автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Разработка и исследование процессов прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок

На правах рукописи

Волков Сергей Михайлович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ И НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05.16.05 - Обработка металлов давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2006

Работа выполнена в Уральском государственном техническом университете -

УПИ.

Научный руководитель:

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Буркин Сергей Павлович

доктор технических наук, профессор

Ганаго Олег Александрович

кандидат технических наук, доцент

Адоньев Александр Иванович

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод»

Защита диссертации состоится «16» июня 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.285.04 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» по адресу: г. Екатеринбург, К-2, Мира, 19, аудитория МТ-324.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направить по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, Мира, 19, ученому секретарю университета, тел. 375-45-74.

Автореферат разослан « 15 » мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор, доктор технических наук

Лй£1Л И№

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Лежащая в основе диссертации технология полунепрерывного обратного прессования с разъемным контейнером имеет большие перспективы в области увеличения выхода годного и производительности процесса прессования за счет применения длинномерных прессовых заготовок. Возможность прямого совмещения данного процесса с горизонтальной непрерывной разливкой с большим шагом вытягивания позволяет организовать процесс непрерывного прессования непрерывнолитой заготовки, а также получить значительную экономию энергоресурсов и производственных площадей и существенно снизить металлоемкость литейно-прессового агрегата в целом. Создание подобного рода литейно-деформационных агрегатов особенно актуально в последние годы в связи с потребностью в мини-металлургических производствах, имеющих относительно низкую себестоимость продукции и, следовательно, небольшой срок окупаемости строительства.

Цель работы. Вследствие малой изученности как параметров самого процесса прессования с разъемным контейнером, так и параметров его совмещения с МНЛЗ, основной задачей диссертации является их теоретическое или экспериментальное определение в объеме и с точностью, достаточной для проектирования соответствующего оборудования.

Научная новизна полученных результатов:

- получено научно обоснованное доказательство возможности прямого совмещения горизонтальной непрерывной разливки металлов и сплавов с непренывным прессованием сплошных профилей и труб неограниченной длины;

-разработаны математические модели для описания температурных полей в непрерывнолитой заготовке на стадии затвердевания слитка, его охлаждения в зоне вторичного охлаждения и на трассе передачи прессовой заготовки к контейнеру пресса;

- установлены качественные и количественные зависимости параметров деформирования при валковом обжатии непрерывнолитой заготовки и при поперечной осадке плоскоовальной прессовой заготовки в разъемном контейнере пресса от марки сплава, относительного обжатия и от относительной подачи;

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

- экспериментально установлены форма и контактные условия разъемных контейнеров пресса, обеспечивающие надежное удержание длинномерной заготовки в контейнере.

Практическую денность представляют следующие разработки:

- программы расчета кинетики затвердевания и температурных полей в литой и предварительно деформированной заготовке, позволяющие определить положение сечения слетка, в котором завершается кристаллизация металла; установить режим работы зоны вторичного охлаждения и подобрать условия теплопередачи от слитка к окружающей среде, при которых возможно горячее прессование непрерывнолитой заготовки без дополнительного подогрева;

- математическая модель и созданное программное обеспечение расчета формоизменения при валковом обжатии непрерывнолитой заготовки, дающие возможность определения параметров литья и деформации, при которых сформированное поперечное сечение прессовой заготовки обеспечивает при смыкании контейнера заполнение металлом его сечения;

- экспериментально полученные закономерности деформирования при радиальной осадке плоскоовального и квадратного сечений прессовой заготовки при смыкании секторов разъемных контейнеров прессов, позволяющие рационально выбрать величину относительной подачи заготовки в контейнер, ход прессования и длину шага вытягивания в МНЛЗ, при которых обеспечивается оптимальная обратная отдача слитка в кристаллизатор, предотвращающая прорыв корочки слитка;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований, достаточные для создания надежной методики проектирования технологии изготовления горячепрессованных профилей и труб из длинномерных и непрерывнолитых заготовок с использованием тепла литейного передела;

- разработанные новые способы прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок, позволяющие сконструировать достаточно простые и надежные прессовые установки, или реконструировать существующие горизонтальные трубопрофильные прессы для реализации совмещенного процесса "литье-прессование", дающего возможность увеличить производительность прессовых агрегатов, существенно снизать металоотходы и расширить сортамент выпускаемой продукции за счет длинномерных профилей и труб.

Внедрение в учебный процесс. На основе созданной в рамках диссертационной работы программы автоматизированного ввода координат узлов координатных сеток и расчета напряженно-деформированного состояния разработан лабораторный практикум по курсу "Основы технологических процессов обработки металлов давлением" под названием "Изучение параметров процессов прямого и обратного прессования сплошных профилей методом координатных сеток".

Достоверность и использование результатов работы. На основе данных, полученных в ходе подготовки диссертационной работы, разработано и утверждено руководством ОАО "РЗ ОЦМ" техническое задание на проект реконструкции трубо-профильного горизонтального гидравлического пресса усилием 15 МН для осуществления полунепрерывного прессования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция "Непрерывные процессы обработки металлов давлением" (Москва., 2004г.); Международная научно-техническая конференция "Современные технологии в области производства и обработки цветных металлов" (Москва, 2004г.); Международная научно-техническая конференция "Глубокая переработка алюминия" (Каменск-Уральский, 2005); Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием "Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий" (Екатеринбург, 2006г.).

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в 12 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 130 наименований, 4 приложений и содержит 224 стр. основного машинописного текста, 89 рисунков и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ И НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК

В данной главе выполнены литературный обзор и патентный поиск, отражающие современное состояние техники и технологии непрерывного литья и прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок. Рассмотрены (раздел 1.1) такие способы непрерывного прессования как Конформ, Экстроллинг, Линекс, гидропрессование и прессование с разъемным контейнером. Приведены (раздел 1.2) известные в литературе способы совмещения данных способов прессования с непрерывным литьем заготовки. При анализе данного материала выявлены такие недостатки процессов Конформ, Экстроллинг и гидропрессования как возможность работы только на относительно небольших вытяжках, что требует использования литых слитков с мелкозернистой структурой, не требующих значительных вытяжек для ее проработки. Однако, как известно, получение мелкозернистой структуры на существующем литейном оборудовании возможно только на малых сечениях лигой заготовки, что значительно ограничивает по величине сечения сортамент получаемых пресс-изделий.

