Содержание к диссертации
Стр.
Основные условные обозначения
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО БЕЗОПРАВОЧНОМУ ВОЛОЧЕНИЮ
ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ 10
-
Способы волочения труб в одну волоку 10
-
Способы безоправочного волочения в блок волок 14
-
Конструкции каналов волок 23
-
Определение толщины стенки готовой трубы 29
-
Анализ напряженно-деформированного состояния 39
-
Устойчивость формы трубы в канале волоки 42
-
Выводы. Цель работы, задачи исследования 45
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЕЗОПРАВОЧНОГО
ВОЛОЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ 47
-
Основные допущения и гипотезы 47
-
Система уравнений для определения напряженно-деформированного состояния 48
-
Учет теплового эффекта 53
-
Предельные деформации 56
-
Алгоритм вычисления полей напряжений
и деформаций на ЭВМ 58
-
Выбор числа элементов 65
-
Выводы 66
3. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ПРИ
БЕЗОПРАВОЧНОМ ВОЛОЧЕНИИ ТРУБ 67
-
Влияние технологических параметров волочения 67
-
Влияние упрочнения материала трубы 69
-
Влияние продольной геометрии рабочего канала волоки 71
-
Анализ волочения тонкостенных труб с внутренним давлением 78
-
Влияние противонатяжения, прилагаемого к трубной заготовке перед входом ее в волоку 81
-
Волочение тонкостенных труб в блок волок 85
3.7 Сравнение различных маршрутов безоправочного волочения труб 88
т 3.8 Определение области допустимых деформаций при безоправочном
волочении труб 89
3.9 Выводы 92
^ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
БЕЗОПРАВОЧНОГО ВОЛОЧЕНИЯ ЧЕРЕЗ ОДНУ И В ДВЕ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО РАСПОЛОЖЕННЫЕ ВОЛОКИ 94
-
Оборудование и приборы для исследования 94
-
Определение анизотропии свойств трубной заготовки 96
-
Проверка адекватности математической модели 100
-
Исследование утолщения стенки трубы по длине очага деформации 106
^ 4.5 Исследование безоправочного волочения тонкостенных
труб в блок волок 108
4.6 Выводы 113
5. РАЗРАБОТКА МАРШРУТОВ ВОЛОЧЕНИЯ В БЛОК ВОЛОК 114
-
Порядок работы с программой расчета на компьютере 114
-
Разработка технологии безоправочного волочения и инструмента при изготовлении трубы 0 8><1,0 из сплава Діб 121
-
Проектирование технология волочения теплообменной
трубы МАФ 13 124
-
Проектирование волок в системе "КОМПАС - 3D" 128
-
Выводы 131
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 133
' СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 135
,>
ПРИЛОЖЕНИЕ
Введение к работе
Актуальность и состояние проблемы. Уровень трубного производства в значительной степени определяет развитие большинства важнейших отраслей народного хозяйства. Быстро развивающиеся электроэнергетика, электроника, т приборостроение, судостроение, атомная и космическая техника требует соответствующего развития производства труб.
Наряду с увеличением объема производства непрерывно повышается технический уровень трубного производства - техника и технология, производительность труда и степень использования.
Особо важным является производство холоднокатаных и холоднотянутых труб. Эти трубы применяются во многих специальных областях народного хозяйства в качестве трубопроводов и должны удовлетворять высоким требованиям по точности геометрических размеров и \ качеству изготовления.
Производство холоднодеформированных труб осуществляется в трубоволочильных цехах способами холодной прокатки и холодного волочения. В этих целях в последнее время внедряются новые технологические процессы, применяется новое оборудование, инструмент и новые методы.
При производстве тонкостенных труб в отечественной и зарубежной практике широкое применение нашло безоправочное волочение. Это объясняется малой трудоемкостью, высокой производительностью процесса и тем, что он дает возможность получать трубы с точными размерами по толщине стенки и диаметру и высококачественной поверхностью.
