Капорович Світлана Володимирівна. Розширення сортаменту і підвищення якості вісесиметричних ребристих металовиробів на основі удосконалення технологій і обладнання для їх виробництва : Дис... канд. наук: 03.03.05 - 2004.
Анотація до роботи:
Капорович С.В. Розширення сортаменту і підвищення якості ребристих вісесиметричних металовиробів на основі удосконалення технологій і устаткування для їх виробництва.
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.05 «Процеси і машини обробки тиском». – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2004.
Дисертація присвячена розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування, а також розробці практичних рекомендацій з удосконалення технологій і устаткування процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, а також поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів.
У роботі на основі чисельного рекурентного рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги виділеного елементарного об’єму середовища деформації розроблені математичні моделі напружено-деформованого стану металу і ступеня використання його запасу пластичності при реалізації процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, а також поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів. Реалізація даного підходу дозволила повною мірою врахувати реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя у всьому об’ємі зони пластичної формозміни.
Достатній ступінь вірогідності отриманих теоретичних рішень підтверджений експериментально. Крім того, і теоретично, і експериментально була показана можливість використання привода обертання безпосередньо через деформовану заготовку, що дозволило максимально спростити конструкцію і знизити питому металоємність станів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки.
На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень сформульовані і вирішені задачі по автоматизованому проектуванню технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного устаткування станів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, розроблені практичні рекомендації, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості одержуваних вісесиметричних ребристих металовиробів.
У дисертації виконані нові науково-технічні розробки по розвитку методів автоматизованого розрахунку і проектування процесів поперечної, поперечно-гвинтової прокатки і поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів, і по рішенню на цій основі актуальних задач, що мають практичне значення і спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості готової металопродукції.
Стосовно до промислового виробництва вісесиметричних ребристих металовиробів, що знайшли широке застосування в різних галузях промислового виробництва, найбільш ефективним є використання процесів поперечної, поперечно-гвинтової прокатки і поперечно-радіального видавлювання, подальший розвиток яких нерозривно пов'язаний з підвищенням ступеня наукової обґрунтованості прийнятих технічних рішень, які здійснюються на основі розвитку математичних моделей напружено-деформованого стану, підвищення ступеня автоматизації проектних робіт і на основі розробки конкретних практичних рекомендацій.
На основі чисельного рекурентного рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги виділених елементарних об’ємів зони пластичної формозміни розроблені чисельні математичні моделі напружень, деформацій і ступеня використання запасу пластичності, що забезпечують урахування реального характеру розподілів локальних і інтегральних характеристик напружено-деформованого стану металу, ступеня використання запасу пластичності, а також граничних умов середовища деформації.
Стосовно до умови реалізації процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки заготовки з внутрішнім осьовим отвором сформульовані і вирішені задачі по оцінці її стійкості, з урахуванням чого була розроблена математична модель напружено-деформованого стану металу, розміщеного на приповерхневих шарах осьової порожнини вісесиметричних ребристих заготовок, що дозволяє визначити максимально припустиме значення сили прокатки з погляду забезпечення достатньої несучої здатності деформованої заготовки.
Достатній ступінь вірогідності отриманих теоретичних рішень підтверджений експериментально, у тому числі і з використанням розробленої принципово нової конструкції лабораторного стану поперечної прокатки 3х60-160 ДДМА. При цьому довірчі інтервали розподілів співвідношень сил і моментів процесу поперечної прокатки відповідали 0,955...1,025 і 0,938...1,023. Теоретично й експериментально підтверджена доцільність використання процесу поперечної прокатки для виробництва вісесиметричних ребристих металовиробів з погляду енергосилових параметрів процесу. Експериментально, з погляду кількості одержуваних ребер, виявлений діапазон можливих умов реалізації процесу поперечно-радіального видавлювання і показана можливість розширення сортаменту готової металопродукції за рахунок попереднього створення поверхневих залишкових напружень стиску при використанні, наприклад, поперечної прокатки вихідної заготовки з малими обтисненнями.