В разделе 1.2 рассмотрены основные конструктивные варианты горизонтальных МНЛЗ, способные в непрерывном или шаговом режиме отливать заготовку большого сечения с дальнейшей подачей на прессы непрерывного прессования со значительными коэффициентами вытяжек (Линекс и прессование с разъемным контейнером). Однако, способ прессования Линекс при организации литейно-прессового агрегата имеет такой недостаток, как постоянный контакт на значительной длине гусеничного контейнера с нагретой заготовкой. Что, при согласовании теплового и скоростного режимов агрегата, ведет к малым скоростям прессования и, как следствие, значительному захолаживанию металла заготовки и неблагоприятным тепловым условиям работы инструмента.

В разделе 1.3, как наиболее перспективный в плане согласования теплового и скоростного режимов с ГМНЛЗ, рассматривается способ прессования с разъемным контейнером. Данный способ позволяет осуществлять прессование с достаточно большими вытяжками и разводить сегменты контейнера во время кристаллизации

очередной части слитка, значительно облегчая тепловой режим работы инструмента и уменьшая теплопотери заготовки. Таким образом, в разделе ставится задача на разработку новой композиционной структуры литейно-прессового агрегата, включающего ГМНЛЗ с большим шагом вытягивания и горизонтальный гидравлический пресс непрерывного или полунепрерывного прессования с разъемным контейнером и новой технологии литья-прессования. Сформулированы следующие задачи исследования:

• определить параметры теплового режима согласования работы горизонтальной МНЛЗ и пресса для случая отсутствия дополнительного нагрева лигой заготовки перед ее подачей в контейнер;

• в уточненной постановке, с учетом неоднородности распределения температурного поля по объему очага деформации, решить вариационную задачу для определения деформированного состояния при прокатке круглой полосы на гладкой бочке валков при малых скоростях, равных скоростям прессования;

• экспериментально определить, в зависимости от вытяжки, минимально допустимую по условию удержания трением заготовки длину рабочей части контейнера, достаточную для осуществления процесса прессования;

• для более детального изучения напряженно-деформированного состояния процесса обратного прессования в данной работе ставится задача разработки надежной и высокопроизводительной автоматизированной методики обработки координатных сеток, по крайней мере, для случаев осесимметричной и плоской деформации.

2. НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И КОМПОЗИЦИОННАЯ СТРУКТУРА АГРЕГАТОВ ПРЯМОГО СОВМЕЩЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ПРЕССОВАНИЯ

В данной главе приводится описание предлагаемого конструктивного варианта пресса с разъемным контейнером (раздел 2.1) для прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок и композиционной структуры литейно-прессового агрегата (раздел 2.2) с прямым совмещением литейной и прессовой установок (рис.1). Представленный на рис.1 агрегат состоит из следующих основных элементов: 1 -горизонтальная МНЛЗ, 2 - кристаллизатор, 3 - отливаемый слиток с круглым сечением, 4 - устройство зоны вторичного охлаждения, 5 - прокатный стан с гладкими валками, 6 - рольганг зоны ввода и удаления затравки, 7 - устройство подачи слитка к контейнеру пресса, 8 - заготовка с плоско-овальным сечением, 9 -

главный плунжер горизонтального гидравлического пресса, 10 - задняя поперечина пресса, 11 - главный цилиндр, 12 - индуктор, 13 - разъемный контейнер, 14 -матрицедержатель, 15 - передняя поперечина пресса, 16 - пресс-изделие.

Принцип работы приведенного агрегата заключается в следующем. Отливаемая в МНЛЗ 1 (рис. 1) заготовка 3 круглого сечения поступает из кристаллизатора 2 в устройство вторичного охлаждения 4. При этом, в начальной нестационарной стадии процесса (до достижения заготовкой контейнера и начала процесса прессования) в качестве вытягивающего устройства выступают прокатный стан 5 и устройство подачи слитка 7. Далее, из зоны вторичного охлаждения слиток 3 поступает в прокатный стан 5, где путем прокатки на плоских валках сечению слитка придается неравноосное плоскоовальное сечение 8. Площадка между прокатным станом 5 и устройством подачи слитка 7, снабженная рольгангом, предназначена для помещения и удаления затравки. При этом, операции подачи затравки в кристаллизатор и вытягивания слитка выполняются посредством прокатного стана 5. Также, в зоне ввода и удаления затравки предусмотрена установка пилы для отделения затравки от отлитого слитка. После удаления затравки слиток 8, посредством прокатного стана 5 и устройства 7, подается в канал главного плунжера 9, индуктор 12 и затем в разъемный контейнер 13. Цикл прессования осуществляется посредством обжатия плоско-овального слитка 8 и дальнейшего его перемещения контейнером на матрицедержатель за счет сил трения на поверхности контакта слитка и контейнера.

Рассмотрен также вариант совмещения непрерывного литья с прессованием, включающий промежуточные разрезку литой заготовки и ее термическую обработку. Такая технология пригодна для получения длинномерных прессовых профилей из сложнолегированных алюминиевых сплавов, требующих после литья гомогенизационный отжиг. Горизонтальная непрерывная разливка осуществляется через короткий фасонный кристаллизатор. После разрезки слитеа плоскоовального или квадратного сечения на длинномерные заготовки, последние подаются в проходную печь с шагающим подом и далее в пресс полунепрерывного прессования.

Рис. 1. Схема совмещенного литейно-прессового агрегата конструцкии УГТУ-УПИ

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ

В данной главе приведено описание всех теоретических расчетов, выполненных в рамках данной диссертационной работы.

В результате теоретического анализа, приведенного в разделах 3.1. и З.2., создана законченная методика расчета методом конечных элементов теплового режима совмещения литейно-прессового агрегата, теоретически подтверждающая возможность организации оптимального теплового режима работы литейно-прессового агрегата.

Конечно-элементная модель процесса кристаллизации слитка и его охлаждения в зоне вторичного охлаждения и на трассе подачи позволяет подобрать режимы литья и дальнейшего охлаждения слитка для достижения в конце трассы подачи необходимой технологической температуры прессования. Программа, реализующая конечно-элементрую модель кристаллизации, написана на параметрическом языке программирования АЛРЬ и имеет множество гибких настроек параметров процесса литья. В параметрическом виде задаются свойства отливаемого металла, граничные условия в зонах кристаллизатора и вторичного охлаждения, скоростные режимы литья и так далее.

