Введение к работе
Актуальность работы. Повышение производительности прокатных станов напрямую зависит от качегтва изготовления и служебных свойств прокатных валков: твердости на бочке, глубины упрочненного слоя, величины и распределения по сечению валка остаточных напряжений. Как показывает практика, значительное повышение твердости и увеличение глубины закаленного слоя ведет к созданию в валке более напряженного состояния, способного при эксплуатации вызвать на рабочей поверхности хрупкие разрушения.Поэтому проблема повышения эксплуатаиионной стойкости и долговечности Р1ЛК0В требует комплексного исследования процесса их изготовления, позволяющего напти рациональное сочетание твердости поверхности бочки, глубины закаленного слоя и напряженного состояния. Исследования должны базироваться как на математическом моделировании термонапряженного состояния валка, позволяющем также прогнозировать распределение структуры и твердости по сечению, так и на экспериментальном исследовании напряженно-деформированного состояния, механических и служебных свойств. Достоверная информация о термонапряженном состоянии позволит целенаправленно варьировать основные технологические параметры процесса термообработки валков, повышая их потребительские свойства, что в конечном итоге приведет к повышению производительности прокатных станов, а также улучшит качество продукции.
Цель работы состоит в разработке эффективного расчетного аппарата и экспериментальных методик, позволяющих изучать и контролировать термонапряженное состояние в крупных прокатных валках для совершенствования и текущего контроля существующих, а также разработке новых прогрессивных технологических процессов, повышающих качество и важнейшие служебные характеристики: твердость на бочке, глубина упрочненного слоя. величина и распределение остаточных напряжения в сечении.
Для достижения поставленной цели неоходимо решить следующие задачи.-
создать математическую модель термонапряженного состояния валка в процессе закалки;
усовершенствовать экспериментальный малоразрупительныа механический метод определения остаточных напряжений и адаптировать его для оперативного применения в условиях действующего производства;
исследовать качественные и количественные закономерности нволюции напряженного состояния и структуры материала при закалке.
Научная новизна заключается в следующем:
разработаны проблемно-ориентированные алгоритмы, методики и пакет прикладных программ расчета термонапряженного состояния и структуры прокатных валков;
установлены закономерности формирования напряженного состояния и упрочненного рабочего слоя крупногабаритных прокатных валков при форсированных режимах нагрева и охлаждения;
определены границы применимости, повышена точность и достоверность измерения напряжений методом канавки;
предложены научные основы и техническое обеспечение для контроля уровня остаточных напряжении в условиях действующего производства.
Практическая ценность и реализация работы заключается в : - создании инженерных методик и пакетов прикладных программ для научно-обоснованного назначения режимов закалки и их оперативного корректирования;
усовершенствовании малоразрушительного метода определения остаточных напряжений при неоднородном их распределении по сечению;
разработке и внедрении методик оперативной оценки уровня остаточных напряжений.
Результаты проведенных исследований внедрен1.! в процессы разработки технологии и изготовления прокатных валков на АО "Уралмаш" с суммарным годовым экономическим аффектом 28млн. рублен.
Апробация работы. Результаты работы обсуждены и доложены на Всесоюзном семинаре "Методы механики сплошной среды в теории фазовых переходов", г.Кш=в, 1990г.; на Всероссийской научно -технической конференции "Математическое моделирование технологических процессов обработки металлов давлением". г.Пермь, 1990г.; на IV Межреспубликанском симпозиуме "Остаточные напряжения: моделирование и управленцу", г.Пермь, 1992г.
Публикации. По теме диссертации onyfпикоьано 7 работ и получено 1 авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глас, основных выводов, списка литература, содержащего 122 наименования. Работа изложена на 12S страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 1 таблицу. Б приложении приведены документы, подтверждающие экономическую и техническую эффективность результатов работы.
