненти тензорів напруг (19), (20) та швидкостей деформацій (21), (22) задовольняють 15-ти рівнянням просторової задачі теорії пластичності та граничним умовам. Це дозволяє рекомендувати їх для розрахунку напружено-деформованого стану металу в осередку деформації і для оцінки взаємодії суміжних елементів штаби у поздовжньому напрямку та їх впливу на кинематичні та силові параметри процесу прокатки.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПОЗДОВЖНЬОЇ ВЗАЄМОДІЇ
РІЗНООБТИСКУВАНИХ ДІЛЬНИЦЬ ШТАБИ НА ПАРАМЕТРИ ПРОЦЕСУ ПРОКАТКИ
Рішення (19) – (22) враховують взаємодію суміжних дільніць штаби, яка проявляє себе у додаткових напругах або напругах зрізу.
Використовуючи підходи, запропоновані у просторової задачі, розглянуто рівняння рівноваги у прирощеннях напруг. При цьому дотичні напруги, які визначаються поздовжньою взаємодією суміжних відрізків штаби, мають вигляд
.
Після інтегрування рівнянь рівноваги та урахування кінематичних параметрів поздовжньої взаємодії одержані значення додаткових напруг та відповідних до них швидкостей деформацій
Залежності (23) та (24) на відміну від (25) враховують розподіл додаткових напруг в осередку деформації, що вписується в концепцію об’ємної задачі. Вони входять як складові у вирази для розрахунку напруг та швидкостей деформацій.
Особливостю одержаних залежностей є те, що вони визначають низку важливих параметрів процесу, пов’язаних із нерівномірним обтиском по ширині.
Це моменти сил з боку лінійок та проводок
,
,
, (26)
,

умови прямолінійного руху штаби при нерівномірнім обтиску по ширині
, ,

(27)
, ,

значення середньої швидкості поздовжньої деформації

. (28)

Вираз (28) визначає значення середньої поздовжньої швидкості деформації, яка залежить не тільки від обтиску по ширині штаби, але й від температури кожної частини профілю.

Запропоновані підходи дозволили ефективно проаналізувати процес прокатки з точки зору нерівномірності деформації по виявленню особливостей виробництва складних за формою виробів та їх використання в конструкціях профілів зниженої металомісткості. Показано вплив поздовжньої взаємодії елементів профілю на зусилля прокатки, за рахунок зміни величини та знаку додаткових напруг, а саме
.
Змінна більше там, де більше напруга текучості та коефіцієнт подпору . Невеликим змінам різниці можуть відповідати істотні зміни в елементі з більшим обтиском та меншою товщиною. Значним змінам різниці можуть відповідати невеликі зміни в елементах з меншим обтиском та більшою товщиною. Прокатка в умовах нерівномірного обтиску по ширині показала, що повне зусилля знижується при реалізації поперечної деформації елемента, який зазнає значного обтиску, у відношенні до зусилля прокатки з вихідною нерівномірностю. Це пов’язане із різною зміною зусилля прокатки в елементах більшого та меншого формозмінення. Вплив на поздовжню швидкість деформації (через розширення), тобто ( див.(28)) змінює величину додаткової напруги. Залежності від силових параметрів даного елементу зміна додаткових напруг сприяє різному зросту та зниженню контактних тисків у суміжних частинах штаби. У цьому випадку зниження зусилля прокатки в елементі, що зазнає сильної деформації, відбувається в більшій мірі, ніж зростання зусилля в зоні профілю, який зазнає меншого обтиску.
Відносне зусилля прокатки визначається коефіцієнтом поперечної деформації елемента , що зазначає сильної деформації, та іншими факторами, тобто
,
де повне зусилля прокатки при різних коефіцієнтах ;
повне зусилля прокатки, яке відповідає =1;
ширина хвилеподібної центральної частини профілю;
ширина циліндричної частини профілю;
t – температура центрального елемента;
коефіцієнт тертя;
площа поперечного перетину центрального елемента на виході;
площа профілю на виході з осередку деформації.
Із збільшенням коефіцієнта відношення зменьшується. Проведені дослідження підтверджені експериментальними даними.
В межах старої конструкції профілю значна зміна ширини можлива за рахунок нерівномірного обтиску по висоті та ширині штаби. Зміщені виступи верхього та нижнього валків, “розрізаючи” метал, деформують його у поперечнім напрямку, створюючи хвилеподібну форму. В даному випадку поперечну пластичну течію металу замінено пластичним зсувом окремих дільниць профілю. Це дозволило за рахунок кінематики течії металу одержати відзначений вище ефект у чистовому калібрі та нову форму центральної частини ободу зниженої металомісткості.

РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ НОВИХ КОНСТРУКЦІЙ
ТОНКОСТІННИХ ПРОФІЛІВ ОБОДІВ КОЛІС
ВАНТАЖНИХ АВТОМОБІЛІВ
Проведені теоретичні та експериментальні дослідження процесу деформації в умовах неоднорідної пластичної течії визначили ефект, повязаний із зниженням зусилля прокатки при заданій кінематиці течії металу. Це сприяло створенню технологічного резерву, необхідного при освоєнні нових конструкцій профілів ободів зниженої металомісткості.
Використання хвилеподібної форми центральної частини ободу забезпечило не тільки стабільний процес прокатки, але й зниження маси за рахунок виїмок “синусоїд”,порівняно з серійним профілем. Розроблено нові конструкції гарячекатаних профілів ободів коліс вантажних автомобілів різного призначення. Узгоджено робочі креслення та нормативно-технічну документацію основ ободів коліс із хвилеподібною центральною частиною. У виробничих умовах випробувані на технологічність нові конструкції профілів ободів коліс різного призначення. Після багаторазових дослідних прокаток профілі для основ ободів коліс вантажних автомобілів 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.0В-20-03 та 8.5В-20-03 були упроваджені на металургійному заводі ім. Петровського.
Тензометричні випробування показали, що хвилеподібна форма центральної частини, хоч і змінює характер розподілу поперечних та кільцевих напруг по ширині, але не впливає на міцнісні характеристики ободу. Дослідження, проведені на нових профілях, та успішні експлуатаційні випробування дозволили розробити та впровадити на Кременчуцькому колісному та Челябінському кувально-пресовому заводах колеса для вантажних автомобілів меншої ваги.
Для особливотонкостіних профілів ободів було випробувано нову конструкцію хвилеподібної форми з циліндричними дільницями постійної товщини (КАМАЗ-5320). В умовах Єнакиєвського металургійного заводу було випробувано технологію виробництва, а на Заїнському автоагрегатному заводі одержані дослідні колеса, які пройшли успішні випробування.
Для профілів з тороїдальними посадочними полицями запропоновано нові конструкції профілів ободів, які дозволяють зменшити масу та поліпшити їх монтажні якості (профіль 228Г-020-01). Після кількох дослідних прокаток та узгодження необхідної документації профіль 228Г-020-01був впроваджений у виробництво.
Випробована нова конструкція посадочної полиці профілю з хвилеподібною центральною частиною (228Г-020-02). Дослідження показали, що “носок” борта шини надійно закріплений щоб запобігти радіальним переміщенням. Це дозволяє відмовитись від використання коштовної обідної стрічки.
В умовах станів 550-1 та 550-2 металургійного заводу ім. Петровського були випробувані конструкції профілів коліс 4-ої серії типу “розкатна хвиля”. У цій серії використано той самий технологічний ефект, але з меншою товщиною центральної частини та іншими параметрами “синусоїди”. Це трохи змінило технологію одержання ободу колеса. У процесі завивки профілю одержана в поперечнім напрямку рівна центральна частина. Успішні виробничі випробування в умовах металургійного та колісного заводів, узгоджені та затверджені необхідні документи дозволили освоїти профіль 8.5В-20-04, який використовується у вантажних колесах різних автомобілів (КрАЗ, МАЗ).
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПРОКАТКИ ПОЛЕГШЕНИХ ПРОФІЛІВ НОВОЇ КОНСТРУКЦІЇ
Зниження маси профілю значною мірою погіршує параметри процесу прокатки, що викликає необхідність дослідження впливу цього чинника на технологію виробництва, вибору оптимальної маси нових профілів з урахуванням особливостей їх прокатки.
Зниження маси ободу в центральному елементі збільшує різнотовщинність профілю по ширині, знижує температуру кінця прокатки, що було відзначено на початку роботи.
Значний перепад товщини приводить до збільшення нерівномірності обтиску по ширині, включаючи і чистові проходи. При даній схемі деформування це змінює напружений стан в окремих елементах, сприяючи зросту зусилля прокатки. Крім цього, тонкостінний відрізок (елемент) штаби, що зазнає сильної деформації, прокатуваний в умовах додаткового поздовжнього підпору, втрачає сталість на виході з осередку деформації.
Падіння температури профілю сприяє зростанню тиску на валки, що не тільки збільшує завантаження двигуна, але й негативно позначається на одержанні профілю по товщині у заданих допусках.
У першому випадку необхідно знати припустиму нерівномірність дефор- мації і фактори, що її визначають, з метою уникнення такого недоліку, як “хвиля” на виході з осередку деформації, в другому – оптимальну масу профілю, яка не не впливає на завантаження двигуна та можливість його одержання у процесі виробництва.
Втрата сталості супроводжується поздовжнім або поперечним вигином і повязана з дією стискаючих напруг. При прокатці в зоні більшого обтиску зявляються додаткові напруги стиску, які діють на зовнішні зони штаби. Величина цих напруг залежить від різниці , яка визначається нерівномірністю обтиску по ширині та співвідношенням площ між зонами різної деформації. Із збільшенням нерівномірності деформації збільшується поздовжня взаємодія суміжних елементів штаби, тобто різниця . До того ж вказана різниця визначається . Чим більше поперечна площа k-того елемента, тим вагомішою у виразі (28) видається , тим менше різниця , а отже і величина додаткових напруг. На лабораторному стані 210 було проведено дослідження процесу прокатки в умовах нерівномірного по ширині обтиску. Виявлено режими формозмінення штаби, за яких центральна частина штаби, що зазнає сильного обтиску на виході з осередку деформації, втрачає сталість. Показано, що критична нерівномірність деформації визначається не тільки відносними розмірами висоти штаби, але й відносною шириною елемента штаби, що зазнає сильної деформації. Збільшення ширини при такій нерівномірності обтиску дозволяє запобігти утворення “хвилі” на виході з осередку деформації. Скоректовано розміри полотна шириною, що стабілізувало процес прокатки ободів 4-ї серії. Одержані результати представлені у вигляді графіків, що визначають залежність критичної нерівномірності, при якій втрачается сталість зовнішніх зон, від ширини відрізка штаби,що зазнає сильної деформації, та товщини штаби.
Проведено дослідження енергосилових параметрів прокатки ободів коліс 3-ї серії. Експериментальними даними підтверджено вплив маси профілю на технологічні фактори виробництва, відзначено: зниження температури кінця прокатки, зріст зусилля, погіршення умов одержання профілю по товщині. Аналіз результатів показав, що тиск металу на валки визначається обтиском та температурою штаби. На широких профілях, де технологічні можливості прокатки є мінімальними, процес можливий при зниженні обтиску у чистовому проході. На нових профілях зафіксовано значне зниження зусилля у чистовому калібрі, де формується центральний елемент хвилеподібної форми. Це підтверджує високі технологічні можливості запропонованих конструкцій.

