Введение к работе
Актуальность проблєш. Развитие техники на современном этапе, обєнно таких ее отраслей, как авиа- и ракетостроение характери-ется широким применением титана и его сплавов,, что обусловлено соким уровнем их физико-механических и эксплуатационных свойств, есте с тем, обработка титановых сплавов сопряжена с определении трудностями, связанными с рядом специфически свойств этих териалов.
В последнее время наряду с традиционными способами обработки гериалов давлением такими как ковка, штамповка протяжка, про-гна, волочение, прессование все более широкое распространение лучает прогрессивный ресурсо- и энергосберегающий процесс про-кки на радиально - ковочных ( радиально - обжимных ) машинах, зываемый также радиальной ковкой ( радиальным обкатаем ).
К основным достоинствам данного процесса следует отнести воз-кность получения поковок из труднодеформируешх марок сталей, гана и его сплавов а также других материалов, обработка которых [руднена, а в ряде случаев и невозможна традиционными способами заботки давлением. Однако, широкое применение радиальной ковки фживается недостаточной изученностью механики процесса.
Разработка высокопроизводительных малоотходных технологичес-: режимов требует создания математической модели процесса, свя-іающей его входные и выходные параметры. Математическая модель ільного технологического процесса долина обеспечивать возмозк-;ть определения неоднородных нестационарных полей температур, ряжений и деформаций в объеме деформируемого тела и инструменте ;елью исследования'и оптимизации процесса.
Цельв диссертационной работы является:
- разработка расчвтно - экспериментального метода определения
тационарных температурных полей в толах в процессах пластичес-
о деформирования с учетом основных технологических ссобеннос-
; создание программного модуля, реализующего алгоритм метода;
- создание математической модели процесса протяжки крупно-
аритных заготовок круглого поперечного сечения из титановых
авов на радиально - ковочной машине на основе решения нестацио-
ной ноизотэрмическсй связанной сопряженной краевой задачи тер-
мопластичности; разработка алгоритма и создание комплекса программ для определения деформированного состояния заготовки и температурных полей в системе контактирующих тел "инструмент - заготовка" в любой момент времени на любой стадии процесса деформирования;
исследование с помощью модели механики процесса радиальной ковки, анализ.влияния на ход и результаты процесса деформирования технологических и конструкционных параметров;
расчет оптимальных термомеханических режимов деформирования и выработка технологических рекомендаций;
Научная новизна работы заключается в следующем:
создана математическая модель процесса радиальной ковки, позволяющая достаточно точно описывать деформированное состояние заготовки "и температурные поля в системе контактирующих тел "инструмент - заготовка" в любой момент времени на любой стадии процесса деформирования; на осново модели проведено исследование термомеханики процесса;
предложен способ аналитического описания температурных полей с учетом высоких температурных градиентов, возникающих в части объема деформируемого тела;
разработан приближенный расчетно - экспериментальный метод определения температурных полей в процессах деформирования длинномерных заготовок, позволяющий учесть основные-технологические особенности и определять обобщенный коэффициент теплообмена;
предложен деформационный критерий качества полуфабрикатов и и изделий, полученных в процессах пластического деформирования; проведено исследование зависимости указанного критерия от технологических параметров процесса и характеристик оборудования и выработаны технологические рекомендации;
сформулирована и решена задача оптимизации процесса радиальной ковки по предложенному критерию;
Практическая ценность и реализация работы:
предложенный способ расчета температурных полей.при обработке длинномерных изделий, оформленный в виде программного модуля, использован для расчета термомеханических режимов прокатки, протяжки и радиальной ковки.
разработанная в диссертации математическая модель технологического процесса радиальной ковки позволила исследовать влияние на ход и. результаты процесса технологических и конструкционных"
параметров.
- внедрение расчитанных на базе математической модели оптимальных режимов позволило снизить отходы и повысить качество изделий; реальный экономический эффект составил 70 тыс. руб. ( в ценах 1987 года ).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всесоюзной конференции "Смешанные задачи механики деформируемого тела" ( Одесса, 1989 г. ); XI Всесоюзной конференции "Численные методы решения задач теории упругости и пластичности" ( Волгоград, 1989 г. ); Всероссийской научно - технической конференции "Математическое моделирование технологических процессов обработки материалов давлением" ( Пермь, 1990 г. ); Всесоюзной конференции "Новые технологии и робототехнические комплексы при производстве авиационной техники" ( Харьков, 1990 г. ); VII Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике ( Москва, 1991 г. ).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в II научных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, содержащего 122 наименования, и приложения. Содержит 166 страниц машинописного текста, в том числе 31 рисунок.