Directorio Unificado de Tarifas y Cualificaciones de Trabajos y Profesiones de los Trabajadores (ETKS), 2019
Parte No. 1 de la edición No. 2 ETKS
El problema está aprobado por el Decreto del Ministerio de Trabajo de la Federación Rusa del 15 de noviembre de 1999 N 45
(modificado por la Orden del Ministerio de Salud y Desarrollo Social de la Federación Rusa del 13 de noviembre de 2008 N 645)
Rodillo
§ 72. Rodillo de 3ra categoría
Descripción del trabajo. Laminación en caliente de piezas brutas de anillos para rodamientos de hasta 250 mm de diámetro en máquinas laminadoras de acuerdo con las dimensiones establecidas. Comprobación de dimensiones con una herramienta de medición. Puesta a punto de máquinas.
Debe saber: dispositivo y métodos para ajustar máquinas laminadoras reparadas y un dispositivo de calentamiento eléctrico; calidades de acero utilizadas para anillos de rodamientos de bolas; Propósito y condiciones para el uso de instrumentos de control y medición.
§ 73. Rodillo de la 4ª categoría
Descripción del trabajo. Laminación en caliente de piezas brutas de anillos para rodamientos con un diámetro de más de 250 a 350 mm en máquinas de laminación y piezas brutas en un disco cónico para ruedas de automóviles en un laminador de discos. Ajuste del molino. Laminación en caliente de piezas brutas de anillos para rodamientos con un diámetro superior a 350 mm en máquinas de laminación junto con un rodillo más calificado.
Debe saber: el dispositivo del tren de laminación de discos y los diagramas cinemáticos de las máquinas de laminación mantenidas; calidades de acero utilizadas para laminar piezas brutas de discos de ruedas de máquinas; temperatura y modo de calentamiento de los espacios en blanco; dispositivo de control e instrumentos de medida.
§ 74. Rodillo de 5ª categoría
Descripción del trabajo. Laminación en caliente de piezas en bruto para anillos de cojinetes con un diámetro de más de 350 mm, anillos de perfil y cubiertas esféricas de espesor variable de aleaciones resistentes al calor y titanio de motores de aviones con un diámetro de hasta 1500 mm en máquinas de laminación. Boquilla de laminadoras sobre anillos.
Debe saber: diagramas cinemáticos de varias máquinas laminadoras, laminadoras de discos y dispositivos de calentamiento utilizados para anillos laminados y cubiertas esféricas; modos óptimos de calentamiento de palanquillas; asignaciones y tolerancias durante el procesamiento; dependencia del grado de compresión radial del espesor en varios puntos de la pieza de trabajo; Formas de ajustar las máquinas de laminación.
§ 75. Rodillo de la 6ª categoría
Descripción del trabajo. Laminación en caliente, enderezado, calibración de anillos de perfil y cubiertas esféricas de espesor variable de aleaciones resistentes al calor y titanio de motores de aeronaves con un diámetro de más de 1500 mm en máquinas de laminación. Laminación de piezas de paredes delgadas de aceros resistentes a la corrosión y aleaciones de molibdeno.
Debe saber: proceso tecnológico de laminación de piezas de gran tamaño y paredes delgadas; diseño de dispositivos cinemáticos, hidráulicos y de calefacción y métodos para su ajuste; formas de lograr la precisión de procesamiento establecida; reglas para el cálculo de conchas parabólicas asociadas con la realización de diversos trabajos.
1. ESTADO DE LA CUESTIÓN Y FORMULACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE INVESTIGACIÓN.
1.1 Aplicaciones de los productos anulares en la industria moderna
1.2 Los principales métodos de fabricación de anillos GTE para aeronaves.
1.3 Métodos experimentales para el estudio de la zona de deformación.
1.4 Métodos analíticos para el estudio de la zona de deformación durante la laminación y laminación.
1.5 Aplicación del método de los elementos finitos al estudio de la zona de deformación durante la laminación y laminación.33.
1.6 Breve descripción de las aleaciones KhN68VMTYUK-VD y KhN45VMTYuBR-ID y el mecanismo de su recristalización.
1.7 Revisión de estudios del estado térmico del metal en la zona de deformación durante la laminación de anillos y laminación plana.
2. DETERMINACIÓN DE LA DEPENDENCIA DE LA FRACCIÓN DEL VOLUMEN RECRISTALIZADO DE LA TEMPERATURA DEL GRADO DE DEFORMACIÓN Y DEL TIEMPO DE LA PAUSA DE INTERDEFORMACIÓN PARA ALEACIONES KhN68VMTYUK-VD Y
KhN45VMTYuBR-ID.
2.1 Análisis del mecanismo de conformado durante la laminación en caliente de anillos GTE.
2.2 Objetivos y metodología del experimento.
2.3 Equipos e instrumentos para la investigación.
2.4 Estudio del proceso de recristalización primaria en las aleaciones KhN68VMTYUK-VD y KhN45VMTYuBR-ID tras deformación en caliente.
3. DESARROLLO DE UN MODELO MATEMÁTICO DEL PROCESO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE DE PIEZAS ANILLAS GTE.
3.1 Supuestos e hipótesis básicas.
3.2 Descripción matemática y discretización del área de solución.
3.3. Aproximación de los campos de desplazamiento, deformación y tensión.
3.3.1 Aproximación de desplazamientos en un elemento.
3.4. Compilación de matrices de rigidez globales locales. El principal sistema de ecuaciones del método de los elementos finitos.