В результате решения методом конечных элементов тепловой задачи процесса прокатки по схеме "круг-гладкая бочка" (раздел 3.3), показано, что при небольших скоростях прокатки, равных скорости прессования, на поверхности контакта имеются области значительного захолаживания металла. По результатам расчетов построена номограмма и предложена аппроксимирующая зависимость для определения тепловых потерь медной заготовки теплоотдачей в валки в зависимости от параметров прокатки:

Ысг =(-[5,157-А + \\\, 180]а2 +[26,112-Л + 431,022]я-

\ 0) - 20,857 ■ А - 308,853] • Н^233 • УпгГ1-т;

где А = - относительный диаметр валков; нк

В,

а = — соотношение осей прокатанной шхоскоовальной заготовки;

Нк, Вк - высота и ширина прокатанной плоскоовальной полосы соответственно, лш;

VnF - скорость перемещения прокатанной полосы, лш/с.

Наличие данных о тепловых потерях заготовки при прокатке в клети, размещенной в линии агрегата, позволяет скорректировать тепловой режим при расчете параметров работы зон охлаждения. На основе аппроксимации полученных данных предложена формула для описания распределения температур по объему очага деформации при прокатке:

(2)

T(y,z) = T0-2-ATCP\l-j-

где Та - начальная температура заготовки;

АТСР - величина уменьшения средней по сечению температуры заготовки, вычисляемая по формуле (1);

Ь - длина очага деформации при прокатке;

И(г) = +ЛВ ~\]яв2 -21 - функция изменения высоты заготовки по длине очага деформации.

В разделе 3.4 вариационным методом решена задача определения параметров процесса прокатки по схеме "круг-гладкая бочка". При постановке задачи поле кинематически возможных скоростей задавалось при помощи следующих выражений:

Vz=k,+k2 -z + 5>«f •sin^--i-2jrJ, (3)

VY =к,+к4-z + ^i-e, (4)

(5)

+

>

где - коэффициенты, подлежащие определению из граничных условий;

а1,с) (при ¡=1..п,]=\..т) - варьируемые параметры;

Ь - длина очага деформации; Н - высота очага деформации в текущем сечении;

X, У, Z - оси принятой системы координат, направленные в ширину, высоту и длину очага деформации соответственно.

Полученный в результате функционал принципа полной мощности деформации имеет вид:

/ = 4ЯЬ • Чгг)2 +(£гх + +

ООО 1 3

А О

(6)

о о

»А Р

о о

р;

(1 + у) СОв^)

+ У/ <к Ох.

Сопротивление деформации сдвигу, входящее в подинтегральные выражения функционала, определяется с учетом распределения температур по объему очага деформации:

т. =

о5 520-е0'4 -и0'"

О)

\!Ъ 7з-е0Л023Г '

где Г - температура текущей точки очага деформации, рассчитанная по формуле (2), °С;

е - относительная деформация; и - скорость деформации.

Величины относительной деформации и скорости деформации рассчитывались по формулам:

;=2 ( я

1 Т> 1 V Ч

(8)

и = 0,105-и е

■ — 0,5-11

(9)

где п --1-- • 60 - частота вращения прокатных валков, об/мин;

По результатам решения, программно осуществленного с одним варьируемым параметром, построена номограмма, позволяющая при заданных размерах плоскоовального профиля и диаметре валков определить параметры процесса прокатки для его получения и подобрать размеры круглой заготовки под прокатку.

Также методом конечных элементов промоделирован процесс обжатия полой плоскоовальной заготовки на правке в круглом разъемном контейнере пресса (раздел 3.5). Подобраны параметры процесса, позволяющие при обжатии избежать получения зажимов на внутренней поверхности заготовки и тем самым обеспечить возможность получения бездефектных полых профилей способом полунепрерывного прессования с разъемным контейнером.

4. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ПОЛУНЕПРЕРЬШНОГО ПРЕССОВАНИЯ

В данной главе описаны все использованные в работе методики и оборудование для экспериментального исследования параметров прокатки и прессования с разъемным контейнером.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ЗАГОТОВОК

В данной главе приведены результаты всех приведенных в работе экспериментальных исследований.

В разделе 5.1. экспериментально определена зависимость величины отдачи (относительного удлинения) квадратной и плоскоовальной заготовок при обжатии в четыресегментном и двехсегментном разъемных контейнерах соответственно. В результате показано, что наиболее эффективным по управляемости величиной отдачи, а следовательно и наиболее предпочтительным для организации отката отливаемого слитка в литейно-прессовом агрегате, является вариант с использованием плоскоовального сечения заготовки и двухсегментного контейнера (рис.2).

В разделе 5.2 экспериментально получены зависимости длины зоны трения контейнера, необходимой для силового замыкания усилия прессования в зависимости от коэффициента вытяжки (рис. 3).

Из рис. 3 видно, что применение цилиндрического контейнера с гладкими стенками требует максимальной длины зоны трения контейнера для силового замыкания усилия прессования (кривая 1). Применение цилиндрического

Рис. 2. Зависимость величины отдачи от величины подачи и соотношения осей М> плоскоовальной заготовки при обжатии в двухсегментном разъемном контейнере

контейнера со штифтами (кривая 2) позволяет значительно (до 1,5 раз, в зависимости

от количества и глубины внедрения штифтов) уменьшить необходимую для

прессования длину зоны трения контейнера. Однако, применение штифтов

нежелательно, так как они оставляют значительные дефекты на поверхности

заготовки приводящие в дальнейшем к дефектам в пресс-изделии. Применение

конусной зоны трения контейнера с незначительным углом конусности (0,5-3°)

позволяет значительно (до 2 раз) уменьшить длину контейнера (кривые 1-5).

В разделе 5.3 методом координатных сеток изучен процесс внедрения цилиндрической заготовки в конусный контейнер. В результате чего зафиксирована значительная неоднородность распределения степени деформации по сечению заготовки. В прилегающей к контейнеру поверхности заготовки наблюдаются значительные сдвиговые деформации, затраты энергии на которую и позволяют значительно сократить необходимую длину зону трения контейнера. Обнаружено также, что в диапазоне конусности контейнера до 3° с увеличением угла конусности наблюдается уменьшение усилия на деформацию заготовки в приконгактном слое и, за счет увеличения коэффициента трения, увеличение сил трения, что в общем итоге ведет у увеличению общего усилия на внедрение заготовки в контейнер.

