Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время широкое распространение получили гнутые профили типа гофрированных листов с трапецеидальными или полукруглыми гофрами.
Наиболее эффективным способом получения таких изделий является продольное профилирование на профилегибочных станах. В основе технологического процесса профилирования лежит калибровка валков. Задача калибровки — получение из плоской исходной заготовки профиля заданной конфигурации Формирование качественного профиля за наименьшее количество проходов является одним из основных показателей рациональности калибровки. Кроме калибровки качество получаемых профилей зависит от конструкции профилегибочного стана и его параметров: диаметра инструмента, межклетевых расстояний, а так же от механических характеристик стали используемой в качестве заготовки.
Уменьшение количества переходов в калибровке и габаритов оборудования позволяет снизить стоимость оборудования, сроки его окупаемости и затраты на эксплуатацию. Однако, это может привести к ухудшению качества получаемых профилей.
Изменение параметров калибровки и стана оказывает существенное влияние на поведение профилируемой полосы не в очаге деформации, где металл контактирует с валками рабочей клети и ограничен формой калибра, а в возникающей перед ним области внеконтактных деформаций.
В связи с этим является актуальной задачей разработка математической модели, позволяющей определить форму и размеры области внеконтактных деформаций заготовки при профилегибке и связывающей их с характеристиками заготовки, калибровки и параметрами стана.
Работа представляет часть исследований кафедры «МиТОМД» Ижевского государственного технического университета, выполняемых по госбюджетной теме «Совершенствование технологии и оборудования сортопрокатного и профилегибочного производства»
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка математической модели, позволяющей в зависимости от характеристик заготовки и стана определять форму и размеры области внеконтактных деформаций заготовки при профилегибке. Создание на основе математической модели методики проектирования технологического процесса профилегибки и рекомендаций- по проектированию оборудования, обеспечивающих высокое качество готовых изделий при минимальных массе и размерах стана
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
теоретически и экспериментально исследовать процесс формообразования профилей типа гофрированных листов;
разработать математическую модель, описывающую форму и размеры
области внеконтактных деформаций при получении профилей типа гофрированных листов;
разработать методику определения формы и размеров области внеконтактных деформаций, возникающей перед первой деформирующей клетью;
разработать методику проектирования технологического процесса профилегибки и оборудования, позволяющую выбрать оптимальные углы подгибки и межклетьевые расстояния стана, обеспечивающие качество готовой продукции;
разработать и внедрить технологию и оборудование в производство. Методы исследований.
методы механики деформируемого твердого тела;
— методы статистического и математического анализа с использованием
прикладных программ MathCAD 13 и Statistica 6.0;
— методы измерения геометрических размеров.
Достоверность результатов.
Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, обработанными статистически с оценкой погрешностей экспериментов.
Основные положения, выносимые на защиту.
математическая модель, описывающая форму и размеры области внеконтактных деформаций при получении профилей типа гофрированных листов,
экспериментальные исследования формы профилируемой полосы в межклетьевом пространстве стана;
— результаты внедрения технологии и оборудования в производство.
Научная новизна работы.
Математическая модель, позволяющая:
— определить форму и размеры области внеконтактных деформаций
профилируемой полосы при производстве профилей типа гофрированных
листов с трапецеидальными гофрами;
— определить оптимальное соотношение углов подгибки и межклетьевых
расстояний профилегибочного стана, обеспечивающих минимальные размеры и
стоимость оборудования при сохранении качества выпускаемых изделий.
Практическая ценность работы. Разработана методика проектирования технологии и оборудования для производства гнутых профилей типа гофрированных листов, обеспечивающая минимальные габаритные размеры и стоимость оборудования при сохранении качества готовых изделий
Результаты проведенных исследований и разработок внедрены на 2 предприятиях, изготовлены четыре автоматизированные линии для
производства профнастила Н-10, Н-20, Н44, Н-60 в ЗАО «Ижторгметалл» со сроком окупаемости менее 1 года
Апробация работы.
Материалы диссертационной работы прошли апробацию на
международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ИжГТУ «Инновационные технологии в машиностроении и приборостроении», Ижевск 2002г.;
IV Международном конгрессе прокатчиков, Магнитогорск, 2002г;
научно-технической конференции с международным участием «Информационные технологии в инновационных проектах», Ижевск 2003г;
международной научно- технической конференции «Теория и технология процессов пластической деформации», Днепропетровск 2004г;
международной научно-технической конференции «Теория и технология процессов пластической деформации», Москва 2004г;
научно-техническом форуме с международным участием «Высокие технологии», Ижевск 2004г;
международной научно-технической конференции «Пластическая деформация металлов», Днепропетровск 2005 г.,
международной научно-технической конференции "Современные методы моделирования процессов обработки материалов давлением", Краматорск, 2006.;
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 12 таблиц и список использованной литературы из 103 наименований.