3.4.1 Construcción de una matriz de rigidez local.
3.4.2 Construcción de una matriz de rigidez global.
3.4.3 Contabilización de las condiciones de contorno.
3.5. Construcción de un modelo de campo de temperatura.
3.6. Estructura general del modelo matemático.
4. INVESTIGACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LAS PAUSAS INTERDEFORMACIONALES EN EL VALOR DE LA DEFORMACIÓN Y LA TEMPERATURA ACUMULADA DURANTE EL RODAMIENTO DE ANILLOS GTE.
4.1 Descripción de las etapas de laminación de anillos GTE.
4.2 Búsqueda de modos de reducción óptimos y la duración de la pausa de interdeformación durante la laminación en caliente de anillos GTE.
4.3 Comparación de resultados de simulación con datos experimentales.
4.4 Comprobación de los resultados encontrados con una cámara termográfica
4.5. Estudio industrial de modos de laminación de anillos con regulación de la pausa de interdeformación.
5 BÚSQUEDA DE MODOS ÓPTIMOS DE COMPRESIONES LOCALES Y VELOCIDADES DE LA HERRAMIENTA DEFORMADORA DURANTE EL LAMINADO DE ANILLOS GTE.
5.1 Determinación del tiempo de deformación admisible.
5.2 Selección de la velocidad de rotación óptima y reducciones locales.
Lista recomendada de tesis
Optimización de los regímenes tecnológicos de deformación de anillos en bruto de gran tamaño a partir de aceros y aleaciones resistentes al calor difíciles de deformar 1999, Candidato de Mentas de Ciencias Técnicas, Alexander Ilyich
Desarrollo de una tecnología de ahorro de recursos altamente eficiente para la producción de anillos a partir de aleaciones resistentes al calor basada en el estudio del proceso de recalcado de piezas de trabajo 2013, candidato de ciencias técnicas Batyaev, Daniil Vladimirovich
Control óptimo de un objeto no estacionario con parámetros distribuidos y acción en movimiento 1999, candidato de ciencias técnicas Chuguev, Igor Vladimirovich
Investigación, desarrollo de equipos y dominio de la tecnología de laminación en frío de anillos de rodamiento. 1998, candidato de ciencias técnicas Kishkin, Ivan Vasilyevich
Simulación de la deformabilidad del acero colado en continuo para mejorar el laminado de palanquillas 1999, candidato de ciencias técnicas Antoshechkin, Boris Mikhailovich
Introducción a la tesis (parte del resumen) sobre el tema "Desarrollo de una metodología para el cálculo de la deformación acumulada durante la laminación en caliente de anillos GTE, teniendo en cuenta las pausas de interdeformación"
Relevancia del tema. Los motores de turbina de gas (GTE) se utilizan ampliamente en aviones y estaciones de bombeo de gas. Hoy en día, el nivel de competencia es alto en la construcción de motores nacionales y extranjeros. Por lo tanto, las empresas dedicadas a la producción de motores de turbina de gas se esfuerzan por garantizar que sus productos cumplan con los requisitos más altos para las características de rendimiento más importantes. La fiabilidad operativa y otros parámetros importantes de un motor de turbina de gas dependen principalmente de la calidad de las piezas de sus componentes.
Una de las partes más importantes en la construcción de motores son los anillos GTE que sirven como elementos de conexión. La falla de al menos un anillo puede provocar la avería de todo el motor, es decir, una emergencia. Por lo tanto, las partes anulares de los motores de turbina de gas de aviones que funcionan a altas temperaturas y cargas dinámicas están sujetas a altos requisitos de uniformidad estructural y nivel de propiedades mecánicas. Una de las principales formas de obtener piezas anulares es el laminado en caliente a partir de una palanquilla forjada. Una desventaja característica de este proceso es la aparición en la parte anular durante el tratamiento térmico final de zonas con granos grandes, que son el resultado de que el metal obtenga valores críticos del grado de deformación plástica. La estructura de grano desigual del anillo, a su vez, conduce a una fuerte disminución en el nivel de propiedades mecánicas y la vida útil de estas piezas en condiciones de funcionamiento difíciles.
La aparición de zonas con granos grandes en el blanco anular se ve facilitada por la fragmentación de la deformación durante la laminación. De hecho, el laminado de anillos es un conjunto de actos de deformación locales en los que se produce un endurecimiento. Entre estos actos locales, se produce una pausa de interdeformación en la que se observa una recristalización parcial y se elimina el endurecimiento por deformación. A su vez, una disminución en el grado de endurecimiento por deformación contribuye a la formación de zonas con granos grandes durante el tratamiento térmico final del anillo.
El propósito de este trabajo es mejorar los modos tecnológicos de laminación en caliente de piezas anulares GTE con base en el modelo de elementos finitos desarrollado para el cálculo de la deformación acumulada, teniendo en cuenta los parámetros de temperatura y velocidad de deformación, la duración y el número de pausas de interdeformación.
Para lograr este objetivo, es necesario resolver las siguientes tareas:
1. Determinar las dependencias del cambio en la proporción del volumen recristalizado de la palanquilla del anillo en la temperatura de calentamiento, el grado de deformación y el tiempo de la pausa de interdeformación para las aleaciones KhN68VMTYUK-VD y KhN45VMTYuBR-ID (materiales típicos para anillos GTE ).
2. Desarrollar un modelo de elementos finitos para calcular los valores del grado de deformación acumulado durante el proceso de laminación, teniendo en cuenta la temperatura de calentamiento de la pieza, la magnitud de las reducciones locales y la duración de cada pausa de interdeformación.
3. Sobre la base del modelo matemático desarrollado, investigar la influencia de la temperatura de calentamiento de la palanquilla, la magnitud de las reducciones locales, la duración y el número de pausas de interdeformación sobre el grado de deformación acumulada durante todo el ciclo de laminación.