Обробка експериментальних даних дозволила одержати низку очевидних математичних виразів для профілів ободів 3-ї серії. У сьомому проході залежність зусилля прокатки та температури має вигляд
7.0-20-03 ,

(29)

8.5В-20-03 ,

температури та коефіцієнта плеча момента
7.0-20-03

(30)
8.5В-20-03

Із зниженням маси профілю падає температура кінця прокатки, збільшується зусилля (29). Згідно із (30) зменшується коефіцієнт плеча момента. Момент прокатки визначається величинами і , які протилежним чином залежать від температури штаби. Вплив останьої на момент визначається тим, який із параметрів за даних умов має більший вплив. Використовуючи вирази (29) і (30), а також одержані в результаті математичної обробки даних формули для
профілів
7.0-20-03 ,

(31)

8.5В-20-03 ,

проаналізовано вплив маси профілю на момент прокатки за струмом якоря двигуна . Змінюючи глибину виїмки хвилеподібної частини профілю в межах 0,0008-0,0012 м, тобто і його масу, фіксували по показаннях приладів струм якоря двигуна і за виразом (31) визначали зусилля прокатки, за формулою (29) – температуру штаби, а за формулою (30) – коефіціент плеча момента. Аналіз одержаних даних показав, що момент прокатки не залежить від температури при глибині виїмки 0,001 м й із зниженням температури збільшується – при глибині 0,0012 м. В останьому випадку вплив зусилля прокатки на момент виявився більшим за коефіцієнт плеча моменту. Дані дослідження дозволили з технологічної точки зору відпрацювати оптимальну масу нових профілів не збіль- шуючи витрати енергії при деформуванні металу в зоні обтиску. Аналогічні підходи були використані і для полегшених профілів із тороїдальними посадочними полицями.
На профілях 4-ї серії (7.0-20-04, 7.5В-20-04, 8.0В-20-04 і 8.5В-20-04) проведено технологічні дослідження в умовах колісного заводу. Показано, що в процесі пластичної деформації поєднання операцій, повязаних із поздовжнім та поперечним вигином, не впливає негативно на якість одержаної продукції. Знижено енергетичні витрати на нових конструкціяї при завивці профілю в обечайку.
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ ПОКАЗНИКИ РОБОТИ
Використання теоретичних та експериментальних досліджень, запропонованих у роботі, дозволило успішно впровадити в промислове виробництво нові конструкції полегшених ободів коліс вантажних автомобілів. Доцільність проведених досліджень підтверджено економічною ефективністю освоєних розробок.
Одержаний ефект визначається економією металу, яка реалізується на профілі на одному погонному метрі. На машинобудівних заводах оцінюють профіль, що використовуєтся, вартістю одиниці ваги металу з урахуванням складності виготовлення. За рахунок різниці у вартості серійного та полегшеного профілів одержується економічний ефект, який може коректуватись з урахуванням тих чи інших додаткових витрат. Можливі варіанти, коли частина прибутку від впровадження у виробництво вдосконаленої продукції перерозподіляється між заводами виготівниками завдяки узгодженню цін.
Зафіксована економія металу по полегшених профілях становила 19352 тонни із реальною вартістю 6,39 млн. доларів США.
ВИСНОВКИ
1. Зниження металомісткості виробленої продукції на різних етапах виробництва і споживання – найважливіший напрямок розвитку промислового виробництва.
2. Створення коліс та окремих деталей зниженої металомісткості – один з напрямків розвитку конструкцій коліс вантажних автомобілів.
3. Аналіз напруженого стану основи ободу колеса показує, що центральна частина ободу має мінімальні значення поперечних та кільцевих напруг.
4. Існує можливість перерозподілу металу по перерізу ободу за рахунок малонавантаженої центральної частини профілю.
5. Зниження маси профілю ободу зменшує темепературу кінця прокатки, збільшуючи зусилля, пружину кліті, погіршує можливість одержання профілю у заданих допусках по товщині.
6. У чистових проходах нерівномірність деформації по ширині визначає напружений стан металу в зоні обтиску.
7. Зусилля при прокатці профілів ободів коліс визначається напругою текучості через темепературу, тобто масу профілю, та напруженим станом металу в осередку деформації, який регулюється кінематикою течії металу в даному проході.
8. Складний напружений стан середовища визначає неоднорідність пластичної течії металу в осередку деформації.
9. Для середовища, що зміцнюється, неоднорідність пластичної деформації впливає на розподіл опору пластичності деформації зсуву.
10. Опір пластичної деформації є змінним в зоні обтиску.До розгляду введено просторовий чинник, а саме залежність розподілу механічних характеристик металу від координат осередку деформації.
11. Поставлено та розвязано плоску задачу теорії пластичності:
-развязано неоднорідне нелінійне диференціальне рівняння другого порядку в частинних похідних гіперболічного типу; визначено класфункцій, які задовольняють цьому рівнянню;
-одержано аналітичні залежності для розрахунку дотичних та нормальних напруг;
-показано, що диференціальні рівняння для визначення дотичних напруг і швидкостей деформацій належать до одного типу рівнянь, розвязання їх належать до одного класу функцій;
-одержано аналітичні залежності для обчислення лінійних та зсувних складових тензору швидкостей деформацій;
