004.9:621.7 Математическое моделирование процесса деформации металла на литейно-ковочном модуле с измененным приводом боковых бойков
Одиноков В. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Дмитриев Э. А. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Евстигнеев А. И. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Потянихин Д. А. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»), Квашнин А. Е. (ФГБОУ ВО «КнАГУ»)
МОДЕЛИРОВАНИЕ, КРИСТАЛЛИЗУЮЩИЙСЯ МЕТАЛЛ, ДЕФОРМАЦИЯ ЗАГОТОВКИ, ЛИТЕЙНО-КОВОЧНЫЙ МОДУЛЬ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС
doi: 10.18698/2309-3684-2021-3-323
В работе представлена математическая постановка и приведены результаты расчетов в задаче о деформировании металла на литейно-ковочном модуле с измененным приводом боковых бойков. Рассматривается сложная пространственная задача по определению напряженно-деформированного состояния области течения при нагружении внешней нагрузкой, изменяющейся с течением времени. Определяющие соотношения задачи основаны на теории течения. При решении задачи используется апробированный численный метод, а также численные схемы и комплекс программ, использованные ранее при решении подобных задач. В комплексе программ реализован шаговый алгоритм нагружения с учетом истории процесса и изменяющейся геометрии области течения. Малый временной шаг ассоциируется с поворотом эксцентричного вала на угол 10°. Область деформации разбивается на элементы ортогональной системой поверхностей (элементы имеют ортогональную форму). Для каждого элемента записывается в разностном виде сформулированная система уравнений, которая решается по разработанным численным схемам и алгоритмам с учетом начальных и граничных условий. Результатом решения являются поля напряжений и скорости перемещений по пространственной области. Приводится анализ полученных результатов. Делается сравнение с результатами решения действующей конструкции. В качестве деформируемого материала взят свинец, физические свойства которого аппроксимированы аналитической зависимостью по имеющимся экспериментальным данным. Физическая нелинейность системы уравнений реализуется при решении итерационным методом. Проведены локальные расчеты решения задачи на трех вариантах разбиения области на элементы. Обоснован выбор плотности сетки, накладываемой на рассматриваемую область деформации. Результаты решения представлены в графическом виде. Показана эффективность процесса деформации по усовершенствованному способу на новой конструкции литейно-ковочного модуля.
Стулов В.В. Исследование и разработка технологического процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок. Автореферат дисс. докт. техн. наук. Владивосток, 1998, 35 с.
Бахматов П.В. Исследование технологического процесса получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2003, 24 с.
Войнов А.Р. Исследование тепловых режимов кристаллизатора при литье цветных сплавов и разработка технологического процесса получения непрерывнолитых деформированных профильных заготовок с применением литейно-ковочного модуля. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2003, 20 с.
Зайцев А.В. Исследование процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок на литейно-ковочном модуле. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2004, 24 с.
Ловизин Н.С. Математическое моделирование некоторых процессов получения элементов планера летательного аппарата. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Владивосток, 2004, 24 с.
Черномас В.В. Разработка конструкции и исследование процесса получения непрерывнолитых деформированных заготовок на литейно-ковочном модуле. Автореферат дисс. докт. техн. наук.. Владивосток, 2007, 24 с.
Скляр С.Ю. Математическое моделирование тепловых и деформационных процессов на литейно-ковочном модуле вертикального типа. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2011, 16 с.
Соснин А.А. Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре, 2012, 20 с.
Одиноков В.И., Стулов В.В. Литейно-ковочный модуль. Литье и деформация. Владивосток, Дальнаука, 1998, 150 с.
Одиноков В.И., Проскуряков Б.И., Черномас В.В. Непрерывный процесс кристаллизации металла при одновременном его деформировании. Москва, Наука, 2006, 111 с.
Пат. 2041011 Российская Федерация, МПК B22D 11/051. Устройство для непрерывного литья заготовок / В.И. Одиноков. – № 92007791/02; заявл. 24.11.1992; опубл. 09.08.1995, 8 с.
Пат. 2073586 Российская Федерация, МПК B22D 11/051. Устройство для непрерывного литья и деформации металла / В.И. Одиноков. – № 93052089/02; заявл. 17.11.1993; опубл. 20.02.1997, 8 с.
Zhang Q., Cao M., Zhang D., Zhang S., Sun J. Research on integrated casting and forging process of aluminum automobile wheel. Advances in Mechanical Engineering, 2014, vol.6, 870182. DOI:10.1155/2014/870182.
Zhenglong L., Qi Z. Simulation and experiment research on squeeze casting combined with forging of automobile control arm. Proceedings of the ASME 2018 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2018, vol.2, 144113. DOI:10.1115/IMECE2018-86006
Chang F.-C., Hwang W.-S., Lee C.-H., Wu C.-F., Yang, J.-B. Forging condition for removing porosities in the hybrid casting and forging process of 7075 aluminum alloy casting. Materials Transactions, 2004, vol.45(6), pp.1886-1890. DOI: 10.2320/matertrans.45.1886
Dedov S., Lehmann G., Kawalla R. Application of combined casting-forging process for production of durable lightweight aluminum parts. Key Engineering Materials, 2013, vol.554–557, pp.264–273. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.554-557.264
Krüger L., Jentsch E., Brunke L., Keßler A., Wolf G., Lehnert T., Schubert N., Wagner A., Landgrebe D. Development of an innovative lightweight piston through process combination “casting – forging”. Procedia Manufacturing, 2019, vol.27, pp.172–176. DOI: 10.1016/j.promfg.2018.12.061
Perrier, F., Bouvier, V., & Duperray, L. A new wheel design for reducing weight. Materials Science Forum, 2014, vol.794–796, pp.578–583. DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.794-796.578
Böhmichen, U., Schubert, N., Lehnert, T., Sterzing, A., & Mauermann, R. From casting to forging – The combined simulation for a steel component. Engineering Reports, 2021, art no.e12400. DOI: 10.1002/eng2.12400
Пат. 2225773 Российская Федерация, МПК B22D 11/051. Устройство для непрерывного литья и деформации металла / В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков. – № 2002122689/02; заявл. 22.08.2002; опубл. 20.03.2004, 7 с.
Ильюшин А.А. Пластичность. Основы общей математической теории. Москва, Изд-во АН СССР, 1963, 270 с.
Качанов Л. М. Основы теории пластичности. Москва, Наука, 1969, 420 с.
Одиноков В.И. Каплунов Б.Г., Песков А.В., Баков А.А. Математическое моделирование сложных технологических процессов. Москва, Наука, 2008, 177 с.
Свидетельство № 2012661389 Одиссей: свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ / В.И. Одиноков, А.Н. Прокудин, А.М. Сергеева; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 13.12.2012.
Кроха В. А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. Справочник. Москва, Машиностроение, 1980, 160 с.
Одиноков В.И., Дмитриев Э.А., Евстигнеев А.И., Потянихин Д.А., Квашнин А.Е. Математическое моделирование процесса деформации металла на литейно-ковочном модуле с измененным приводом боковых бойков. Математическое моделирование и численные методы, 2021, № 3, с. 3–23.
Скачать статью
Количество скачиваний: 214