4. Desarrollar recomendaciones sobre la elección de temperatura-velocidad y modos de deformación de laminación en caliente, el número y duración de las pausas de interdeformación, proporcionando los valores calculados de la deformación acumulada, la homogeneidad de la macroestructura y el nivel requerido de propiedades mecánicas. de anillos en blanco.
5. Llevar a cabo una prueba piloto de la adecuación de los modos tecnológicos desarrollados de laminación en caliente de piezas de anillos a los requisitos de macroestructura y nivel de propiedades mecánicas.
La novedad científica del trabajo es la siguiente:
1. El proceso de laminación en caliente de anillos GTE se considera como un proceso con deformación fraccionada, consistente en múltiples compresiones locales y posteriores múltiples actos de recristalización parcial en pausas de interdeformación.
2. Se ha construido un modelo de elementos finitos que permite investigar el laminado en caliente de anillos teniendo en cuenta la temperatura de calentamiento del metal, el grado de reducciones locales y la duración de las pausas de interdeformación.
3. Las dependencias del cambio en la proporción del volumen recristalizado del tocho anular fabricado con las aleaciones KhN6 8VMTYuK-VD y KhN45VMTYuBR-ID (materiales típicos para anillos GTE) de la temperatura de calentamiento, el grado de deformación y el tiempo de se establecen las pausas de interdeformación.
4. Utilizando la cámara termográfica ThermaCAM P65, se estudió el campo térmico durante el laminado de anillos GTE y se estableció la duración óptima del proceso de deformación.
La confiabilidad de los resultados científicos de la investigación se confirma mediante el uso del método más preciso y moderno de estudio de medios plásticos (método de elementos finitos) para el modelado, el uso de un producto de software en el lenguaje C + moderno para la implementación del modelo, así como una amplia gama de estudios experimentales.
Métodos de búsqueda. Los estudios del estado de tensión-deformación durante el laminado de anillos GTE se llevaron a cabo utilizando un modelo de elementos finitos, en base al cual se creó un producto de software en el lenguaje C +. Los estudios experimentales incluyeron el recalcado y grabado de muestras de las aleaciones KhN68VMTYuK-VD y KhN45VMTYuBR-ID y el estudio de su macroestructura utilizando un instrumento Axiovert 40 MAT. El laminado experimental del aro se llevó a cabo en una laminadora PM1200, seguido de corte de muestras del blanco del aro y estudio de las propiedades mecánicas en una estiradora TsTSMU 30 y macroestructura con un dispositivo Axiovert 40 MAT. El campo de temperatura se estudió utilizando una cámara termográfica ThermaCAM P65.
El autor defiende un modelo matemático de elementos finitos que permite analizar el proceso de despliegue de anillos GTE, teniendo en cuenta la deformación fraccionaria. Se establecieron patrones de cambio en la proporción de volumen recristalizado sobre la temperatura, grado de deformación y tiempo de pausa de interdeformación para las aleaciones KhN68VMTYUK-VD, KhN45VMTYuBR-ID. Distribución de reducciones locales y velocidad de giro del rodillo impulsor durante el laminado de los anillos GTE, proporcionando los valores especificados del grado de deformación acumulada. Estudios experimentales del campo térmico, pieza anular deformable.
El valor práctico del trabajo.
1. Sobre la base del modelo matemático desarrollado, se resolvió el problema de determinar los valores del grado de deformación acumulado durante todo el ciclo de laminación, según los parámetros específicos del proceso, lo que permite garantizar sus valores óptimos. antes del tratamiento térmico final.
2. Se han desarrollado recomendaciones para elegir los modos óptimos de temperatura y velocidad para las reducciones locales del tocho anular, teniendo en cuenta la velocidad de avance y la velocidad de rotación del rodillo impulsor, que aseguran la uniformidad de la estructura y altas propiedades mecánicas.
3. Los resultados obtenidos en la disertación se utilizaron en OJSC "Motorostroitel" y OJSC SNTK "NES Engines" que llevan su nombre. Dakota del Norte Kuznetsov durante el desarrollo de la tecnología para laminación en caliente de anillos en bruto de las aleaciones KhN68VMTYUK-VD y KhN45VMTYuBR-ID
Aprobación de obra. Los principales resultados del trabajo se informaron y discutieron en las siguientes conferencias: Royal Readings (Samara, 2007), All-Russian Scientific and Technical Conference of Students "Student Spring 2008: Engineering Technologies" (Moscú, 2008), Reshetnev Readings (Krasnoyarsk , 2008). Congreso Científico y Técnico Internacional “Física de los Metales, Mecánica de Materiales, Nanoestructuras y Procesos de Deformación” (Samara, 2009) Publicaciones. Se han publicado 6 artículos sobre el tema de la disertación, incluidos 2 artículos en revistas líderes revisadas por pares y publicaciones recomendadas por la Comisión Superior de Certificación.
Estructura y alcance del trabajo. El trabajo de tesis consta de una introducción, cuatro capítulos, principales resultados y conclusiones, una bibliografía de 133 títulos, contiene 138 páginas de texto mecanografiado, 58 figuras, 3 tablas.
Tesis similares en la especialidad "Tecnologías y máquinas para tratamiento a presión", código VAK 05.03.05
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Mejora de la tecnología de fabricación de anillos de aleación de titanio VT6 mediante la determinación de modos de deformación racional 2017, Candidato de Ciencias Técnicas Alimov, Artem Igorevich
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Modelado matemático y optimización de procesos de deformación de materiales durante el tratamiento a presión. 2007, Doctora en Ciencias Físicas y Matemáticas Logashina, Irina Valentinovna
Proceso tecnológico de endurecimiento tratamiento termomecánico semi-caliente durante la estampación de forja 2013, doctorado Fomin, Dmitry Yurievich
conclusión de tesis sobre el tema "Tecnologías y máquinas para tratamiento a presión", Aryshensky, Evgeny Vladimirovich
PRINCIPALES RESULTADOS Y CONCLUSIONES
1. Se ha desarrollado un modelo matemático de elementos finitos para laminación en caliente de anillos GTE, teniendo en cuenta la naturaleza fraccionaria de la deformación, que permite determinar la temperatura de la pieza, el grado de deformación acumulada y tener en cuenta la influencia de reducciones locales y pausas de interdeformación en estos parámetros.