– визначено функціональний звязок між інтенсивностями дотичних напруг та швидкостей деформацій зсуву;
– одержані залежності дозволяють вести розрахунок напружено-деформованого стану металу на контакті та в обємі осередку деформації;
– характер епюр напруг та швидкостей деформацій реагує на технологічні параметри процесу (тертя, фактор форми) і дозволяє врахувати вплив неоднорідності пластичної течії на розподіл напруг та швидкостей деформації;
– одержано математичну модель процесу пластичного формозмінення, яка дозволяє визначити механічні властивості металу залежно від технологічних параметрів осередку деформації.
12. Поставлено та розвязано просторову задачу теорії пластичності:
– развязання просторової задачі представлено як суперпозицію розвязань плоских задач у відповідних координатах;
– одержано функціональні залежності дотичних та нормальних напруг від координат;
-показано відповідність розвязань деформаційної задачі теорії пластичності розвязанню у напругах;
-одержано залежності, які визначають компоненти тензору швидкостей деформацій як функції координат.
13.Уведено до розгляду додаткові напруги, які враховують поздовжню взаємодію суміжних елементів штаби у просторовій задачі.
14.Додаткові напруги визначають низку технологічних параметрів процесу прокатки та ефекти, повязані із нерівномірністю пластичної деформації, а саме:
– моменти з боку лінійок та проводок;
– умову прямолінійності руху профілю ободу у валках;
– залежність поздовжньої середньої швидкості деформації при прокатці різнотовщинних профілів від неоднорідності розподілу темеператури по перерізу штаби.
15. Виявлено технологічний ефект, повязаний із зниженням зусилля при прокатці з розширенням елемента штаби, що зазнає сильної деформації.
16. Збільшення ширини тонкостінного елемента профілю, що зазнає сильної деформації, найефективніше здійснюється за рахунок різночасовї неоднорідної пластичної деформації по висоті та ширині штаби, тобто поперечних зсувів.
17.Запропоновано методику технологічної оцінки та проектування профілів ободів коліс зниженої металостійкості.
18.Під керівництвом автора проведено серію науково-дослідних робіт скеровануну на розробку нових профілів ободів коліс вантажних автомобілів зниженої металомісткості.
19.Запропоновані конструкції профілів дозволяють:
– знизити масу профілю за рахунок виїмок “синусоїд” з боку верхньої та нижньої поверхонь полотна;
– знизити зусилля прокатки за рахунок збільшення ширини профілю у чистовому проході, компенсуючи збільшення тиску, повязане із зниженням маси профілю;
– забезпечити сталий процес прокатки полегшених ободів і одержати профіль по товщині у заданих допусках.
20.В умовах металургійних заводів ім. Петровського та Єнакієвського випробувані у виробництві нові конструкції профілів для ободів коліс вантажних автомобілів.
21.Розроблено та узгоджено необхідну нормативно-технічну документацію (технічні умови, робочі креслення і т. ін.).
22.Зниження маси профілів у центральному елементі ободу, його утонення, сприяє втраті сталості штаби на виході з осередку деформації. Виявлено критичну нерівномірність деформації по ширині профілю та чинники, що її визначають. Скоректовано ширину центральної частини профілю, яка зазнає сильного обтиску, для ободів коліс серії 7.0-20-04, 7.5В-20-04, 8.0В-20-04, 8.5В-20-04.
23.Досліджено енергосилові параметри процесу прокатки профілів зниженої металомісткості 7.0-20-03 та 8.5В-20-03. Одержані такі результати:
– підтверджено зниження температури кінця прокатки на полегшених профілях;
– зусилля прокатки на профілях ободів коліс у чорнових проходах корелюється з обтисками;
– зусилля у чистових проходах визначається обтисками і температурою кінця прокатки;
– виявлено зниження зусилля прокатки та завантаження двигуна у чистовому калібрі при формуванні хвилеподібної форми центральної частини на широкому профілі 8.5В-20-03;
– розроблено методику технологічної оцінки профілів різної маси за струмом якоря двигуна;
– моменти для полегшених профілів 7.0-20-03 і 8.5В-20-03 з глибиною виїмки 0,001 м від температури не залежать, зниження металомісткості у заданих межах не впливає на енергетичні витрати, повязані із формозміною металу в процесі прокатки.
24.Досліджено процес одержання профілів із тороїдальними посадочними полицями зменшеної маси, підтверджені основні особливості їх виробництва для профілів зниженої металомісткості.
25.Запропоновані нові конструкції гарячекатаних профілів є високо- технологічними і можуть використовуватись для масового виробництва. Конструкція полегшених ободів коліс враховує технологічні особливості їх прокатки.
26.Проведено дослідження процесу холодної пластичної деформації профілів з “розкатною” хвилею в умовах Кременчуцького колісного заводу:
– показано, що форма утоненого полотна впливає на зусилля при завивці профілю в обечайку у бік його зниження;
– показано технологічну доцільність упровадження нових профілів 7.0-20-04 і 8.5В-20-04 у виробництво.
27. Впроваджені у виробництво такі профілі ободів коліс вантажних автомобілів: 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.0В-20-03, 8.5В-20-03, 8.5В-20-04, 228Г-020-01, 7.0-20 двохкомпонентної конструкції.
28.У 1985 році на профілях третьої серії у рік упровадження одержано реальний економічний ефект 477 тис. крб.
