НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Современная концепция управления качеством тонколистового проката предусматривает сочетание разнообразных способов и каналов воздействия на показатели качества продукции. При создании целевой программы повышения конкурентоспособности холоднокатаного листа было принято решение о строительстве нового стана холодной прокатки. Рассмотрев предложения машиностроительных фирм России, Европы и Японии, ОАО «ММК» остановилось на предложении фирмы "SMS-Demag AG". В июле 2002 г. началось освоение созданного по контракту двухклетевого реверсивного стана «1700» холодной прокатки. Этот уникальный стан рассчитан на прокатку полос размерами мм в рулонах массой до 35 т с внутренним диаметром 610 мм. Максимальная скорость прокатки равна 22,5 м/с. В состав основного оборудования входят: разматыватель с устройством задачи переднего конца подката в клеть, две 4-х валковые клети с рабочими валками, имеющими CVC-профилировку и систему осевой сдвижки, две реверсивные моталки, системы автоматического регулирования толщины САРТ, профиля САРП, измерения и регулирования натяжения и плоскостности. Большая часть продукции стана идет на АНГЦ. Кроме того, на новом стане в совокупности используют такие способы регулирования плоскостности как многозонное охлаждение валков, перекос валков, противоизгиб рабочих валков, осевая сдвижка рабочих валков. Кафедре ОМД МГТУ им. Г.И. Носова ведет разработку эффективных режимов регулирования профиля, а так же их совершенствованием. Мероприятия по улучшению режимов основываются на практических данных и математическом моделировании процессов ОМД. В настоящее время на новом двухклетевом стане регулирование плоскостности осуществляется в следящем режиме, т.е. соответствующие системы начинают действовать при обнаружении дефектов, что приводит к появлению зон пониженного качества. Это может быть устранено упреждающими воздействиями по возмущениям. Тогда коррекция требуемых усилий противоизгиба и осевого смещения рабочих валков производится заблаговременно Анализ предложенных принципов регулирования профиля показал, что при реализации упреждающих воздействий количество дефектов плоскостности сокращается вдвое. Список используемой литературы. 1.Повышение качества холоднокатаных полос на 2–х клетевом реверсивном стане / Буданов А.П., Медведев Г.А., Антипенко А.И.// Совершенствование технологии в ОАО «ММК» : Сб. науч. тр. Центральной Лаборатории ОАО "ММК". – вып.8. – Магнитогорск, 2004. – с. 90 – 101. 2.Установка и освоение двухклетевого реверсивного стана в ОАО «ММК» // Совершенствование технологии в ОАО «ММК» : Сб. науч. тр. Центральной Лаборатории ОАО "ММК". – вып.7. – Магнитогорск, 2003. – с. 114 – 120. 3. Оптимизация технологии производства холоднокатаного металла в ЛПЦ – 5 / Буданов А.П., Антипенко А.И.// Совершенствование технологии в ОАО «ММК» : Сб. науч. тр. Центральной Лаборатории ОАО "ММК". – вып.8. – Магнитогорск, 2004. – с. 83 – 90.