2. Se han establecido regularidades para el cambio en la proporción del volumen recristalizado del tocho anular en función de la temperatura de laminación, el grado de deformación y la duración de la pausa de interdeformación para las aleaciones KhN68VMTYUK-VD y KhN45VMTYuBR-ID.
3. En cada etapa de conformación, los valores de la temperatura de calentamiento, el grado de reducciones locales y la duración de las pausas de interdeformación necesarias para obtener el valor calculado de la deformación acumulada en la pieza anular antes del tratamiento térmico final son establecido.
4. La comparación de los datos obtenidos por modelado y experimentalmente muestra una alta convergencia y confirma la idoneidad del modelo de elementos finitos desarrollado.
5. En general, sobre la base de modelos metamatemáticos, se han desarrollado modos tecnológicos de laminación en caliente basados en la ciencia con valores regulados de temperatura de deformación, velocidad de rotación y velocidad de alimentación del rodillo impulsor, asegurando la homogeneidad de la macroestructura y aumentando las propiedades de resistencia de las partes anulares del motor de turbina de gas en un 8 - 10% y el plástico en un 15 - 21%.
6. Debido al aumento en la confiabilidad y durabilidad de las partes anulares del motor de turbina de gas durante la operación del motor NK-32, el efecto económico total de la implementación ascendió a 1,000,000 millones de rublos para cada motor
Lista de referencias para la investigación de tesis Candidato de Ciencias Técnicas Aryshensky, Evgeny Vladimirovich, 2009
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Tenga en cuenta que los textos científicos presentados anteriormente se publican para su revisión y se obtienen a través del reconocimiento de texto de disertación original (OCR). En este sentido, pueden contener errores relacionados con la imperfección de los algoritmos de reconocimiento. No existen tales errores en los archivos PDF de disertaciones y resúmenes que entregamos.
El método de laminación final permite producir piezas forjadas de aceros aleados y no aleados con un peso de 0,5 a 150 kilogramos, con un diámetro de hasta 1000 mm. La configuración de los espacios en blanco es lo más cercana posible a la configuración de los productos terminados. El margen de mecanizado no es más de 5 mm. La tecnología moderna actual permite obtener piezas forjadas con una variedad de configuraciones y con una estructura y propiedades que aseguran su uso en las condiciones de carga más difíciles, las características de servicio de los productos en términos de resistencia a la fatiga aumentan de 1,5 a 6 veces. se ahorra, se reduce la intensidad de mano de obra y se mejora la calidad y la fiabilidad operativa de los productos. Los espacios en blanco después de la forja por laminación corresponden completamente al término "piezas en bruto precisas de piezas".
MÉTODO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN PARA LAMINACIÓN DE EXTREMOS DE FORJAS POR LAMINACIÓN DE EXTREMOS DEL "CUERPO DE REVOLUCIÓN"
El proceso de fabricación del producto pasa por una preparación de investigación de varias etapas. Para evaluar la calidad del material, se realizan pruebas preliminares. En el curso del estudio de los términos de referencia, se tiene en cuenta dónde se utilizará este producto, para qué procesamiento tecnológico se utilizará. Los dibujos, la documentación de diseño se someten a una serie de aprobaciones de control con el cliente, y solo después de eso se realizan los prototipos. Es imposible lograr productos de alta calidad en la producción en masa, cuando el volumen del pedido puede alcanzar hasta 2000 -3000 piezas forjadas, sin una preparación cuidadosa de la producción y una tecnología bien desarrollada. Para el desarrollo de cada nuevo producto, nuestro enfoque es exclusivamente profesional.
Los productos de Gefest-Mash LLC se producen bajo condiciones controladas establecidas por el Sistema de Certificación de Gestión de Calidad que cumple con los requisitos de GOST ISO 9001-2011 (ISO 9001:2008), número de registro ROSS RU. 0001.13IF22.
En la actualidad, se han dominado los siguientes tipos de forjados.
Manguito Núcleo del pistón Placa de válvula Pasador
Casquillo bomba a China st.70 (SUSTITUCIÓN IMPORTACIÓN) Casquillo bomba 8T650 st.70 (SUSTITUCIÓN IMPORTACIÓN) t.70 Bloque de engranajes st.40X Bloque de engranajes 2 st.40X Bloque de engranajes 3 st.40X
Anillo st.40X Placa st.20KhGNM Engranaje escalonado st.40X Brida de acero inoxidable.
Brida de tubería de gas (РH16-160) st.40X, 09G2S, 20 Conexión BRS st.45 Eje hueco (manguito) Ferrocarril st.45 Placa de válvula st.40khn2ma Núcleo del pistón de la bomba st.40X
Brida de ventilador axial Núcleo del pistón 2 Cubo de ventilador st Arandelas para gasoductos st.40X Buje de ventilador de locomotora de material rodante Ferrocarril
UDC 621.73
MODELO DE ELEMENTOS FINITOS PARA EL CÁLCULO DEL VALOR DE LA DEFORMACIÓN ACUMULADA EN EL PROCESO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE DE ANILLOS
© 2009 FV Grechnikov1, E.V. Aryshensky1, E.D. Beglov2
1 Universidad Estatal Aeroespacial de Samara 2 OJSC "Planta Metalúrgica de Samara"
Recibido el 13 de febrero de 2009
Se ha desarrollado un modelo de elementos finitos para calcular el grado de deformación acumulada en varias etapas de deformación de un blanco anular. La comparación de los resultados de la simulación y las dependencias experimentales confirma la idoneidad del modelo.
