Гридін Олександр Юрійович. Розвиток наукових основ пресування профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів і методів розрахунку плоских форкамерних матриць

brief description

Гридін Олександр Юрійович. Розвиток наукових основ пресування профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів і методів розрахунку плоских форкамерних матриць: дис... канд. техн. наук: 05.03.05 / Національна металургійна академія України. - Д., 2004

Гридін О.Ю. Розвиток наукових основ пресування профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів і методів розрахунку плоских форкамерних матриць. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05. Процеси та машини обробки тиском. Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2004.
Дисертація присвячена визначенню залежностей характеристик формозміни металу від комплексу безрозмірних геометричних параметрів конструкції плоских форкамерних матриць при пресуванні суцільних профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів. Визначено вплив на кривизну елементу профілю, що виходить із матриці, таких факторів, як зміщення середньої лінії каналу щодо середньої лінії форкамери, зміщення каналу щодо центру матриці, довжина паска, глибина і ширина форкамери, поперечний розмір контейнера. Теоретичний аналіз пластичної течії металу проведений за допомогою двовимірного кінцево-елементного математичного опису, удосконаленого в частині аналітичного визначення локальної матриці жорсткості. У роботі проведене експериментальне дослідження впливу коефіцієнта витяжки на кривизну вихідного профілю при асиметричному пресуванні крізь складену форкамерну матрицю. Запропоновано та обґрунтовано удосконалення методу розрахунку конструкції плоских форкамерних матриць, що забезпечує підвищення точності прес-виробів і ресурсозбереження.

У дисертації отримані теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі, що полягає у визначенні закономірностей формозміни металу в залежності від геометричних розмірів елементів плоских форкамерних матриць при пресуванні суцільних профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів і розвиненні на основі отриманих залежностей методу розрахунку параметрів конструкції таких матриць.

На основі аналізу існуючого стану теорії і практики процесу пресування профілів з алюмінієвих сплавів і науково-технічної літератури показано, що дослідження, які спрямовані на визначення залежностей формозміни металу від геометричних розмірів елементів плоских форкамерних матриць для виробництва суцільних профілів з тонкостінними елементами і розвиток на основі отриманих залежностей методу розрахунку параметрів конструкції таких матриць, є актуальними.
Розроблено двовимірний математичний опис пластичної течії металу в процесі пресування на основі дискретизації функціонала варіаційного принципу Маркова методом кінцевих елементів. Модель реалізована у вигляді комп'ютерної програми.
Одержав подальший розвиток метод розрахунку пластичної течії матеріалу при пресуванні з використанням методу кінцевих елементів. Вперше при рішенні задачі формозміни при пресуванні на основі функціонала варіаційного принципу Маркова дійсні поля швидкостей і середньої гідростатичної напруги визначені шляхом аналітичного обчислення локальної матриці жорсткості для прямокутного мультиплекс-елемента.
Одержав розвиток метод експериментального визначення залежності кривизни профілю від коефіцієнта витяжки при асиметричному пресуванні в частині використання складеної матриці з форкамерою і високих коефіцієнтів витяжки (30...110). Експериментально показано, що в зазначеному діапазоні коефіцієнтів витяжки кривизна профілю, що виходить з матриці, монотонно зростає. Крім того, встановлено, що при відношенні ширини штаби до її товщини більше 12 відносна погрішність між експериментальними та отриманими за допомогою двовимірної математичної моделі даними становить менше 10%.
На основі аналізу конструкції плоских форкамерних матриць вперше виділено комплекс безрозмірних геометричних параметрів конструкції інструменту, що впливають на характер пластичної течії металу при пресуванні.
У роботі вперше теоретично отримані залежності кривизни тонкостінних елементів профілів з алюмінієвих сплавів від комплексу геометричних параметрів конструкції інструменту, таких як довжина паска, зміщення середньої лінії каналу відносно осі контейнера, глибина і ширина форкамери, зміщення середньої лінії форкамери відносно середньої лінії каналу, розмір контейнера і ширина каналу при пресуванні.
Удосконалено метод розрахунку параметрів конструкції плоских форкамерних матриць для пресування суцільних профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів. Використання запропонованого методу забезпечує поліпшення показників якості з геометричних розмірів прес-виробів і зменшення кількості обпресувань, що приводить до зниження метало- і енергоємності процесу. Зокрема, на основі результатів теоретичного аналізу вперше визначена величина співвідношення глибини і ширини форкамери, що забезпечує найменшу кривизну профілю. Використання оптимального значення цього відношення, рівного 0,8...0,85, при проектуванні форкамерних матриць дозволяє досягти триразового зниження кривизни прес-виробу.
Результати роботи використані на заводі ЗАТ з ІІ ВО Югчермет” при розробці конструкції плоских форкамерних матриць для виробництва тонкостінних прес-виробів з алюмінієвого сплаву АД31 і при коректуванні матриці для виготовлення профілю типу панель” (акт від 25.12.2003 р.), в Інституті матеріалознавства Ганноверського університету (Німеччина) при проектуванні інструмента для пресування П-подібного профілю (довідка від 29.12.2003 р.), на кафедрі обробки металів тиском Національної металургійної академії України при читанні курсу Виробництво металовиробів, пресованих і гнутих профілів” і при виконанні студентами кафедри дипломних проектів та випускних магістерських робіт (довідка від 09.01.2004 р.), а також при розробці методики проектування і створенні плоскої форкамерної матриці для виробництва вигнутих профілів (деклар. пат. України №60655А), і розробці матриці для багатоканального пресування, що може бути використана для виробництва профілів з тонкостінними елементами (деклар. пат. України 60591А).