Безоправочное волочение в сочетании с холодной прокаткой дает наиболее рациональную технологию изготовления тонкостенных труб и дает возможность организовать поточное производство высокоточных труб.
При безоправочном волочении тонкостенных труб имеет место изменение толщины стенки, которое тем значительнее, чем больше суммарное
7 уменьшение диаметра трубы при осадке. Поэтому для получения тонкостенных труб с гарантированной толщиной стенки необходимо строго учитывать это изменение.
Установление влияния различных технологических факторов и геометрии 1 канала волок на изменение толщины стенки особенно важно для случая осадки труб после прокатки, так как по этой схеме обрабатывается наибольшее количество труб, и величины суммарного обжатия диаметра труб при осадке в этом процессе является максимальными.
Осадку труб волочением после прокатки рекомендуется проводить в блок волок. Это позволяет увеличить суммарную степень деформации за проход, уменьшить продольную кривизну готовых труб и износ волочильного инструмента, получать тонкостенные трубы с заданной толщиной стенки.
Вопрос рационального применения безоправочного волочения в блок \ волок требует тщательных дополнительных исследований по установлению влияния двухступенчатой осадки, распределения обжатий между волоками на изменение толщины стенки трубы.
Целью данной работы является установление влияния основных параметров безоправочного волочения и конструкции волок на изменение толщины стенки при осадке тонкостенных труб в блок волок и совершенствование технологии, обеспечивающей получение труб с гарантированной толщиной стенки.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
Разработать математическую модель расчета формоизменения в процессе безоправочного волочения тонкостенных труб в блок волок.
Определить поля напряжений и деформаций в деформируемой тонкостенной трубе в зависимости от основных технологических параметров процесса и конструкции каналов волок.
3. Провести экспериментальные исследования по проверке адекватности расчета технологических параметров безоправ очного волочения тонкостенных труб на ЭВМ.
Определить предельные деформации при волочении тонкостенных труб с учетом их устойчивости.
Предложить технологии и рекомендации по совершенствованию инструмента при волочении тонкостенных труб повышенной точности в блок волок.
Достоверность научных результатов и выводов диссертационной работы обеспечивается применением основных положений теории пластического течения, прошедших экспериментальную проверку; строгой математической постановкой задач и использованием для решения численных методов, обеспечивающих высокую точность; соответствием результатов моделирования технологии изготовления и технологическим характеристикам готовых труб.
Следующие результаты, полученные в работе обладают научной новизной:
Математическая модель безоправочного волочения тонкостенных труб в блок волок различной геометрии, учитывающая реальные свойства материала труб.
Теоретические исследования по разработанной математической модели, позволяющие определить технологические возможности безоправочного волочения в блок волок тонкостенных труб с высокой степенью точности по толщине стенки и по диаметру.
Методика расчета предельных деформаций по диаметру с учетом устойчивости поперечного сечения тонкостенных и особотонкостенных труб при безоправочном волочении.
Практическая ценность работы заключается в:
1. Возможности получения тонкостенных труб с гарантированной толщиной стенки, что приводит к увеличению выхода годного за счет снижения расходного коэффициента металла и устранению брака по стенке.
2. Компьютерном моделировании и анализе напряженно-деформированного состояния при различных режимах технологического маршрута безоправочного волочения и геометрии каналов волок, на основе которого принимается решение о пригодности разработанной технологии получения тонкостенных труб требуемого качества.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: Гагаринские чтения (Москва, 2004г.); Международная научно-техническая конференция "Металлофизика, механика материалов и процессов деформирования" (Самара, 2004г.); Международная научно-техническая конференция "Теория и технология процессов пластической деформации - 2004" (Москва, 2004г.).
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 10 работах.
Структура и объем работ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, включая 76 рисунков, 8 таблиц, библиографию из 133 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность за научное руководство и ценную помощь в работе над диссертацией заведующему кафедрой обработки металлов давлением Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика СП. Королева, д.т.н., профессору, заслуженному деятелю науки РФ Ф.В. Гречникову.