2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0

Коэффициент вытяжки

Рис. 3. Зависимость относительной длины контейнера от величины коэффициента вытяжки при прессовании: 1 - цилиндрический контейнер; 2 - цилиндрический контейнер с штифтами;

3 - конический контейнер с углом конусности а = 0,84"; 4 - конический контейнер с углом конусности а = 1,84°; 5 - конический контейнер с углом конусности а = 2,66°

В разделе 5.4 описаны результаты экспериментального исследования формоизменения в процессе обжатия полой плоскоовальной заготовки на оправке в двухсегментном разъемном контейнере. В результате проведенного эксперимента показано, что характер течения металла при обжатии и длина полученного зажима с достаточной для инженерных расчетов точностью соответствуют результатам, полученным в результате теоретического решения данной задачи методом конечных элементов в разделе 3.5 и, следовательно, полученные в ходе решения рекомендации по подбору параметров обжатия для устранения появления зажима можно считать экспериментально подтвержденными.

В разделе 5.5 описано экспериментальное определение параметров прокатки по схеме "круг-гладкая бочка" для меди, сплавов на основе меди (Л63, ЛС59-1 и БрАМц9-2), стали и свинца при разной температуре и величине относительного обжатия. В результате показано, что кинематические параметры прокатки незначительно зависят от материала и температуры и с достаточной для инженерных расчетов точностью (менее 10%) описываются номограммой, полученной в результате решения вариационной задачи в разделе З.4., а также уже известными формулами для расчета параметров прокатки по данной схеме.

Рис. 4. Пресс-остаток, полученный при прессовании сплошного (в) и полого (б) пресс-изделия из свинца

г

В разделе 5.6 описаны результаты моделирования процесса полунепрерывного прессования на специально сконструированной на основе результатов проведенных исследований экспериментальной прессовой установке, представляющей собой оснастку, устанавливаемую на вертикальный гидравлический пресс усилием 1 МН. В результате моделирования показана реальная возможность полунепрерывного прессования сплошных и полых пресс-изделий из плоскоовальной заготовки с использованием двухсегментного разъемного контейнера (см. рис.4).

1. На основе анализа современного состояния техники и технологии прямого совмещения литья с деформационной обработкой, в частности с прессованием, а также процессов прессования длинномерных заготовок, предложены новые варианты композиционной структуры литейно-прессовых агрегатов и комплексов, позволяющих реализовать технологии получения длинномерных профилей широкого сортамента из непрерывно- и полунепрерывнолитых слитков. Предложенная технология принята к внедрению на ОАО "РЗ ОЦМ" и официально оформлена утвержденным техническим заданием на реконструкцию трубо-профильного пресса усилием 15 МН.

2. Предложенная и исследованная технология дает возможность расширить сортамент горячепрессованных изделий за счет профилей неограниченной длины, существенно повысить выход годного в прессовом переделе, исключив удаление

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

пресс-остатков и пресс-изделий с пресс-утяжиной, обеспечил, значимое энергосбережение, эффективно используя тепло плавильно-литейного передела при горячей пластической обработке, снизить металлоемкость основного технологического оборудования и сократить потребность в производственных площадях.

3. Предложенная технология, включая горизонтальную непрерывную разливку со сравнительно большим шагом вытягивания и полунепрерывное прессование длинно-и бесконечномерных заготовок из разъемного контейнера, кроме достижения естественного для нее технологического результата, решает некоторые принципиальные проблемы самих совмещаемых процессов. Горизонтальная разливка может осуществляться без применения дорогостоящих и трудно управляемых вытяжных устройств, несовершенство конструкции которых до настоящего времени сдерживает широкое промышленное применение этой, без сомнения, перспективной разновидности непрерывного литья заготовок. Упрощаются конструкции прессовых установок за счет удаления сложных устройств подачи слитков, элеваторов подачи пресс-шайб на ось прессования, механизмов удаления пресс-остатков и отделения их от пресс-шайб, устройств нагрева заготовок.

4. Решение краевой задачи теплопроводности в конечноэлементаой постановке с учетом фазового перехода расплава в твердое состояние позволило определить положение сечения слитаа, в котором завершается кристаллизация, при горизонтальном литье с большим шагом вытягивания и сформулировать краевые условия задачи расчета температурных полей в литой заготовке на трассе ее подачи от МНЛЗ к прессу. Численная реализация этих задач показала возможность осуществить прессование в допустимом температурном интервале горячего деформирования, используя только остаточное после литья тепло заготовки. Приведенное в работе решение тепловых задач непрерывной разливки доказывает возможность исключения дополнительного подогрева литой заготовки перед ее подачей в контейнер пресса и позволяет определить рациональное взаимное расположение литейного и деформационного агрегатов.

5. В лабораторных условиях, но на промышленном гидравлическом прессе усилием 1 МН, с использованием специально сконструированной и изготовленной установки показана возможность осуществления полунепрерывного обратного прессования длинномерных плоскоовальных и квадратных в сечении заготовок из

разъемных контейнеров, удерживающих заготовку силами трения на контактной поверхности, с получением как сплошных, так и полых профилей. Установлена зависимость минимально допустимой длины рабочей поверхности контейнера от вытяжки и конфигурации полости контейнера.

6. Экспериментальным путем установлены соотношения между длиной оттеснения металла из контейнера и величиной подачи заготовки на прессование при каждом очередном шаге вытягивания в случаях поперечной осадки плоскоовального и квадратного сечений соответственно двух- и четырехсегментным разъемным контейнером. Величина осевого оттеснения металла при поперечной осадке заготовки, принятая равной требуемой длине отдачи слитка при горизонтальном литье, однозначно определяет шаг подачи заготовки в контейнер и вытягивания слитка из кристаллизатора, а также приемлемый по условиям непрерывного литья ход пресс-штемпеля при прессовании.

