Анотація до роботи:

Марков Олег Євгенійович. Удосконалення ресурсозберігаючих технологічних процесів кування плит. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском. – Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 2003 р.

Дисертація спрямована на удосконалення технології і розробку оснащення для кування плит з метою зниження собівартості і підвищення якості поковок, отриманих куванням зі зливків.

Теоретичні дослідження на основі методу скінчених елементів (МСЕ), дозволили встановити раціональну геометрію інструмента і режими кування, що забезпечують: рівномірний розподіл температур і деформацій за перерізом поковки, зниження зусилля деформування і інтенсивне розширення заготовки в порівнянні з традиційною технологією, збереження суцільності матеріалу заготовки в процесі кування. До такої технології відноситься спосіб кування плит V-подібними бойками з проміжним кантуванням заготовки на 180, вивороту її в протилежний бік і подальшим виправленням плоскими бойками.

Проведені експерименти дозволили встановити залежності для вибору розмірів вихідної заготовки за розмірами поковки і підтвердити результати теоретичного дослідження. Металографічні дослідження показали, що штучні дефекти після кування за новою схемою усуваються цілком.

1 Аналіз технологій кування плит показав, що існуючі способи кування містять операцію осаджування або інші енергоємні операції, що збільшують собівартість кованих плит і не поліпшують їх якість. Застосування способів кування плит, що забезпечують інтенсивне розширення, дозволяють виключити операцію осаджування. Встановлено, що найбільше розширення досягається при використанні кування циліндричної заготовки опуклим бойком.

2 На основі МСЕ розроблена програма «Plates» з моделювання процесів кування, для розрахунку полів температур, деформацій, напружень, ступінь використання ресурсу пластичності, зусилля деформування і формозмінення при куванні плит.

3 Теоретичне дослідження процесів кування плит на основі розробленої програми показало, що деформування V-подібними бойками забезпечує підвищене пророблення поверхневих і центральної зон заготовки. Раціональними з погляду рівномірності розподілу деформацій є кути вирізів бойків a 120, а радіуси скруглення вирізів бойків . Величина подачі повинна складати приблизно половину діаметра заготовки. Використання перемінного деформування опуклим бойком верхньої і нижньої частини поковки і подвійний знакозмінний вигин також сприяє рівномірному розподілу деформацій і температур. Осередок деформації в цьому випадку займає приблизно 85% площі поперечного перерізу поковки.

4 Експериментально визначені залежності формозмінення для традиційної і нової технологій кування плит, що дозволяють установити розміри заготовки за розмірами поковки. Результати теоретичних розрахунків підтверджуються експериментом. Підтверджено, що використання V-подібних бойків для кування плит забезпечує розширення на 35% більше, у порівняні з куванням на плоских бойках при кутах вирізів бойків у районі 120 і радіусі скруглення вирізного бойка, який дорівнює радіусу заготовки. Встановлено, що використання способів кування через V-подібний профіль знижує зусилля деформування в порівнянні з куванням на плоских бойках. Так при сумарному обтисненні заготовки на 70% зусилля знижується приблизно на 20%. Використання V-подібних бойків дозволило виключити операцію осаджування заготовки, проводити кування на менш потужному устаткуванні та розширити типорозміри виготовлених плит.

5 Доведено, що на механізм закриття осьових дефектів впливає: по-перше, величина подачі – при подачах дефект закривається інтенсивніше, ніж при ; по-друге, кут вирізу бойків - при a = 90 змикання дефекту відбувається при обтисненні на 7% менше, ніж при куті a = 120. При куванні плит через V-подібний профіль з проміжним кантуванням відбувається повне заварювання внутрішніх дефектів і подрібнення розмірів зерна на 2-3 бала у порівнянні з недеформованою структурою.

6 Розроблено новий технологічний процес кування плит V-подібними бойками і конструкція оснащення для реалізації даної технології є універсальною для різних типорозмірів плит. Ця технологія кування плит дозволяє виключити найбільш енергоємну операцію осаджування заготовки, трудомістку операцію розганяння вузьким бойком і пов'язані з ними нагрівання у результаті знижується загальний час кування на 15%. Технологія кування плит V-подібними бойками впроваджена на АТ «НКМЗ» і прийнята до впровадження на АТ «Енергомашспецсталь». Промислове кування плити дало підставу вважати отримані залежності для вибору заготовки і формозміні придатними для розрахунків технологічних процесів. Одержувані властивості відповідають технічним умовам поковки. Економічний ефект від впровадження технології на АТ «НКМЗ» складає 56 грн. на 1 тонну поковок типу плит.

Публікації автора:

1. Соколов Л.Н., Марков О.Е., Станков В.Ю. Уширение при ковке плит // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Темат. зб. наук., пр. - ДДМА, Краматорськ, 2000. – с. 168-170.

2. Марков О.Е., Соколов Л.Н. Распределение деформаций при ковке плит // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Темат. зб. наук., пр. - ДДМА, Краматорськ -Слов’янськ, 2000. – с.276-278.