Palabras clave: laminación de anillos, macroestructura, recristalización, deformación acumulada, método de elementos finitos, modelo, matriz de rigidez, insertos de igual resistencia.
En la práctica de la producción de GTE, las piezas de anillos con fines multifuncionales son ampliamente utilizadas. Se imponen altas exigencias a estas piezas en términos de estructura y nivel de propiedades mecánicas. La principal forma de obtener piezas de anillos es el laminado en caliente (Fig. 1). Una característica de este proceso es la presencia de múltiples actos de deformación local de la pieza de trabajo en el momento en que está en los rodillos y la recristalización parcial múltiple que lo acompaña en las pausas de interdeformación, lo que dificulta el cálculo de la deformación total (acumulativa) para el proceso. .
Esto conduce al hecho de que a lo largo de la sección de la pieza de trabajo pueden existir simultáneamente diferentes grados de deformación, incluidos grados críticos de deformación. A su vez, grados críticos de deformación contribuyen a la formación de granos gruesos durante el recocido de recristalización final. Al mismo tiempo, en lugares donde la deformación superó los valores críticos, se formará una estructura de grano fino. Así, la falta de homogeneidad de la deformación conduce a la falta de homogeneidad, es decir, falta de homogeneidad estructural sobre la sección de las piezas y una disminución en el nivel de las propiedades mecánicas. Para evitar esto, es necesario conocer en cada etapa el valor de la deformación acumulada obtenida por el metal tanto en cada etapa local de deformación como para todo el período de laminación en su conjunto. En este sentido, el propósito de este artículo es construir un modelo matemático que permita determinar la tensión-de-
Grechnikov Fedor Vasilyevich, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor, Miembro Correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias, Vicerrector de Asuntos Académicos. Correo electrónico: [correo electrónico protegido] Aryshensky Evgeny Vladimirovich, estudiante de posgrado. Correo electrónico: [correo electrónico protegido]
Beglov Erkin Dzhavdatovich, candidato de ciencias técnicas, ingeniero líder. Correo electrónico: [correo electrónico protegido]
el estado formado y la magnitud del grado de deformación acumulada.
Al desarrollar el modelo de elementos finitos, se tuvo en cuenta que, debido a la simetría, la estructura y propiedades del anillo laminado son idénticas para todas las secciones a lo largo de la circunferencia. Considerando esta circunstancia, el modelo fue construido no para todo el anillo, sino para un segmento igual a 6 longitudes de la zona de deformación. El segmento se divide en elementos finitos triangulares, como se muestra en la figura. 2.
El ángulo p, que determina la posición del elemento en el área de la solución, se encuentra mediante la siguiente fórmula.
12 1 ■ kg
(2YAN + 2YV), (1)
donde YAN, YB - radios exterior e interior del anillo;
K - el radio promedio del anillo en 1 vuelta.
b es la longitud del arco de contacto con cualquiera de los rollos. Para determinarlo se aplica la formula
b 1(2) AN, (2)
Arroz. 1. Esquema del proceso de laminación en caliente de anillos: 1 - pieza de trabajo, 2 - rodillo interno no impulsor (mandril), 3 - rodillo impulsor externo, 4, 5 - rodillos guía, 6 - interruptor de límite (control de diámetro)
donde R2 son los radios de los rodillos accionados y no accionados
A b - compresión absoluta Primero, dividimos el área de la solución en sectores cuadrangulares, cada uno de los cuales corresponde a dos elementos triangulares vecinos. Hay N filas de sectores en la dirección radial y M en la dirección tangencial. Hay 2 ■ N ■ M elementos triangulares y (M + 1) ■ (N + 1) nodos. La numeración de los nodos se muestra en la fig. 2. Denotamos las coordenadas del primer nodo a lo largo de los ejes 1 y 2 como xts, X "2
WCH)] HMMM)| ;<3>
1 EVn.+Dn-Dn entonces!± ^toD
Durante el cálculo, las coordenadas de los nodos en cualquier punto del área de cálculo cambiarán a
desplazamiento de nodos n, 2 . Para encontrar n, 2 usamos el método de la energía. Considere un elemento triangular separado 1 con los nodos 1, 2, 3 en la Figura 3.
Supongamos que el elemento inicialmente no está tensionado, las fuerzas en los nodos son iguales a 0. Luego, las fuerzas A, Y, /3 se aplican a los nodos correspondientes del elemento. Nueva configuración
La distribución de nodos tendrá un desplazamiento d 11, d "12, d, d22, d ^, d 32. El índice superior se refiere al elemento, en el futuro lo omitimos. El primer índice inferior se refiere al nodo, y el segundo a la coordenada La energía potencial I de la nueva configuración en relación con la original es la diferencia entre la energía del estado tensionado acumulada en el elemento y y el trabajo realizado por las fuerzas /2,/3 sobre el vector de desplazamiento e, .
yo = u-w = 2 |
Fig 3. Establecimiento de las condiciones de contorno en el problema de la deformación del segmento.
donde e12 ....... - desplazamientos en los nodos del elemento
en las direcciones 1,2 respectivamente;
/p ...... /32 - fuerzas bajo cuya influencia
hay un desplazamiento de nodos en la dirección de 1.2, respectivamente;
e11 e22 - normal, y e12 - componentes tangenciales del tensor de deformación;
y11y22 - normal, y12 - componentes tangenciales del tensor de tensión.