7. С использованием известных походящих функций, задающих виртуальное поле скоростей, и с учетом неоднородности распределения температуры в зоне обжатия выполнено решение вариационной задачи определения показателей деформированного состояния и формоизменения при прокатке на гладких валках круглой в сечении заготовки и, следовательно, найдены параметры обжимной прокатки слитка, гарантирующие получение плоскоовального сечения прессовой заготовки, удовлетворяющего условию заполнения металлом контейнера при полном смыкании его сегментов.

8. Разработана и применена в работе методика и создано программное обеспечение для анализа деформированного состояния в условиях осесимметричной деформации по методу координатных сеток, позволяющие за счет автоматизации существенно повысить производительность процедуры замера координат сетки, а также совместить операции расчета компонент тензора деформации с предварительным статистическим анализом. Определение с помощью этого метода положения границы между жесткой и пластической зонами и объема пластической зоны при обратном прессовании дает возможность расчета силы прессования и, следовательно, минимально допустимой длины рабочей зоны контейнера, поскольку силы трения на контейнере удерживают заготовку от смещения во время прессования.

Методика автоматизированной обработки координатных сеток и расчета показателей деформированного состояния отработана до уровня возможности ее

использования в лабораторном практикуме студентов по дисциплине "Основы технологических процессов ОМД". Программы сопровождения методики установлены на лабораторные ЭВМ, приготовлена инструментальная оснастка и осуществлено пробное проведение лабораторной работы по определению объема пластической зоны при прямом и обратном прессовании.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Волков С.М. Анализ возможности прямого совмещения прессования и непрерывного литья лёгких сплавов: Сборник статей. / С.М. Волков, С.П. Буркин // Научные труды IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. - С.26-27.

2. Буркин С.П. Технологический вариант полунепрерывного прессования крупногабаритных заготовок / С.П. Буркин, Ю.Н. Логинов, С.М. Волков // Непрерывные процессы обработки давлением. Труды Всероссийской научно-технической конференции. - М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - С.99-104.

3. Буркин С.П. Технологический вариант полунепрерывного прессования крупногабаритных заготовок / С.П. Буркин, Ю.Н. Логинов, С.М. Волков // Непрерывные процессы обработки давлением. Тезисы Всероссийской научно-технической конференции. - М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - С.32.

4. Буркин С.П. Конструктивные особенности прессовых установок в составе литейно-деформационных агрегатов и комплексов / С.П. Буркин, С.М. Волков, Д.Ю. Шадрин, H.A. Бабайлов // Современные технологии в области производства и обработки цветных металлов. Тезисы докладов научно-технической конференции. -М.: ВВЦ, 2004. - С. 11-12.

5. Буркин С.П. Литье и деформация алюминиево-железной лигатуры / С.П. Буркин, Е.А. Коршунов, Ю.Н. Логинов, А.Г. Титова, М.И. Волков, С.М. Волков // Литейщик России. -2005. -№1 -С.12-17.

6. Буркин С.П. Конструктивные особенности прессовых установок в составе литейно-деформационных агрегатов и комплексов / С.П. Буркин, С.М.Волков, А.Г. Титова, Д.Ю. Шадрин, H.A. Бабайлов // Цветная металлургия. - 2005.-№1 -С.30-34.

7. Буркин С.П. Горизонтальная МНЛЗ в составе литейно-деформационного комплекса / С.П. Буркин, Е.А. Коршунов, Т.В. Мещанинова, С.М. Волков, Е.А. Андрюкова, И.В. Гревцев // Литейщик России. - 2005. -№1 - С.24-31.

¿a*?£j

20 Ht60#

8. Волков C.M. Анализ температурных полей непрерывнолитой заготовки / С.М. Волков, С .П. Буркин, А.Г. Титова, Р.К. Мысик // Литейщик России. - 2005. - №9. -С.22-26.

9. Волков С.М. Определение величины отдачи непрерывнолитой заготовки при обжатии в контейнере проходного пресса / С.М. Волков, Д.Ф. Фатхиев, С.П. Буркин // Научные труды VIII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Сборник статей в 2 частях. Часть 1. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С.284-287.

10. Буркин С.П. Непрерывное прессование с активным действием сил трения / С.П. Буркин, С.М. Волков // Металлургия и образование на Урале. Труды I научно-практической конференции. Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ - 2005. - С.205-207.

П.Волков С.М. Особенности совмещения процессов прессования и литья легких сплавов / С.М. Волков, С.П. Буркин // Научные труды VII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Сборник статей в 2 частях. Часть 1. -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. - С.160-162.

12. Волков С.М. Технология совмещения процессов литья и прессования для производства профилей из длинномерных и непрерывполитых слитков / С.М. Волков, С.П. Буркин // Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. Труды всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. -С.133-137.

Подписано в печать 10.05.2006 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл.печ.л. 2,23

Уч.-изд. л. 2,0 Тираж 100 Заказ 69: Цена "С"

Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ И НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК.

1.1. Обзор способов и технологических процессов непрерывного и полунепрерывного прессования.

1.2. Обзор способов совмещения литья и деформационной обработки металлов и сплавов.

1.3. Конструкции МНЛЗ, пригодные для прямого совмещения с прессовыми установками.

1.4. Постановка задачи на разработку новых композиционных структур совмещения процессов непрерывного прессования и разливки металлов

2. НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И КОМПОЗИЦИОННАЯ СТРУКТУРА АГРЕГАТОВ ПРЯМОГО СОВМЕЩЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ И ПРЕССОВАНИЯ.

2.1. Конструктивные варианты прессов для прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок.

2.2. Композиционная структура литейно-прессового агрегата.

2.3. Постановка задач диссертационного исследования.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ НЕПРЕРЫВНОЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ.

3.1. Конечно-элементная модель и количественный анализ кинетики затвердевания слитка при непрерывном литье с большим шагом вытягивания.

3.2. Расчет температурного поля непрерывнолитой заготовки.

3.3. Расчет температурного поля в очаге деформации при формировании плоскоовального сечения прессовой заготовки прокаткой.

3.4. Теоретический анализ процесса валкового обжатия непрерывнолитой заготовки.

3.5. Расчет формоизменения при обжатии полой плоскоовальной заготовки на оправке в разъемном контейнере пресса.

3.6. Выводы.

4. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ И НЕПРЕРЫВНОЛИТЫХ ЗАГОТОВОК.

