Введение к работе
Актуальность. В отечественном и мировом судостроении накоплен достаточно большой опыт технологии гибки полособульбо-вых профилей, являющихся деталями набора корпусов практически всех типов судов. Проводившиеся ранее исследования в ос~ новном ориентировались на проблемы формоизменения и не касались вопросов формирования комплекса механических свойств. Однако изготовление методами гибки заготовок из «тяжелых» по-лособульбовых профилей из высокопрочных сталей до сих пор представляет сложную технологическую проблему. В процессе горячей гибки происходит не только формоизменение, а еще, в результате термомеханического воздействия, и изменение исходной структуры металла.
Опыт производства заготовок для кольцевых Шпангоутов глубоководных аппаратов из полособульбового профиля №1979 стали АК-35Ш на ГУП "Севмашпредприятие" показывает, что до 40% гнутых заготовок не соответствует требованиям отраслевого стандарта по комплексу механических свойств. Это приводит к повышению издержек производства, снижает его экономическую эффективность и повышает стоимость готовой продукции.
Одним из важных резервов улучшения качества данных изде-. лий является установление таких температурно-скоростных режимов горячей гибки, которые обеспечили бы стабильное получение требуемого комплекса механических свойств заготовок для кольцевых шпангоутов. Учитывая высокие требования к уровню механических свойств заготовок для КРЖ и количество КРЖ на современных глубоководных аппаратах, доходящее до двух сотен, решение вышеназванной проблемы является актуальной задачей со-временной технологии судостроения.
4 Цель работы. Целью данной диссертационной работы является
повышение качества изготовления кольцевых шпангоутов из поло-собульбового профиля №1979 стали АК-35Ш путем нахождения таких технологических параметров термомеханического воздействия на данный материал, которые обеспечили бы получение необходимого комплекса механических свойств готовых изделий
-Методы исследования. В диссертации применены положения статистики, численные методы решения дифференциальных урав-нений, положения теории пластического деформирования металлов, физическое моделирование структурных процессов и положения теории диссипативных процессов.
Экспериментальные исследования проводились на модернизированной для горячих испытаний разрывной пятитонной машине УМ-5 на образцах, изготовленных из исследуемого полособульбо-вого профиля стали АК-35Ш и стали АК-33. Математическая обработка результатов проводилась с помощью современных программных продуктов MathCad 6.0+ и ANSYS. Металлографические исследования проводились с использованием оптических микроскопов, рентгеновского микроанализатора и ОЖЕ-спектрометра.
Научная новизна. В результате исследования напряженно-деформированного состояния установлены характер распределения напряжений и деформаций по сечению изгибаемого профиля, а также значения предельных скоростей процесса гибки, что позволило классифицировать процесс горячей гибки как процесс ползучести материала в условиях упруго-вязко-пластичного изгиба.
Исследования поведения сталей АК-35Ш и АК-33 при высоких температурах позволили установить зависимость пластических и силовых характеристик данных сталей от температурно-скоростных условий деформирования. Выявлено аномальное падение пластических характеристик данных материалов при определенных условиях деформирования.
5 Установлено, что для формирования необходимого комплекса
механических свойств стали АК-35Ш следует провести оптимизацию температурно-скоростных параметров гибки на основе использования теории диссипативных процессов. Поэтому в качестве критерия оптимизации в работе использован коэффициент эффективности диссипации энергии.
Установлено, что наилучший комплекс механических свойств материал приобретает тогда, когда технологические параметры операции горячей гибки обеспечивают получение максимального значения коэффициента эффективности диссипации энергия. Установлено, что комплекс механических свойств готовых изделий зависит от уровня рассеяния энергии во время горячей деформации.
Практическая полезность. Разработана методика оптимизации технологических параметров, позволяющая направленно влиять на комплекс механических свойств изделий, подвергаемых операциям горячего деформирования. Полученные результаты исследования процесса гибки профильной стали AK-3 5UI позволили установить технологические режимы горячей гибки, обеспечивающие стабильное получение механических свойств материала необходимого уровня: температура нагрева 740-780С, скорость прокатки 30-60 мм/мин.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы в целом обсуждались на заседаниях кафедр «Технология машиностроения» Севмашвтуза и «Технология судостроения» СПбГМТУ в 1995-2000 гг., а также на Ломоносовских чтениях в 1999 г, на международной конференции «Моринтех» в 1998 г., НТК им. А. Н. Крылова в 1998 г.
Публикации. По результатам работы опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения; изложена на 11& страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 17 таблиц, 2 приложения; список литературы включает в себя 56 наименований.