La integración se realiza sobre el volumen ^ (en el caso considerado de deformación plana, sobre el área del elemento dF). Por conveniencia de la solución adicional, representamos la ecuación (5) en forma de matriz.
Yo \u003d - | a -e-eG-e 2
G \u003d 2\eTscheG - \u003d
Los valores de los componentes del vector ё = |ё„ ■■■ ё32|| debe ser tal que la energía potencial I tenga un valor mínimo:
■- = 0 ; H1...3, . (7)
Después de la diferenciación, en forma vectorial obtenemos:
Y -ING) -e \u003d f. (ocho)
Para entender la notación, ||en||, y ||y|| una vez más considere un elemento separado presentado en la Fig.3.
Si es triangular, como en nuestro caso, y las tensiones en él cambian linealmente, se recomienda conectar los valores de desplazamiento de los nodos del elemento y su deformación mediante la siguiente fórmula.
X22 X-32 X11 X31 X32 X12 X21 X11
21 Hz 12 22
Escribimos la expresión (9) en forma matricial como sigue:
e = \\B\\ - e. (9a)
Como puede verse en (9) ||in|| expresa cambios en las coordenadas de los nodos de un elemento triangular manteniendo su área y relaciona el desplazamiento en sus nodos con la deformación acumulada.
A su vez ||y|| expresa la relación entre el tensor de deformación y el tensor de tensión. Sus valores son diferentes para los estados elástico y plástico. Salida ||Y|| para ambos estados
yany se puede encontrar en . Aquí se dan sus valores, y solo para la deformación del plano y el enfoque energético. Deformación elástica:
1 + V 1- - 2v 1 - 2v
Estado plástico:
)-ee = |I| - ee, (12)
para la parte elástica de la deformación, para la parte plástica de la deformación.
a11 a11 a11 0 22 ^ a11 012
a22 a11" 0 22 0 22 0 22 a12
a12 a11 a12 0 22 a12 012
donde módulo de cortante O =
8 - parámetro característico del estado elástico-plástico
Este parámetro permite tener en cuenta la dependencia de las tensiones con la deformación y otros parámetros del proceso, que se expresan mediante una relación de la forma
0 = 0(e, e, T, a en c), (17)
donde e es la deformación acumulada bajo compresión uniaxial (tensión);
e - velocidad de deformación; T - temperatura;
aoa a, b, c - proporciones determinadas empíricamente. La búsqueda de tales relaciones se dedica a
pero mucha investigación. Hemos utilizado los resultados para las aleaciones utilizadas en el laminado de anillos GTE.
Volvamos a la fórmula (8), que, como ahora está claro, expresa la relación entre la fuerza en el elemento, por un lado, y el esfuerzo, la deformación y el desplazamiento, por el otro. Eliminando los desplazamientos de la fórmula (8), denotamos su lado izquierdo como sigue.
W = M-|I-B-dF- (18)
U es la matriz de rigidez. Tiene en cuenta todos los parámetros de deformación dados anteriormente. Si esta matriz se da para un elemento triangular, se llama local. La matriz global será la matriz del lado derecho del sistema (M++1) de ecuaciones, formada como la suma algebraica de las matrices locales de cada elemento.
Cabe señalar que ya conocemos el voltaje.
Para un rollo no impulsado, en la primera mitad del arco de captura, las fuerzas se dirigen contra la dirección del movimiento del metal, en la segunda, en la dirección del movimiento (Fig. 3, b). Para cada nudo en contacto con el rollo, se conoce la dirección de las fuerzas. P - presión normal, t = juP - fuerza de fricción, j - coeficiente de fricción.
Considere la ecuación (19), que en forma expandida para el nodo 9 se puede escribir de la siguiente manera (Fig. 3b).
k17.17 d91 + k17.18 d 92 + k17.19 d101 + k17.20 d102 +
K17.21 d111 + k17.22 d112 = f91 =
JP cos (p3 - P sen (p3, (20)
k18.17 d91 + k18.18 d92 + k18.19 d101 + k18.20 d102 +
K18.21d111 + k18.22d112 = f92 =
P sen (p3 + /uP cos (p3. (21)
Al resolver las ecuaciones (20) por el método de Gauss, tenemos en cuenta la condición de no penetración del material de la pieza de trabajo en el rodillo no accionado:
d91 ■ sen (p3 = d92 ■ cos^3. (22)
Esta condición nos permitirá excluir del sistema de ecuaciones (19) d92 Realizamos esta transformación para todas las ecuaciones que contienen nodos que se encuentran en la superficie del rodillo no accionado.
En el rodillo impulsor, se conoce la velocidad de rotación, pero se desconoce el desplazamiento mutuo de las superficies del metal y del rodillo. Apliquemos el siguiente método.
Introduzcamos una capa ficticia de elementos. Mostrémoslo en el ejemplo de un elemento con los nodos 7, 6 (Fig. 3a). Estos nodos se mueven como rígidamente conectados al rollo. Los nodos de la capa de contacto del metal 5 (Fig. 3 a) se mueven a lo largo de la superficie del rollo. La matriz de rigidez del elemento K se modifica utilizando el índice de fricción m. Los elementos de la matriz de rigidez se multiplican por m/m - c. En
m tendiendo a 0, el elemento se vuelve más rígido, simulando baja fricción. Para m^1, se simula el "pegado" del material a los rollos. Los elementos no modelan la capa de lubricación, pero modelan la acción de la lubricación. Cada elemento de la capa ficticia se crea en el momento de la construcción del elemento real correspondiente. Las matrices de elementos reales y ficticios pueden compararse y resolverse conjuntamente en la ecuación (8). Los movimientos de los nodos ficticios son conocidos, es decir, se mueven como conectados rígidamente al rollo.