4.1. Экспериментальная оснастка и методика определения коэффициента вытяжки при обжатии плоскоовальной и квадратной заготовки сегментами разъемного контейнера.

4.2. Экспериментальная оснастка и методика определения зависимости относительной длины зоны трения контейнера от коэффициента вытяжки.

4.3. Методика определения работы на деформацию при внедрении заготовки в конусную часть контейнера.

4.4. Экспериментальная оснастка и методика для изучения формоизменения, условий трения и силовых параметров при обжатии плоскоовальной заготовки в двухсегментном разъемном контейнере пресса.

4.5. Методика экспериментального исследования формоизменения заготовки при прокатке по схеме "круг-плоский овал".

4.6. Экспериментальная оснастка и методика моделирования процесса полунепрерывного прессования сплошных и полых пресс-изделий.

4.7. Выводы.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ И

НЕПРЕРЫВНО ЛИРЫХ ЗАГОТОВОК.

5.1. Определение коэффициента вытяжки при обжатии плоскоовальной и квадратной заготовки сегментами разъемного контейнера.

5.2. Экспериментальное определение зависимости относительной длины зоны трения контейнера от коэффициента вытяжки.

5.3. Экспериментальное определение работы на деформацию при внедрении заготовки в конусную часть контейнера.

5.4. Изучение формоизменения, условий трения и силовых параметров при обжатии плоскоовальной заготовки в двухсегментном разъемном контейнере пресса.

5.5. Исследование формоизменения при обжатии в гладких валках непрерывнолитой круглой заготовки.

5.6. Моделирование процесса полунепрерывного прессования сплошных и полых пресс-изделий.

5.7. Выводы.

Как известно, одним из основных направлений в области развития металлургической промышленности является разработка технологий, имеющих все более и более низкие энергозатраты. К таким технологиям можно отнести и относительно новые процессы, основанные на совмещении литейных и деформационных агрегатов. Основная идея совмещения подобных установок - это использование тепла литейного передела для последующей горячей обработки. Таким образом, отсутствие промежуточного нагрева обрабатываемого металла, занимающего ощутимую долю в общих энергетических затратах, позволяет значительно снизить энергоемкость производства.

В настоящее время достаточно широко распространены совмещенные литейно-прокатные комплексы. В данных комплексах прокатное оборудование устанавливается в непосредственной близости от кристаллизатора горизонтальной MHJI3. Отливаемая заготовка через систему проводок без промежуточного складирования сразу же подается в прокатную клеть, в которой горячая деформация осуществляется засчет тепла, полученного металлом в MHJI3. Опыт использования литейно-прокатных комплексов подтверждает эффективность совмещения литейных и деформационных агрегатов. Следовательно, дальнейшее развитие данного направления можно считать достаточно актуальным. Тем более, что подобные совмещенные комплексы, имеющие укороченный технологический цикл, все чаще используются для создания миниметаллургических производств, позволяющих при небольших годовых объемах производства (порядка 3-5 тыс. тонн в год для цветной металлургии) быть экономически целесообразными.

Как известно, процесс прокатки как в классическом понимании, так и в рамках литейно-прокатных комплексов обладает определенными недостатками, основные из которых это - большие финансовые и временные затраты на перенастройку прокатного оборудования на другую форму профиля или другой сплав, а также недостаточная для обработки без разрушения некоторых малопластичных сплавов схема напряженного состояния. Эти недостатки становятся достаточно вескими при внедрении данных технологий на заводах по обработке цветных металлов и сплавов. На подобных производствах наличие нескольких десятков сплавов и нескольких сотен типоразмеров профилей, некоторые из которых зачастую проходят разовыми заказами, делают процесс прокатки нерентабельным.

Таким образом, для реализации концепции литейно-деформационного комплекса в области обработки цветных металлов необходимо применение более универсального способа деформации литой заготовки. В этом случае наиболее перспективным решением может оказаться применение процесса прессования. Тем более, что к настоящему времени наукой уже накоплено достаточно данных по способам непрерывного и полунепрерывного прессования, имеющих потенциальную возможность для обработки длинномерной и непрерывнолитой заготовки, таких как "Линекс", "Конформ", "Экстролинг", гидропрессование, прессование с разъемным контейнером, прессование с пережимом заготовки и т.д.

Однако, получение длинномерных пресс-изделий сравнительно крупных поперечных сечений вряд ли возможно на машинах "Конформ", "Экстролинг", "Линекс" и других, реализующих подобный принцип совмещения литья и деформации. С увеличением сечения заготовки, отливаемой любым способом, растет ликвационная неоднородность, размеры зерна и потребная для устранения этих несовершенств исходной структуры металла степень деформации. В этих процессах достижение больших вытяжек проблематично. В сортамент этих установок нельзя включить фасонные профили с развитой конфигурацией сечения и полые профили, которые не могут прессоваться через комбинированные (язычковые) матрицы из-за неудовлетворительной свариваемости сплавов.

Прессование заготовки сравнительно большого сечения позволяет достигать значительных вытяжек для обеспечения производительности и проработки литой структуры металла, и производить продукцию широкого сортамента без переналадки литейной установки с незначительной и оперативной переналадкой прессовой оснастки. Получать сложные профили с минимальными припусками на пластическую обработку литьем через графитовые кристаллизаторы при существующем уровне развития техники и технологии невозможно. Процесс прессования из заготовки крупного сечения значительно стабильнее по температурному режиму, чем "Конформ", "Экстролинг" и "Линекс", где контроль теплового режима затруднен и требует привлечения эффективных средств автоматического регулирования, которые не всегда обеспечивают оптимальный температурный режим обработки из-за сложности отображения теплового профиля заготовки на всей трассе ее движения от зоны кристаллизации до прессовой матрицы.

Таким образом, одним из перспективных, с точки зрения широкого сортамента продукции и энергосбережения, вариантов литейно-прессового агрегата можно считать вариант, включающий горизонтальную машину непрерывного литья прессовых заготовок с большим шагом вытягивания и горизонтальный гидравлический пресс непрерывного прессования с разъемным контейнером. При этом, реальна возможность решить многие проблемы, характерные как для горизонтальной разливки, так и для традиционного прессования.