29.Економія металу за 1984-1993 р.р. на вказаних профілях становила 19166 тонн.
30.Реальний економічний ефект на профілях третьої серії в 1992 році дорівнював 97455741,5 крб.
31. На профілі 228Г-020-01 досягнуто загальну економію металу за 1992 рік біля 186 тонн.
32.Реальний економічний ефект у діючих цінах за 1992 рік для профілю 228Г-020-01 становив 6587320,4 крб.
33.Загальний економічний ефект на профілях четвертої серії за 1991 рік дорівнює 1213500,0 крб.
34.Очікуваний економічний ефект від впровадження профілю 7.0-20-05 у відношенні до цін 1990р. дорівнює 200475 крб.
35. Зафіксована економія металу по полегшених профілях становить 19352 тонни із реальною вартістю 6,39 млн. доларів США.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДОБРАЖЕНО У НАВЕДЕНИХ НИЖЧЕ ОПУБЛІКОВАНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЯХ:
1. Чигиринский В.В., Виногреев Л.И., Кудрина Т.А. Особенности прокатки несимметричных профилей в условиях неравномерного обжатия по ширине // Тез. докл. III Всесоюзн. науч.-техн. конфер. “Теоретические проблемы прокатного производства”, ноябрь 1980 г.- Днепропетровск: ДметИ, 1980.- С.120.
2. Чигиринский В.В., Харченко Ю.Ф., Кострица Ю.С. Исследование формоизменения полосы в условиях воздействия внешнего натяжения и подпора при прокатке сложных профилей с неравномерным обжатием по ширине // Тез. докл. III Всесоюз. науч- техн. конф. “Теоретические проблемы прокатного производства”, ноябрь 1980 г. -Днепропетровск: ДметИ, 1980.- С.121.
3. Харченко Ю.Ф., Динник А.А., Санько Н.М., Чигиринский В.В. Об определении среднего значения коэффициента трения при осесимметричной осадке // Изв. вузов. Черная металлургия.- 1981.- № 2.- С.72-76.
4. Харченко Ю.Ф., Санько Н.М., Чигиринский В.В. О напряженно-деформированном состоянии металла при штамповке колесных заготовок // Изв. вузов. Черная металлургия .- 1981.- № 4. – С.81-84.
5. Динник А.А., Чигиринский В.В. Определение дополнительных напряжений и их влияния на энергосиловые параметры при прокатке сложных профилей // Металлургия и коксохимия.- К., 1982.- Вып.78.- С.78-82.
6. Харченко Ю.Ф., Санько Н.М., Чигиринский В.В. О расчете контактных напряжений при деформировании поковки в кольцевом штампе // Изв. вузов. Черная металлургия.- 1982.- № 2.- С.45-47.
7. Чигиринский В.В., Деревянко В.И. Исследование формоизменения в условиях неравномерного обжатия по ширине // Изв. вузов. Черная металлургия.-1983.- № 9. – С. 52-55.
8. Чигиринский В.В., Деревянко В.И., Тарасов Ю.М. Анализ процесса прокатки при различных законах трения в условиях неравномерной деформации по ширине // Металлургия и коксохимия.- 1985.- Вып.86.– С.41-45.
9. Чигиринский В.В. Исследование напряженного состояния при плоской деформации / Днепропетровский метал. ин-т.- Днепропетровск, 1985. – 17 с.- Деп.в УкрНИИТИ 08.10.85, № 2473-Ук85.
10. Чигиринский В.В., Катан А.С., Маякин А.В. Куцыгин В.Д., Ткач М.Б., Глинка А.А. Разработка и освоение профилей автоободов сниженной металлоемкости // Сталь.- 1986.- № 9.- С.52-54.
11. Деревянко В.И., Чигиринский В.В., Маякин А.В., Куцыгин В.Д. Вопросы производства профилей сниженной металлоемкости // Сталь.- 1987.- № 5.- С.44-46.
12.Чигиринский В.В. Аналитическое определение напряжений при пластической деформации // Тез. докл. IV Всесоюз. науч-техн. конф. “Теоретические проблемы прокатного производства”, ноябрь 1988 г. -Днепропетровск: ДметИ, 1988.- С.59-60.
13.Чигиринский В.В., Глинка А.А., Зайченко И.В. Экономичные профили // Автомобильная промышленность .- 1988.- № 9.- С.27-28.
14.Чигиринский В.В. Определение напряженного состояния пластического тела в условиях плоской деформации // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1990.- №7.- С.48-49.
15.Чигиринский В.В. Определение деформированного состояния пластического тела в условиях плоского течения // Изв. вузов. Черная металлургия. -1990. – № 9 .-С.32-33.
16.А.с. 1109323 СССР, МКИ В60 В 21/00. Обод из проката колеса пневматической шины / А.А. Динник, В.С. Лиханский, Поляков В.Н., В.В. Чигиринский, Н.И. Беда, А.С. Катан, И.А. Плетень, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, Е.В. Курец. (СССР) .- № 2849330; Заявлено 10.12.79; Опубл. 23.08.84, Бюл. №31.
17. А.с. 1131680 СССР, МКИ В60 В 21/00. Обод из проката колеса пневматической шины / В.В. Чигиринский, В.И. Деревянко, Н.И. Беда, А.С. Катан, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, Е.В. Курец. (СССР).- № 3313068; Заявлено 09.07.81; Опубл. 30.12.84, Бюл. №48.
18. А.с. № 1136863 СССР, В 21 В 1/08, В 60 В 21/02. Обод колеса для пневматической шины / В.В.Чигиринский, В.И. Деревянко, А.С. Катан, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, Е.В. Курец, Г.И. Леготкин, А.Г. Слепынин. – №3554045; Заявлено 11.02.83; Опубл. 30.01.85, Бюл.№ 4.
19. А.с. 1258518 СССР, МКИ В21 В 1/08, В21 М 8/00. Устройство для прокатки профилей / А.П. Грудев, И.Ф. Иванченко, В.В. Чигиринский, В.И. Деревянко, Н.И. Беда, А.С. Катан, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, М.Б. Ткач, Н.Д. Григоренко. (СССР) .- №3898545; Заявлено 21.05.85; Опубл. 23.09.86, Бюл. №35.
20. А.с. 1379132 СССР, МКИ В60 В 21/10. Колесо в сборе с шиной / В.В.Чигиринский, А.А. Глинка, В.И. Деревянко, В.М.Чигиринский, А.В.Маякин,В.Д. Куцыгин, Е.С. Романов, Е.В. Курец и И.Г. Павлов (СССР) .- № 4151476; Заявлено 15.09.86.
