Теоретичне і експериментальне дослідження деформованого стану при прокатуванні профілів з ребрами жорсткості

Публікації. Головні матеріали відбиті в 7 друкарських працях.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п’ятьох розділів, висновків і додатків. Обсяг роботи 262 с. Робота містить 44 малюнка, 35 таблиць. Список використаної літератури включає 197 найменувань.

 

 

Літературний огляд показав, що фасонні профілі з ребрами жорсткості ставляться до дуже складних профілів і потребують застосування спеціальних прийомів і способів розробки технології їх виробництва.

Встановлено, що прокатування фасонних профілів із гребенями ведеться з використанням переважно високих заготовок (у 3-6 рази перевищуючіх висоту готового профілю) у великому числі (6-13) фасонних калібрів за формою ідентичних формі готового профілю. Прокатування таврових і хрестоподібних профілів ведеться з використанням ребрових та пластових калібрів, кількість яких визначається співвідношенням розмірів полиць і стінки.

Розширення сортаменту й удосконалювання вже існуючих технологій виробництва цих профілів можливо на базі створення нових методів розрахунку калібрувань валків, що враховують усі головні фактори осередку деформації, скорочують витрати на освоєння і інтенсифіцирують процес виробництва.

Аналіз літературних джерел показав, що проводилася множина як експериментальних, так і теоретичних досліджень по вивченню процесу прокатування профілів із ребрами жорсткості такими дослідниками як Д.І. Старченко, Т.Ф. Власов, В.М. Клименко, В.С. Солод, Б.М. Ілюкович, А.А. Нефедов, В.І. Вергеліс, Х.М. Сапригін, І.Г. Романовський і ряд інших авторів. У центрі уваги досліджень знаходилися питання визначення поширення полотнини і висотного утягнення гребенів. Виявлено комплекс факторів, що впливають на поширення і заповнення закритих ділянок калібрів. Мало вивчений процес формування профілів що прокатуються у перших формотворних проходах.

Багато досліджень носять рекомендаційний характер (для більшості факторів дана тільки якісна характеристика) без встановлення математичних залежностей, що визначають формозміну.

У дослідженнях, у котрих такі математичні залежності приводяться, розглянуті лише найпростіші схеми деформації без урахування реально використовуваних у промисловості схем одержання цих профілів.

Тому для одержання більш повного уявлення про формозміну при прокатуванні профілів із ребрами жорсткості необхідно дослідження схем деформації, що використовуються реально на практиці, створення на цій основі математичних моделей для розрахунку деформованого стану в показаних калібрах і методики розрахунку калібрувань валків для прокатування даної групи профілів, що мала б розширену область застосування, була простою у використанні і дозволяла розраховувати формозміну з достатньою для практики точністю.

З літературного огляду випливає, що відсутні достатньо точні інженерні методи розрахунку калібрування фасонних профілів. Методи відповідних і приведених смуг, описаних прямокутників, еквівалентних деформацій, приведених обтиснень і інші придатні для визначення формозміни лише в простих і деяких фасонних калібрах.

Встановлено, що найбільше універсальні теоретичні методи розрахунку формозміни в процесах сортового прокатування засновані на застосуванні экстремальних принципів теорії пластичності. Зокрема, для розрахунку формозміни при прокатуванні складних профілів широко застосовується методика І. Я. Тарновського, Б. М. Ілюковича, А. Н. Скороходова.

Теоретичні дослідження процесу прокатування у фасонних калібрах виконані і виконуються окремо для кожного конкретного калібру і тому не мають необхідну універсальність. В усіх без винятку роботах осередок деформації розподіляється на зони. Розподіл профілю на зони різноманітними дослідниками здійснюється по-різному, часто без урахування схеми плину металу в осередку деформації. Коло вирішених задач обмежується найпростішими випадками. Тобто в наявності відсутність систематизованого підходу до побудови моделей деформованого стану.

 

 

Розрахунки калібрувань фасонних профілів прокату дуже складні, тому що звичайно потрібно не тільки знайти послідовність калібрів для одержання профілю заданих розмірів, але і домогтися мінімуму витрати енергії на деформацію металу, задовільної стійкості прокатних валків, рівномірного завантаження двигунів і високої продуктивності прокатного стану. Оптимальне вирішення відшукується шляхом аналізу великого числа можливих варіантів.

Як правило, такий перебір припустимих вирішень призводить до значних витрат як часу, так і коштів.

Вихід із даної ситуації можливий застосуванням для аналізу різноманітних схем одержання профілю математичного моделювання, заснованого на використанні варіаційних принципів механіки суцільних середовищ, що дозволяє з достатнім для практики ступенем точності досліджувати деформацію профілів самої різноманітної конфігурації.

Незважаючи на універсальність варіаційних методів і широке їх використання в прокатному виробництві, дослідження формозміни на їхній основі зустрічається з деякими труднощами.

Однією з таких трудністю є те, що для кожного виду калібру і конфігурації поперечного перетину смуги доводиться щораз наново одержувати поле швидкостей переміщень і деформацій, складові потужностей внутрішніх і зовнішніх опорів і так далі. По суті щораз доводиться вирішувати задачу наново. При цьому хоча й існують загальні правила побудови кінематично можливих полів швидкостей, але навіть для профілів подібних конфігурацій відсутні систематизовані рекомендації до вирішення задачі. Як правило, різноманітні дослідники підходять до побудови поля швидкостей по-своєму. Часто такі поля швидкостей не задовольняють деяким граничним умовам або суперечать для конкретних профілів реальній схемі плину металу в осередку деформації.

Тому актуальною в даний час є задача розробки такого механізму одержання математичних моделей процесів деформації складних профілів, що дозволив би досліднику скоротити