Научная новизна:

- получено научно обоснованное доказательство возможности прямого совмещения горизонтальной непрерывной разливки металлов и сплавов с непренывным прессованием сплошных профилей и труб неограниченной длины;

- разработаны математические модели для описания температурных полей в непрерывнолитой заготовке на стадии затвердевания слитка, его охлаждения в зоне вторичного охлаждения и на трассе передачи прессовой заготовки к контейнеру пресса;

- установлены качественные и количественные зависимости параметров деформирования при валковом обжатии непрерывнолитой заготовки и при поперечной осадке плоскоовальной прессовой заготовки в разъемном контейнере пресса от марки сплава, относительного обжатия и от относительной подачи;

- экспериментально установлены форма и контактные условия разъемных контейнеров пресса, обеспечивающие надежное удержание длинномерной заготовки в контейнере.

Практическая ценность:

- программы расчета кинетики затвердевания и температурных полей в литой и предварительно деформированной заготовке позволяют определить положение сечения слитка, в котором завершается кристаллизация металла, установить режим работы зоны вторичного охлаждения и подобрать условия теплопередачи от слитка к окружающей среде, при которых возможно горячее прессование непрерывнолитой заготовки без дополнительного подогрева;

- математическая модель и созданное программное обеспечение расчета формоизменения при валковом обжатии непрерывнолитой заготовки дают возможность определения параметров литья и деформации, при которых сформированное поперечное сечение прессовой заготовки обеспечивает при смыкании контейнера заполнение металлом его сечения;

- экспериментально полученные закономерности деформирования при радиальной осадке плоскоовального и квадратного сечений прессовой заготовки при смыкании секторов разъемных контейнеров прессов позволяют рационально выбрать величину относительной подачи заготовки в контейнер, ход прессования и длину шага вытягивания в MHJI3, при которых обеспечивается оптимальная обратная отдача слитка в кристаллизатор, предотвращающая прорыв корочки слитка;

- результаты технологических и экспериментальных исследований достаточны для создания надежной методики проектирования технологии изготовления горячепрессованных профилей и труб из длинномерных и непрерывнолитых заготовок с использованием тепла литейного передела;

- разработанные новые способы полунепрерывного прессования длинномерных заготовок позволяют сконструировать достаточно простые и надежные прессовые установки, или реконструировать существующие горизонтальные трубо-профильные прессы для реализации совмещенного процесса "литье-прессование", дающего возможность увеличить производительность прессовых агрегатов, существенно снизить металоотходы и расширить сортамент выпускаемой продукции засчет длинномерных профилей и труб.

5.7. Выводы

• По результатам моделирования на модельном материале свинце с использованием экспериментального оборудования изучены следующие параметры процесса полунепрерывного прессования:

• зависимость длины зоны трения контейнера от величины вытяжки при полунепрерывном прессовании и геометрии контейнера. Получены графики экспериментальной зависимости, которые, в дельнейшем, можно использовать при проектировании процесса;

• влияние относительной подачи и формы заготовки на величину отдачи (вытяжки) при обжатии плоскоовальной и квадратной заготовок в двухсегментном и четырехсегментном разъемном контейнере соответственно. Получены графики экспериментальных зависимостей, которые также могут быть использованы при дальнейшей разработке режимов скоростного совмещения в литейно-прессовых агрегатах;

• механизм значительного уменьшения длины зоны трения контейнера при применении конусного контейнера. На основании исследований даны рекомендации по выбору угла конусности контейнера;

• силовые параметры обжатия сплошной и полой плоскоовальной заготовок в двухсегментном разъемном контейнере. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании конструкции разъемного контейнера.

Произведена экспериментальная проверка теоретических расчетов формоизменения при обжатии полой плоскоовальной заготовки на оправке в двухсегментном разъемном контейнере и расчетных параметров процесса прокатки по схеме "круг - гладкая бочка". Проведенная проверка показала, что результаты теоретических расчетов с достаточной для инженерных расчетов точностью отражают реальные процессы и могут быть использованы при дальнейшем проектировании процесса полунепрерывного прессования, а также литейно-прокатных агрегатов.

С использованием сконструированной на основе проведенных исследований экспериментальной прессовой установки промоделирован процесс полунепрерывного прессования полого и сплошного пресс-изделия из длинномерной плоскоовальной заготовки. В результате на модельном материале - свинце показана возможность практического осуществления процесса полунепрерывного прессования с разъёмым коническим контейнером.

Таким образом, полученных в результате выполнения данной работы теоретических и экспериментальных данных вполне достаточно для расчета всех основных параметров процесса полунепрерывного прессования и режимов работы совмещенного литейно-прессового агрегата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе анализа современного состояния техники и технологии прямого совмещения литья с деформационной обработкой и, в частности, с прессованием, а также процессов прессования длинномерных и непрерывнолитых заготовок, предложены новые варианты композиционной структуры литейно-прессовых агрегатов и комплексов, позволяющих реализовать технологии получения длинномерных профилей широкого

• сортамента из непрерывно- и полунепрерывнолитых слитков.

2. Предложенная и исследованная технология дает возможность расширить сортамент горячепрессованных изделий засчет профилей неограниченной длины, существенно повысить выход годного в прессовом переделе, исключив удаление пресс-остатков и пресс-изделий с пресс-утяжиной, обеспечить значимое энергосбережение, эффективно используя тепло плавильно-литейного передела при горячей пластической обработке, снизить металлоемкость основного технологического оборудования и сократить потребность в производственных площадях.

3. Предложенная технология, включая горизонтальную непрерывную разливку со сравнительно большим шагом вытягивания и прессование длинно- и бесконечномерных заготовок из разъемного контейнера, кроме достижения естественного для нее технологического результата решает некоторые принципиальные проблемы самих совмещаемых процессов. Горизонтальная разливка может осуществляться без применения g, дорогостоящих и трудно управляемых вытяжных устройств, несовершенство конструкции которых до настоящего времени сдерживает широкое промышленное применение этой, без сомнения, перспективной разновидности непрерывного литья заготовок. Упрощаются конструкции прессовых установок засчет удаления сложных устройств подачи слитков, элеваторов подачи пресс-шайб на ось прессования, механизмов удаления пресс-остатков и отделения их от пресс-шайб и устройств нагрева заготовок.