Las ecuaciones (19) para el nodo 5 (Fig. 3 a) tendrán la siguiente forma.
k9 3d 23 + k 9.4d 22 + k9.7 d41 + k9.8 d42 + k9.9 d51 + + k 9.10 d52 + k 9.15 d 81 + k9.16 d82 + k 9.13 d71 + + k 9.14d 72 + k 9.11 d61 + k 9.12 d62 = f51 , (23)
k10.3 d 21 + k10.4d 22 + k10.7 d41 + k10.8 d42 + k10.9 d51 + + k10.10 d 52 + k10.15 d 81 + k10.16 d 82 + k10.13 d71 + + k10.14d72 + k10.11d61 + k10.12d62 = f52 . (24)
Dado que la fuerza en el nodo 5 es normal a la superficie del rodillo, tenemos:
f2Cos^2 = fs1sen (Р2, (25)
La condición de no penetración de la superficie del rodillo ds1 cos^2 = ds2 sen (p2, (26)
Al compilar la matriz de rigidez global, transformando las ecuaciones (23, 24) teniendo en cuenta (25,
Arroz. Fig. 4. Disposición de insertos de igual resistencia en la zona de deformación durante la laminación. H0 es el espesor de la palanquilla antes de entrar en los rollos; y, x - valores de las coordenadas de inserción;
a0, b0 y hacha, bx
tamaños inicial y final de los insertos, respectivamente
52, yb1, también puedes usar
26), excluyendo /51, /5, se llama al resolver el sistema (19) por el método de eliminación de Gauss. Durante la solución, se encuentran los valores de las deformaciones, tensiones y desplazamientos acumulados, es decir, el estado de tensión-deformación en la zona de deformación.
La adecuación del modelo se verifica sobre la base de estudios experimentales del rodamiento de anillos dados en el trabajo. En este trabajo estudiamos la zona de deformación de un anillo de aleación de aluminio AMg6, en el cual
los agujeros se perforaron en capas y se rellenaron con insertos del mismo metal (Fig. 4). El laminado de anillos con un diámetro exterior de 400 mm, un diámetro interior de 340 mm y un espesor de 30 mm se realizó en un tren de laminación de anillos modelo PM1200 con diámetros de rodillos de trabajo: rodillo impulsor superior - 550 mm y no impulsor inferior rollo - 200 mm; la velocidad máxima de avance del dispositivo de presión fue de 16 mm/seg.; la velocidad de laminación proporcionada por el diseño del molino correspondía a 1,5 m/seg. De acuerdo con los resultados de medir los insertos, se encontraron los valores
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Arroz. Fig. 5. Distribución de la intensidad de la deformación sobre la altura de la zona de deformación durante el laminado de una muestra anular hecha de aleación AMg6: e1 es el grado de deformación acumulada, y son las coordenadas del punto a lo largo del eje y (Además, Ho /2 corresponde a 1 en el eje y)
deformaciones y tensiones, que se presentan en la fig. 5. Los datos experimentales presentados sobre el laminado de un anillo de aleación AMg6 se introdujeron en el modelo de elementos finitos desarrollado. En la fig. La Figura 5 compara los resultados de la simulación y los datos experimentales.
Como puede verse en el gráfico, los resultados del experimento y la simulación son casi idénticos (la convergencia es de alrededor del 15 %).
1. Para formar una macroestructura homogénea y el nivel requerido de propiedades mecánicas en las partes anulares del GTE, es necesario controlar la cantidad del grado de deformación acumulado en cada etapa del laminado en caliente de la palanquilla.
2. Se ha desarrollado un modelo de elementos finitos.
la relación del grado de deformación acumulada en varias etapas de deformación de los espacios en blanco del anillo.
3. La comparación de los resultados de la simulación y las dependencias experimentales confirma la idoneidad del modelo.
BIBLIOGRAFÍA
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5 Kostyshev V.A., Shitarev I.L. Anillo rodante. - Sámara: SGAU, 2000. S. 206.
EL TAMAÑO DE CÁLCULO DEL MODELO DEL ELEMENTO FINAL EVITÓ LA DEFORMACIÓN EN EL PROCESO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE DE ANILLOS
© 2009 FV Grechnikov1, E.V. Aryshensky1, E.D. Beglov2
Es elaborado, es un modelo de elementos finales del grado de cálculo de la deformación acumulada en las etapas distintas de la deformación de la preparación del anillo. La comparación de los resultados del modelado y las dependencias experimentales confirma la idoneidad del modelo.
Palabras clave: anillos rodantes, macroestructura, recristalización, deformación acumulada, método de elementos finales, modelo, matriz de rigidez, insertos de alta resistencia.
Fedor Grechnikov, Doctor en Técnica, Profesor, Miembro Correspondiente de la Academia Rusa de Ciencias, Vicerrector de Asuntos Académicos. Correo electrónico: [correo electrónico protegido] Evgenie Aryshensky, estudiante de posgrado. Correo electrónico: [correo electrónico protegido]
Erkin Beglov, Candidato a Técnico, Ingeniero Líder. Correo electrónico: [correo electrónico protegido]
unión soviética
Socialista
Repúblicas
B 21 H 1/Ob con la adición de la aplicación 11ovЂ”
Comité Estatal
URSS para invenciones y descubrimientos (23) Prioridad
L.N.Dubrovin, V.L.Snitsarenko e I.S.Schenev (71) Solicitante (54) DISPOSITIVO PARA ANILLOS DE LAMINACIÓN EN CALIENTE
La invención se relaciona con el campo de la formación de metales y se puede utilizar para el laminado en caliente de anillos utilizados, por ejemplo, en la construcción de tractores, ingeniería agrícola, industria automotriz y en la producción de anillos de rodamientos, coronas dentadas, neumáticos, varias carcasas, etc.