21. А.с. 1530491 СССР, МКИ В 60 В 21/02. Обод колеса пневматической шины / В.В. Чигиринский, А.А. Глинка, В.И. Деревянко, Г.Ф. Кулагин, В.М. Чигиринский, И.П. Немировский, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, В.С. Махнин, Т.Г. Шевченко, Е.С. Романов, Е.В. Курец, И.В. Зайченко. (СССР) .- № 4309365; Заявлено 03.08.87; Опубл. 23.12.89, Бюл. № 47.
22. А.c. 1346290 СССР, МКИ В 21 В 45 / 02. Способ прокатки арматурных профилей из низколегированных сталей / И.П. Видишев, Ю.В. Гончаров, В.М. Львовский, В.В. Чигиринский, В.И. Видишева, В.А. Голованов, С.П. Лукичев, В.М. Лаврищев, Л.Г. Панфилов. (СССР).- №3954478; Заявлено 23.09.85. Опубл.23.10.87. Бюл. № 39.
23. А.с. 1463509 СССР, МКИ В60 В 21/10. Колесо с шиной / В.В. Чигиринский, В.И. Деревянко, Н.И. Беда, А.С. Катан, А.В. Маякин, В.Д. Куцыгин, Е.С. Романов, Е.В. Курец, В.С. Махнин, И.П. Немировский. (СССР) .- № 4023167; Заявлено 12.02.86; Опубл. 07.03.89, Бюл. № 9.
24. А.с. 1435330 СССР, МКИ В 21 В 1/08. Горячекатаный профиль для обода пневматических шин /В.В. Чигиринский, В.И. Деревянко, Г.Ф. Кулагин, Н.И.Беда, И.П.Немировский,А.В.Маякин,В.Д.Куцыгин,Е.С.Романов,А.Г.Слепынин, Е.В. Курец, В.Т. Шевцов, И.В. Зайченко, В.С. Махнин, Г.И. Леготкин. (СССР) .- № 4218605; Заявлено 08.01.87; Опубл. 07.11.88, Бюл. № 41.
25. А.с. 1555145 СССР, МКИ В 60 В 21/02. Основание обода колеса / В.В. Чигиринский, Р.Л. Васильченко, В.Г. Алехин, Ю.В. Оробцев, В.А. Холодило, Л.Н. Левый, И.И. Букреев. (СССР) .- № 4361124; Заявлено 05.01.88; Опубл. 07.04.90, Бюл. № 13.
26. А.с. 1833213 СССР, МКИ В 21 В 1/08; В 60 В 21/02. Горячекатаный профиль уширенного обода колеса грузового автомобиля / В.В. Чигиринский, В.И.Де-ревянко, Г.Ф. Кулагин, В.М. Чигиринский, Т.Г. Шевченко, В.С. Махнин, В.А. Погожих, М.Е. Новиков, Р.Л. Васильченко. (СССР) .- № 4827639; Заявлено 21.05.90; Опубл. 07.08.93, Бюл. № 29.
27.Чигиринский В.В. Разработка и внедрение высокоэффективных профилей для автомобилестроения // Сталь.- 1996.- № 8.- С.30-32.
Chigirinskii V.V. Development and introduction of highly effiсient sections for automobile manufacturing // Steel in translation. Vol.26, № 8, 1996, Allerton Press, Inc. New York. P. 64-66.
28.Чигиринский В.В. Технологические особенности проектирования горячекатаных профилей для автомобилестроения // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1997.- № 2.- С.30-31.
29.Чигиринский В.В. Особенности прокатки тонкостенных профилей в условиях неравномерной деформации по ширине // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 1997.-№3.-С.49-52.
30.Чигиринский В.В. Исследования процесса прокатки тонкостенных профилей сниженной металлоемкости // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1997.- № 4.- С.36-39.
31.Чигиринский В.В. Исследование влияния пространственных параметров деформированного объема на сопротивление пластической деформации сдвига // Теория и практика металлургии.-1997.- № 3.-С.31-32.
32.Чигиринский В.В. Исследование напряженно-деформированного состояния металла с учетом пространственных параметров очага деформации // Теория и практика металлургии. – 1997.- № 4.- С.39-40
33.Чигиринский В.В. Некоторые особенности теории пластичности применительно к процессам ОМД // Тр. Науч – техн. конф. “Теория и технология процессов пластической деформации-96”.- М.: МИСиС, 1997.- С.568-572.
34.Чигиринский В.В. Технологические особенности проектирования облегченных тонкостенных профилей // Тр. второго конгресса прокатчиков, “Череповец II конгресс прокатчиков, 1997”. – М.: АО “Черметинформация”, 1998.- С.269-275.
35.Чигиринский В.В. Исследование и отработка конструктивных элементов тонкостенных профилей для автомобилестроения //Сталь.-1998.-№ 11.-С.36-39.
36.Чигиринский В.В. Теория дополнительных напряжений // Теория и практика металлургии.- 1998.- № 3.- С.42-44.
37.Чигиринский В.В. Исследование влияния неравномерной деформации по ширине на некоторые параметры процесса прокатки // Теория и практика металлургии.- 1998.- № 3. – С.52-54.
38.Чигиринский В.В. Исследование технологии изготовления ободьев колес новой конструкции с целью их внедрения в промышленное производство // Прогресивні засоби одержання і технології виробництва матеріалів: Зб. наукових праць “Системні технології”.- Дніпропетровськ, 1998. – Вип.4 – С.114-118.
39.Чигиринский В.В. Аналитическое определение напряжений и скоростей деформаций реального очага деформации применительно к процессам обработки металлов давлением / Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій. Т.3. Збірник наукових праць. Дніпропетровськ, Видавництво “Навчальна книга” , 1998, – С.130-145.
40.Chigurinski V.V. The study of stressed and deformed metal state under condtions of noniform plastic medium flow // Metallurgy. Zagreb.-1998.-Vol.38, Br.1.- P.31-37.
41.Чигиринский В.В. Решение плоской задачи теории пластичности в напряжениях для цилиндрических координат / Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій. Т.4. Збірник наукових праць. Дніпропетровськ, Видавництво “Навчальна книга”, 1998. – С.152-157.
42.Чигиринский В.В. Деформационная задача теории пластичности в цилиндрических координат / Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій. Т.4. Збірник наукових праць. Дніпропетровськ, Видавництво “Навчальна книга”, 1998.- С.146-151.