На основі результатів теоретичних і експериментальних досліджень процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, а також поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів встановлені й одержали кількісні описи наступні основні положення:
із збільшенням співвідношення радіусів зовнішніх і внутрішніх поверхонь ребер деформованої заготовки, а також при збільшенні радіусів і подачі деформуючого інструмента поточні значення енергосилових параметрів розглянутих технологічних схем зростають;
збільшення співвідношення приводить до збільшення ступеня використання запасу пластичності, з урахуванням чого значення співвідношення радіусів зовнішніх і внутрішніх поверхонь ребер деформованої заготовки, що рекомендуються, лежать у межах 1.8...2.0, де менше значення зазначеного діапазону відповідає деформації менш пластичних матеріалів.
З урахуванням виявленого впливу вихідних технологічних і конструктивних параметрів процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, а також процесу поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів сформульовані і вирішені програмно задачі по їх автоматизованому проектуванню, запропоновані і досліджені практичні рекомендації, спрямовані на розширення сортаменту, підвищення якості і зниження собівартості ребристих металовиробів.
Результати роботи у вигляді програмних засобів по автоматизованому розрахунку і проектуванню, а також у вигляді технологічних рекомендацій використані в УкрНДІметалургмаше, ТОВ «Лабораторії перспективних процесів і послуг» і СТО «КОЛО». Крім того, дані результати використані в Донбаській державній машинобудівній академії у вигляді дослідно-промислового устаткування і технологічних режимів його роботи.
Публікації автора:
Упрочнение баллонов обкаткой тремя роликами / В.В. Пастернак, А.Н. Кулик, А.В. Послушняк, С.В. Капорович, С.А. Шевцов // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Краматорськ: ДДМА. – 2000. – С.375-378.
Напряженно-деформированное состояние при поперечной прокатке цилиндрических ребристых труб / В.Д. Нотченко, В.В. Пастернак, А.В. Сатонин, А.А. Гвоздь, С.В. Капорович // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії. – Краматорськ: ДДМА. – 2001. – С.472-477.
Численное математическое моделирование напряжений и деформаций металла при поперечной прокатке осесимметричных ребристых заготовок / В.Д. Нотченко, В.В. Пастернак, А.В. Сатонин, С.В. Капорович // Ресурсозберігаючі технології виробництва та обробки тиском матеріалів у машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Луганськ: вид-во СНУ ім В.Даля. – 2002. – С.22-28.
Численное математическое моделирование распределений напряжений и деформаций при поперечном выдавливании осесимметричных деталей с относительно тонким фланцем / С.А. Шевцов, С.В. Капорович, Л.И. Алиева, Д.Ю. Михеенко // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії. – Краматорськ-Хмельницький: ДДМА. – 2002. – С. 86-90.
Кулик А.Н., Капорович С.В., Пастернак В.В. Численное математическое моделирование степени использования запаса пластичности при поперечной прокатке ребристых осесимметричных металлоизделий / Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії. – Краматорськ: ДДМА. – 2003. – С.228-231.
Методика и результаты экспериментального исследования процесса поперечной прокатки осесимметричных ребристых металлоизделий / Л.Л. Роганов, В.В. Капорович, С.В. Капорович, П.П. Черненко, Д.А. Штукин // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у машинобудуванні та металургії. – Краматорськ-Слов’янськ: ДДМА. – 2003. – С. 88-90.
Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві
[1] – уточнена математична модель напружено-деформованого стану металу заготовки з внутрішнім осьовим отвором, що піддається поперечній прокатці;
[2] – уточнено рішення кінцево-різницевої форми статичної рівноваги, виконана програмна і чисельна реалізація, проведений аналіз отриманих результатів для процесу поперечної і поперечно-гвинтової прокатки;
[3] – уточнені початкові умови й умови зв'язку, використане рекурентне рішення, з урахуванням якого розроблений алгоритм розрахунку енергосилових параметрів;
[4] – уточнено рішення кінцево-різницевої форми статичної рівноваги, виконана програмна і чисельна реалізація, проведено аналіз отриманих результатів для процесу поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів;
[5] – на основі методики В.А. Огороднікова уточнена математична модель ступеня використання запасу пластичності при поперечній прокатці ребристих вісесиметричних металовиробів;
[6] – розроблена методика експериментального дослідження деформації металу;
[7] – запропоновано як вузол станин пристрою для поперечної прокатки використовувати патрони токарно-гвинторізного верстата, у розточеннях кулачків яких розміщені шейки валків.