Se conoce un dispositivo para el laminado en caliente de anillos, que contiene un motor instalado en el marco, un husillo motor y no motor con una herramienta de laminación y un conjunto de rodillos de apoyo (1 1. 15
En este dispositivo, para asegurar el ajuste sin juego de las superficies cilíndricas de la herramienta y su fijación precisa en la dirección axial, el rodillo no accionado se fija a los elementos del marco por medio de una tuerca ranurada con pétalos de pinza colocados en sus surcos.
Sin embargo, en el dispositivo especificado 25, el rodillo exterior de accionamiento (herramienta), junto con el husillo, debe estar hecho completamente de acero para herramientas costoso resistente al calor, lo que aumenta el costo del dispositivo 30 y los productos. Una herramienta fabricada en composite (bandeado) no se justifica durante la laminación en caliente, ya que no proporciona una tensión constante del vendaje, la holgura y la estabilidad del proceso de laminado y la calidad de los anillos y requiere una dotación tecnológica adicional para el mecanizado posterior. .
El objetivo de la invención es mejorar la precisión de los anillos compensando la expansión térmica de la herramienta y asegurando la estabilidad del proceso de laminación.
El objetivo se logra porque el dispositivo para el laminado en caliente de los anillos está equipado con un dispositivo de compensación, realizado en forma de un manguito partido cónico móvil axialmente y una membrana presionada previamente en la dirección de la base del cono del husillo, instalado entre el husillo y la herramienta.
En la Fig. 1 se muestra esquemáticamente el dispositivo, Vista general; en la Fig. 2 herramienta rodante con dispositivo de compensación; en la Fig. 3 – conjunto de rodillos de apoyo.
El dispositivo para el laminado en caliente de anillos consta de un marco 1, en el que se monta un husillo de accionamiento 2 con una herramienta de laminación 3, fijada con respecto al marco, y un husillo sin accionamiento.
4 con una herramienta de laminación 5 movida con respecto a la bancada por un cilindro hidráulico 6 durante el laminado de una forja anular 7. La forja anular está sostenida por un conjunto de rodillos de soporte que consta de rodillos 8 y 9, conectados cinemáticamente entre sí por una palanca circuito 10 controlado por un cilindro hidráulico 11, montado de forma fija en la bancada. En la cavidad del cilindro hidráulico hay un pistón 12 conectado a 15 por la varilla superior 13 y la varilla inferior
La rotación del husillo de accionamiento con una herramienta rodante se realiza mediante un mecanismo de accionamiento 15. Sí. El dispositivo está equipado con un dispositivo de compensación, realizado en forma de un manguito partido cónico 16, cuyo ángulo de cono es mayor que la suma de los ángulos de fricción a lo largo de sus superficies internas.
17 y las superficies exteriores 18 instaladas entre la herramienta y el husillo, y la membrana 19, presionada elásticamente en la dirección de la base 20 del cono del husillo con una fuerza menor que la fuerza de su expulsión cuando se enfría 30 la herramienta de laminación.
El dispositivo funciona de la siguiente manera.
Las piezas forjadas estampadas en anillo de menor diámetro y forma simple 35 en estado calentado se instalan entre la transmisión 2 y la no transmisión.
4 husillos con útiles de laminación 3 y 5, y desenrollar. En el proceso de laminación de la pieza de forja, aumentando el diámetro, los rodillos de soporte R son presionados por el cilindro hidráulico, lo que asegura el centrado de la pieza de trabajo y al mismo tiempo reduce la vibración de la pieza de forja. Durante el proceso de laminación, las piezas forjadas precalentadas 7 45 calientan gradualmente la herramienta de laminación, como resultado de lo cual se forma un espacio entre el husillo de accionamiento y la herramienta, sin embargo, el dispositivo de compensación controla constantemente la ausencia de un espacio entre la herramienta de trabajo y el husillo, y cuando aparece, se instala un manguito partido 16 entre la herramienta de laminación 3 y el husillo de accionamiento 2, se mueve bajo la acción de la membrana
19, presionado elásticamente en la dirección de la base 20, eligiendo el espacio entre el husillo y la herramienta rodante de trabajo. El ángulo de conicidad del manguito dividido 16 se elige de tal manera que exceda ligeramente el ángulo de autofrenado y le permita compensar suavemente la formación de espacios radiales térmicos, y cuando la herramienta se enfríe, vuelva a su estado original, manteniendo una interferencia constante entre la herramienta rodante
3 y el husillo de accionamiento 2 bajo la acción de una membrana precargada elásticamente 19 con una fuerza que es menor que la fuerza de expulsión del manguito partido cónico 16 cuando la herramienta de laminación se enfría, ya que el ángulo del cono del manguito es mayor que la suma de los ángulos de fricción a lo largo de sus superficies interior y exterior.
El dispositivo propuesto permite aumentar la estabilidad del proceso de laminación y la precisión de los anillos, reducir la asignación tecnológica para el mecanizado posterior, el costo de la herramienta de trabajo y los requisitos para la precisión de su fabricación, así como reducir el equipo. falta del tiempo. Reivindicaciones de la invención Un dispositivo para laminación en caliente de anillos, que contiene un accionamiento instalado en el marco, husillos de accionamiento y no accionamiento con una herramienta de laminación y un conjunto de rodillos de apoyo, caracterizado porque, con el fin de aumentar la precisión de los anillos por compensando la expansión térmica de la herramienta y asegurando la estabilidad del proceso de laminación, está equipado con un dispositivo compensador, realizado en forma de un manguito dividido cónico móvil axialmente instalado entre el husillo y la herramienta y una membrana, preliminarmente precargada elásticamente en la dirección de la base del cono del huso.