43.Чигиринский В.В. Исследование влияния технологических факторов процесса прокатки на конструктивные параметры профилей ободьев колес грузовых автомобилей // Теория и практика металлургии.- 1998.- № 4.- С.42-43.
44.Чигиринский В.В. Способ производства ободьев колес грузовых автомобилей из металлопроката сниженной металлоемкости // Теория и практика металлургии.- 1998.- № 4. –С.43 – 44.
45.Чигиринский В.В. Разработка технологии прокатки новых конструкций горячекатаных ободьев колес с тороидальными посадочными полками // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1999.- № 1. – C.32-34.
46.Чигиринский В.В. Исследование влияния массы профиля обода с тороидальными посадочными полками на параметры процесса прокатки // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1999.- № 2. – С.35-36.
47.Чигиринский В.В. Определение средней скорости продольной деформации в условиях неоднородного пластического течения среды // Изв. вузов. Черная металлургия.- 1999.- № 8.- С. 27-29.
48.Cigirinskij V.V. Тechnological specialities of roll forming of wheel tyre with low ering of metal consumption // Асta metallurgica. Slovaca, Kosice.- 1999.- № 5.- Р.384-386.
АНОТАЦІЇ
Чигиринский В.В. Развитие теории прокатки, разработка технологии
и внедрение тонкостенных профилей сниженной металлоемкости в
промышленность. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05 – Процессы и машины обработки давлением.- Государственная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 1999.
Диссертация посвящена изучению технологических особенностей прокатки тонкостенных изделий в условиях неравномерной деформации; разработке и внедрению новых конструкций высокоэффективных профилей ободьев колес грузовых автомобилей.
Теоретические разработки, связанные с исследованиями неоднородной деформации, позволили определить влияние продольного взаимодействия различнообжимаемых элементов полосы на параметры процесса прокатки, создать технологический резерв производства облегченных конструкций тонкостенных профилей. Явление неравномерности пластической деформации было аналитически исследовано при решении плоской и пространственной задач теории пластичности. Показано влияние пространственного фактора очага деформации на силовые и кинематические параметры производства. С учетом данных подходов удалось решить неоднородные, нелинейные дифференциальные уравнения второго порядка в частных производных гиперболического типа и определить напряженно-деформированное состояние металла в очаге деформации.
Решение пространственной задачи, как и плоской, базируется на тех же физических предпосылках и представлено в виде суперпозиции решений плоских задач в соответствующих координатах. Для реальных процессов это позволило учесть не только особенности пластического течения среды вдоль одной из координатных осей, но и условия взаимодействия смежных участков полосы.
На базе разработанной теории дополнительных напряжений показано, что при прокатке сложных профилей за счет взаимодействия элементов, можно оценить и определить: моменты со стороны линеек и проводок, условия прямолинейного движения раската в калибре, заполнения металлом элементов калибра при неравномерном обжатии и распределение температуры по сечению и т.д. Выявлен технологический эффект, определяющий связь усилия прокатки с условиями продольного взаимодействия элементов полосы. Показано, что при определенном уширении сильнодеформируемого элемента полное давление металла на валки заметно снижается. Полученные результаты, подтвержденные экспериментальными данными, были использованы при разработке новых конструкций горячекатаных профилей ободьев колес сниженной металлоемкости. Формирование волнообразной центральной части более обжимаемого элемента обода в чистовом проходе изменяет величину дополнительных напряжений, напряженное состояние очага деформации в целом, способствуя снижению полного усилия прокатки.В соответствии с этим разработаны новые конструкции облегченных профилей ободьев колес с волнообразной центральной частью различного назначения. Внедрены в производство профили 7.0-20-03, 7.5В-20-03, 8.03-20-03 и 8.5В-20-03 для автомобилей и автобусов МАЗ, ЛАЗ, ЗИЛ, КРАЗ, ЛИАЗ и т.д. Опробованы в условиях металлургического и колесного переделов профили 228Г-020-01, 254Г-020-01 и 228Г-020-02. Первая конструкция обода с тороидальными полками внедрена в промышленное производство. Разработаны и опробованы облегченные профили ободьев колес типа “раскатная волна” 7.0-20-04, 7.5В-20-04, 8.0В-20-04 и 8.5В-20-04. Профиль обода грузового автомобиля МАЗ-500 внедрен и используется на грузовых автомобилях и автобусах. Успешно прошла испытание облегченная конструкция обода 7.0-20-05 для колес грузовых автомобилей КАМАЗ.
Зафиксированная реальная экономия металла на профилях новой конструкции составила около 20,0 тыс.тонн, что оценивается в долларовом эквиваленте на сумму более 6,0 млн. долл. США.
Ключевые слова: тонкостенный профиль, снижение металлоемкости, неравномерность деформации, теория пластичности, дифференциальные уравнения в частных производных, технологический эффект, новая конструкция профиля, внедрение.