4. Решение краевой задачи теплопроводности в конечноэлементной постановке с учетом фазового перехода расплава в твердое состояние позволило определить положение сечения слитка, в котором завершается кристаллизация при горизонтальном литье с большим шагом вытягивания, и сформулировать краевые условия задачи расчета температурных полей в литой заготовке на трассе ее подачи от МНЛЗ к прессу. Численная реализация этих задач показала возможность осуществить прессование в ф допустимом температурном интервале горячего деформирования, используя только остаточное после литья тепло заготовки. Приведенное в работе решение тепловых задач непрерывной разливки доказывает возможность исключения дополнительного подогрева литой заготовки перед ее подачей в" контейнер пресса и позволяет определить рациональное взаимное расположение литейного и деформационного агрегатов.

5. В лабораторных условиях, но на промышленном гидравлическом прессе усилием 1 МН с использованием специально сконструированной и изготовленной установки показана возможность осуществления полунепрерывного обратного прессования длинномерных плоскоовальных и квадратных в сечении заготовок из разъемных контейнеров, удерживающих заготовку силами трения на контактной поверхности, с получением как сплошных, так и полых профилей. Установлена зависимость минимально допустимой длины рабочей поверхности контейнера от вытяжки и конфигурации полости контейнера.

6. Экспериментальным путем установлены соотношения между длиной оттеснения металла из контейнера и величиной подачи заготовки на прессование при каждом очередном шаге вытягивания в случаях поперечной осадки плоскоовального и квадратного сечений соответственно двух- и четырехсегментным разъемным контейнером. Величина осевого оттеснения металла при поперечной осадке заготовки, принятая равной требуемой длине отдачи слитка при горизонтальном литье, однозначно определяет шаг подачи заготовки в контейнер и вытягивания слитка из кристаллизатора, а также приемлемый по условиям непрерывного литья ход пресс-штемпеля при прессовании.

7. С использованием известных походящих функций, задающих виртуальное поле скоростей, и с учетом неоднородности распределения температуры в зоне обжатия выполнено решение вариационной задачи определения показателей деформированного состояния и формоизменения при прокатке на гладких валках круглой в сечении заготовки и, следовательно, найдены параметры обжимной прокатки слитка, гарантирующие получение плоскоовального сечения прессовой заготовки, удовлетворяющего условию заполнения металлом контейнера при полном смыкании его сегментов.

8. Разработана и применена методика, а также создано программное обеспечение для анализа деформированного состояния в условиях осесимметричной деформации по методу координатных сеток, позволяющие засчет автоматизации существенно повысить производительность процедуры замера координат сетки и совместить операции расчета компонент тензора деформации с предварительным статистическим анализом. Определение с помощью этого метода положения границы между жесткой и пластической зонами и объема пластической зоны при обратном прессовании дает возможность расчета силы прессования и, следовательно, минимально допустимой длины рабочей зоны контейнера, поскольку силы трения на контейнере удерживают заготовку от смещения во время прессования. щ Методика автоматизированной обработки координатных сеток и расчета показателей деформированного состояния отработана до уровня возможности ее использования в лабораторном практикуме студентов по дисциплине "Основы технологических процессов ОМД". Программы сопровождения методики установлены на лабораторные ЭВМ, приготовлена инструментальная оснастка и осуществлено пробное проведение лабораторной работы по определению объема пластической зоны при прямом и обратном прессовании.

1. Жолобов В.В. Прессование металлов. 2-е изд. перераб. и доп. / В.В. Жолобов, Г.И. Зверев. М. : Металлургия, 1971. - 450 с.

2. Гун Г.Я. Прессование алюминиевых сплавов (Математическое моделирование и оптимизация) / Г.Я. Гун, В.И. Яковлев, Б.А. Прудковский, A.M. Галкин, А.Ф. Рыжков, М.Ф. Головинов, А.И. Брунилин. М.: Металлургия, 1974. - 336 с.

3. Перлин И.Л. Теория прессования металлов / И.Л. Перлин, JI.X. Райтбарг : 2-е изд. М. : Металлургия, 1975. - 448 с.

4. Ерманок М.З. Прессование труб из алюминиевых сплавов / М.З. Ерманок, JI.C. Каган, М.Ф. Головин. М. : Металлургия, 1976. - 248 с.

5. Райтбарг JI.X. Производство прессованных профилей / JI.X. Райтбарг. -М. : Металлургия, 1984. 264 с.

6. Щерба В.Н. Прессование алюминиевых сплавов / В.Н. Щерба. М. : Интермет Инжиниринг, 2001. - 768 с.

7. Охрименко Я.М. Активное и гидростатическое прессование / Я.М. Охрименко, B.JI. Бережной, В.Я. Соловьев, Б.С. Векшин, В.Н. Щерба // Университет технического прогресса в машиностроении. М. : Машиностроение, 1975.

8. Охрименко Я.М. Процессы деформации с активным действием сил трения / Я.М. Охрименко, В.Н. Щерба, А.В. Гусов. М. :in Машиностроение, 1982. -52 с.

9. Бережной B.JI. Прессование с активным действием сил трения / B.JI. Бережной, В.Н. Щерба, А.И. Батурин. М. : Металлургия, 1988. - 296 с.

10. An improved metal extrusion process : pat. 435402 Great Britain ; patentee Edward Evans & Co. № 8469/34 ; decl. 17.03.34 ; publ. 17.09.1935. - 4 p.

11. Гильденгорн M.C. Прессование со сваркой полых изделий из алюминиевых сплавов / М.С. Гильденгорн, В.Г. Керров, Г.А. Кривонос Г.А. М. : Металлургия, 1775. - 240 с.

12. Грабарник JI.M. Прессование цветных металлов / JI.M. Грабарник, А.А. Нагайцев. М.: Металлургия, 1983. - 240 с.

13. Зиновьев А.В. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов / А.В. Зиновьев, А.И. Колпашников, П.И. Полухин, Ю.П. Глебов, Д.И. Пирязев, B.C. Горохов, A.M. Галкин // Учебник для вузов. -М. : Металлургия, 1992. 512 с.

14. Корнилов В.Н. Непрерывное прессование со сваркой алюминиевыхсплавов / В.Н. Корнилов. М.: Металлургия, 1993. - 216 с.

15. Северденко В.П. Обработка давлением гранул алюминиевых сплавов / В.П. Северденко, Н.В. Шепельский, В.З. Жилкин. М. : Металлургия, 1980.-216 с.