Удосконалення технології виготовлення крупних поковок на основі використання нового способу осадження
Анотація
Марков О. Є., Злигорєв В. М., Іванова Ю.О., Лагер О. О., Дорофєєв В. О. Удосконалення технології виготовлення крупних поковок на основі використання нового способу осадження. Oбробка матеріалів тиском. 2020. № 1 (50). С. 91-97.
В роботі досліджено спосіб осадження великих злитків. Запропонований спосіб полягає в осадженні чотирипроменевих профільованих злитків. В роботі запропонована методика проведення досліджень методом скінчених елементів. Методика передбачала встановлення закономірностей заковування внутрішніх пустот злитка. Кут граней чотирипроменевих заготовок приймався постійним і становив 150°. Як змінними параметрами використовувалася відносна глибина граней чотирипроменевої заготовки, яка змінювалася в інтервалі
15 % ... 25 %. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: інтенсивності деформацій, напружень і температур в меридіональному перерізі після осадження чотирипроменевих заготовок. Величина стискаючих напружень визначалася на підставі показника жорсткості напруженого стану. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями. Була розроблена відповідна методика проведення цих досліджень, яка реалізовувалася на моделях зі свинцю і сталі. Крім цього проводилася апробація отриманих результатів на натурних сталевих поковках. Теоретичне дослідження дозволило встановити розподіл параметрів напружень і деформацій в обсязі поковки при осадженні чотирипроменевих заготовок. Скінчено-елементне дослідження дозволило встановити, що раціональна висота граней повинна складати 15 % від діаметра заготовки. При такій висоті граней відбувається максимальне заковування внутрішнього отвору. Отримані результати пояснюються показником напруженого стану, який показує наявність стискаючих напружень внаслідок підпору увігнутих граней. Крім того, визначена раціональна ступінь осадження для максимального заковування внутрішніх дефектів. Результати скінчено-елементного моделювання були підтверджені експериментами в лабораторних і виробничих умовах. В результаті досліджень, виконаних в роботі, було встановлено, що осадження чотирипроменевих заготовок підвищує якість великогабаритних деталей.
Посилання
Markov O.E. Forging of Large Pieces by Tapered Faces. Steel in Translation. 2012, 42, pp. 808 – 810. DOI:https://doi.org/10.3103/S0967091212120054
Dudra S. P., Im Y. T. Analysis of void closure in open-die forging. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 1990, 30(1), pp. 65–75. DOI: https://doi:10.1016/0890-6955(90)90042-H
Chen K., Yang Y., Shao G., Liu K. Strain function analysis method for void closure in the forging process of large sized steel ingot. Computational Materials Science. 2012, 51(1), pp. 72–77. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.07.011
Zhbankov I.G., Markov O.E., Perig A.V. Rational Parameters of Profiled Workpieces for an Upsetting Process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014, 72, pp. 865–872. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-014-5727-5
Nakasaki M., Takasu I., Utsunomiya H. Application of hydrostatic integration parameter for free-forging and rolling. Journal of Materials Processing Technology. 2006, 177(1-3), pp. 521–524. DOI: https://doi:10.1016/j.jmatprotec.2006.04.102
Markov O.E., Perig A.V., Zlygoriev V.N., Markova M.A., Grin A.G. А new process for forging shafts with convex dies. Research into the stressed state. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017, 90, pp. 801 – 818. DOI: http://doi.org/10.1007/s00170-016-9378-6
Chen M-S., Lin Y.C. Numerical simulation and experimental verification of void evolution inside large forgings during hot working. International Journal of Plasticity. 2013, 49, pp. 53–70. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijplas.2013.02.017
Markov O.E., Perig A.V., Zlygoriev V.N., Markova M.A., Kosilov M.S. Development of forging processes using intermediate workpiece profiling before drawing: research into strained state. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2017, 39(4), pp. 4649–4665. DOI: https://doi.org/10.1007/S40430-017-0812-Y
Sheikhi S., Rech R., Wahlers F., Bokelmann D., Wupperman C., Bonfig K. W., Notzel R., Steingier K. J. Fortschrite beim Freiformschmieden in den letzten 25 Jahren. Stahl und Eisen. 2010, 1, pp. 2–14.
Aksakal B., Osman F. H., Bramley A. N. Determination of experimental axial and sideways metal flow in open die forging. Material and Design. 2008, 3, pp. 576–583.
Christiansen P., Martins A. F., Bay N., Hattel J.H. Multi-objective optimization of die geometry in ingot forging. Procedia Engineering. 2014, 81, pp. 2457–2462. DOI: https://doi:10.1016/j.proeng.2014.10.350
Cho J. R., Bae W.B., Kim Y.H., Choi S.S., Kim D. K. Analysis of the cogging process for heavy ingots by finite element method and physical modeling method. Journal of Materials Processing Technology. 1998, pp. 80–81, 161–165.
Kakimoto H., Arikawa T., Takahashi Y., Tanaka T., Imaida Y. Development of forging process design to close internal voids. Journal of Materials Processing Technology. 2010, 210(3), pp. 415–422. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.09.022
Kun C., Yitao Y., Guangjie S., Kejia L. Strain function analysis method for void closure in the forging process of large sized steel ingot. Computational Materials Science. 2012, 51(1), pp. 72–77. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.07.011