Чигиринський В. В. Розвиток теорії прокатки, розробка технології
та впровадження тонкостінних профілів зниженої металомісткості
у промисловість. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском – Державна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 1999.
Дисертація присвячена рішенню проблемної задачі, повязаної із розробкою та впровадженням нових конструкцій полегшених профілів з урахуванням технологічних особливостей виробництва. У роботі показано, що за рахунок кінематики течії металу можливо змінювати напружений стан в осередку деформації, впливаючи на зусилля прокатки. Регулюючи поздовжню взаємодію різнообтискуваних дільниць штаби, можно знизити зусилля прокатки, створюючи тим самим технологічний резерв виробництва профілів зниженої металомісткості. Теоретична частина роботи присвячена дослідженню впливу неоднорідної деформації на параметри формозмінення. Розв’язано плоску та просторову задачі теорії пластичності. У рамках запропонованих рїшень розроблено теорию додаткових напруг, яка дозволяє ефективно оцінити вплив нерівномірного по ширині обтиску на деякі параметри процесу прокатки складних профілів. З урахуванням вказаних особливостей розроблено серію нових конструкцій полегшених профілів ободів коліс різного призначення. Проведено експериментальні дослідження процесу прокатки. Відпрацьована методика технологічної оцінки маси профілю за струмом якоря двигуна. Упроваджені у промисловість високоефективні профілі для автомобіле- будування.
Ключові слова: тонкостінний профіль, зниження металомісткості, нерівномірність деформації, теорія пластичності, диференціальні рівняння у частинних похідних, технологічний ефект, нова конструкція профілю, впровадження.
Chygyryns’kyy V.V. Rolling theory development and elaboration of technology and introduction of thin-walled decreased metal capacity shapes into production. – Manuscript.
Thesis for the doctorate degree in speciality 05.03.05 – Processes and machines for metal forming. – The State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrovsk, 1999.
The thesis deal with a problem solution of development and introduction of thin-walled decreased metal capacity shapes into production with taking into account the technological peculiarities of the last. The applicant proposes to change a stress state in the deformation zone influencing on the rolling force and using metal flow kinematics. The roling force was decreased by regulation of the longitudinal interaction into differently pressed strip parts so a technological reserve of decreased metal capacity shapes was created. The theoretical part of the work deals with a research of non-uniform deformation influence on shape change parameters. A plain problem and a three-dimensional one of the theory of plasticity were solved. A theory of additional stresses was elaborated within the solutions proposed. It allows to evaluate effecienly the influence of the non-uniform in width pressing on some rolling process parameters for complicated shapes. A series of new designs for decreased weight shapes of various purpose wheel rims was developed. The rolling process was tested by an experimental investigation. A procedure of technological evaluation of the shape mass by the motor armature current was developed. The received highly efficient shapes for the automobile industry were introduced into production.
Key words: thin-walled shape, decreasing of metal capacity, non-uniformity of deformation, theory of plasticity, partial differential equations, technological effect, new design of the shape, introducing into production.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020