3. Марков О.Е. Решение задач пластического деформирования МКЭ // Металургійна та горно рудна промисловість. – Дніпропетровськ, 2002, №8-9 - с. 563-566.

4. Соколов Л.Н., Марков О.Е. Распределение деформаций при ковке поковок прямоугольного сечения для схемы протяжки круг -уголок-пластина // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Темат. зб. наук., пр. - ДДМА, Краматорськ, 2001. – с.341-346.

5. Соколов Л.Н., Марков О.Е., Близнюк С.А.. Анализ вариантов ковки плит // Ресурсозберігаючі технології матеріалів у машинобудуванні. Зб. наук., пр., Луганськ, - 2002. – с.109-114.

6. Марков О.Е., Соколов Л.Н., Близнюк С.А. Матрица физических свойств для МКЭ при решении задач горячего пластического деформирования // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – ДДМА, Краматорськ, 2002. – с.270-275.

7. New technological process of manufacture of forged pieces such as plates / Sokolov L.N., Aliew I.S., Markov O.E., Oleshko V.M.// Nowe technology i osiagniecia w metalurgii i inzynierii materialovey. – Seria Metalurgia, №31 – Czestochowa, 2003, P. 131-137.

8. Исследование термомеханических режимов ковки прокатных валков / В.В. Савицкий, О.Е. Марков, И.Г. Савчинский, С.А. Близнюк // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії та машинобудуванні: Темат. зб. наук. пр. – ДДМА, Краматорськ, 2003. – с.309-311.

9. Сравнительный анализ вариантов изготовления поковок типа пластин / Л.Н. Соколов, О.Е. Марков, М.В. Протеняк, В.М. Олешко // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Темат. зб. наук., пр. - ДДМА, Краматорськ, 2002. – с.75-80.

10. Соколов Л.Н., Марков О.Е. Распределение деформаций при ковке поковок пластин в комбинированных бойках. // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением: Сб-к науч. тр., ч. 1 – Тула. 2001. – с.96-101.

11. Смития А.Л., Марков О.Е. Исследование и усовершенствование технологического процесса ковки заготовок из нержавеющих сталей // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Темат. зб. наук., пр. - ДДМА, Краматорськ, 2001. – с.347-350.

12. Марков О.Е., Соколов Л.Н. Определение напряженно-деформированного состояния для схемы протяжки круг -уголок-пластина // Застосування теорії пластичності в сучасних технологіях обробки тиском. Зб. тез доповідей міжнародної наукової технічної конференції. - Вінниця, - 2001. – с.88-89.

13. Марков О.Е., Соколов Л.Н., Близнюк С.А. Матрица физических свойств для МКЭ при решении задач горячего пластического деформирования // Сучасні проблеми механіки и фізико-хімії процесів різання, абразивної обробки та поверхневого пластичного деформування: Матер. Міжнародної наук. конф.. – Київ – 2002. – с.107-109.

14. Пат. 54801 А Україна, МКИ⁵ B 21 J1/00. Ковальський зливок / І.С. Алієв, О.Є. Марков, Б.О. Михайленко, В.М. Олешко, Л.М. Соколов (Україна). - №2002043106; Заяв. 16.04.02. Опубл. 17.03.2003. Бюл. №3.

15. Пат. Україна. Спосіб виготовлення поковок типу пластин / І.С. Алієв, С.А. Близнюк, О.Є. Марков, Б.О. Михайленко, Л.М. Соколов (Україна). (Заявка № 2002097259; Заявл. 6.09.02. Позитивне рішення 21.04.2003).

[1] - Автор провів експериментальні дослідження і визначив величину розширення при куванні плит різними способами.

[2, 8] - Автором розроблена методика визначення деформацій за перерізом поковки. Складено програму для автоматичного вимірювання координат вузлів сітки.

[4, 10] - Автором розроблена програма з розрахунку компонентів і інтенсивності логарифмічних деформацій. Встановлено характер розподілу деформацій при куванні плит V-подібними бойками для різних кутів вирізу бойків.

[5, 9] - Автор виконав аналіз способів виготовлення поковок типу плит.

[6, 13] - Автор запропонував нові підходи для визначення матриці пружності для МСЕ при рішенні задач ОМТ.

[7] - Автор провів теоретичне дослідження деформованого стану при куванні плит V-подібними бойками і дослідив можливість усунення внутрішніх дефектів зливка.

[11] - Автор розробив методику дослідження режиму нагрівання великих поковок.

[12] - Автор визначив величину і характер розподілу деформацій зсуву при куванні плит V-подібними бойками.

[14] - Авторові належить теоретичне обґрунтування й експериментальна перевірка умов кристалізації зливка нової форми.

[15] - Авторові належить ідея, теоретичне й експериментальне обґрунтування підвищення якості плит при використанні подвійного знакозмінного вигину.