1.В производстве применяются различные методы по моделированию процессов ОМД и объёмной штамповки в частности .Одним из них является моделирование в среде QFORM. Для того, чтобы не проводить опыты непосредственно на металлических образцах и др. металлах, и применяется программа QFORM. Программа предсказывает возникновение дефектов течения металла, определяет распределение температуры, оценивает нагрузку и расход энергии на деформацию. 2.Характеристика детали и возможные варианты технологии. Деталь "Крюк" широко применяется в самых разных отраслях. С помощью крюка соединяются узлы разнообразных механизмов. В связи с формой и массой ~ 0,55 кг поковки, она штампуется на кривошипом горячештамповочном прессе. Для данной детали используется сталь марки Ст20-1ГП-М1-Б3Г ГОСТ 70-50-88, в. При объемной штамповке широко используют кривошипный горячештамповочный пресс Мы сравниваем штамповку одинарной поковки и спаренной поковки. Очевидно ,что при одиночной штамповке нужно меньшее усилие ,ввиду меньших размеров детали. Ещё одним преимуществом является то ,что штамповка происходит без перемычек, следовательно меньше расход металла. Преимуществом при штамповке спаренной поковки является меньшее кол-во переходов. 3.Штамповка спаренной поковки проходит в 3 прохода: сначала производят формовку, потом предварительную штамповку, затем окончательную. Одинарную деталь производят с помощью 2-х заготовительных операций (вальцовки -4 прохода и гибки-1 проход)и окончательной штамповкой: в начале производят вальцовку для оттяжки конца заготовки, затем делают гибку вытянутого конца и потом окончательно штампуют на прессе. Применение вальцовки целесообразно при изготовлении поковок удлинённой формы, применение вальцовки под последующую штамповку обеспечивает экономию металла на 5-20%,повышает производительность труда на 50-150%,снижает себестоимость поковок на 10-25%. В данном случае вальцовка служит заготовительной операцией, перераспределяющей металл по длине заготовки для последующей штамповки на другом оборудовании. При оттяжке концов заготовки межосевое расстояние валков постоянно, а профиль ручьёв и радиус каждого валка в ручье – переменные.

На кафедре “МиТОМД” разработан перспективный способ обработки металлов интенсивной пластической деформацией (ИПД) выдавливанием для получения наност-руктур и устройство для его осуществления [1]. В качестве исходного материала для натурного эксперимента использовалась свинцовая дробь d=3,7 мм по ГОСТ 7837-76, не очищенная от смазки, что позволило после проведения прессования определить относительную деформацию дробинок. По-лученный после деформирования образец представляет собой массив ориентированных тонких пластинок (рис. 1). а б Рис. 1. Образец полученный ИПД выдавливанием: а – образец в разрезе, б – деформированная дробинка Таблица 1 Полученные степени деформации дроби Область образцаОтносительное удлинение εl, %Относительное сужение (уширение) εb, %Относительное обжатие, εh, % периферия 710894 центр81273εh = εb Вывод: 1. Технология ИПД выдавливанием позволяет после восьми циклов прессования получить однородный консолидированный образец. 2. Новый способ перспективен для осуществления ИПД в крупногабаритных заго-товках, в том числе из интерметаллидов и других малопластичных материалах. ЛИТЕРАТУРА 1. Патент №2189883 РФ, МКИ 7 В 21 J 5/00, 13/02, C 21 D 7/02. Способ пластиче-ского структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления.

В докладе представлен обзор методического пособия по выполнению лабораторных работ по курсу «технология ковки и объемной горячей штамповки» предназначенного для студентов, обучающихся по специальности «машины и технология обработки материалов давлением» (15.02.01). Лабораторные работы проводятся с целью закрепления и углубления теоретических знаний, а также для обучения использованию программного комплекса QForm2D для автоматизированного анализа, расчета и проектирования процессов горячей объемной штамповки. В методическом пособии затронуты следующие темы: формоизменение поковок при объемной штамповке по типам штампов; особенности открытой объемной штамповки и типы облойных канавок; стадии течения металла при открытой штамповке; специфика штамповки на молотах и классификация штампованных на молотах поковок; дефекты штамповки и способы борьбы с ними. Помимо закрепления основ технологии штамповки, во время лабораторного практикума студенты учатся работать с программным комплексом QForm2D, шаг за шагом осваивая ее функции и возможности. Работая с программой компьютерного моделирования, студенты могут визуально наблюдать действие закономерностей и принципов обработки металлов давлением. Самостоятельно меняя те или иные характеристики во время лабораторных работ в компьютерном классе, студент сможет собственными глазами наблюдать на экране компьютера все изменения технологических операций и получать отчеты в виде графиков. Список литературы: 1.Л. Н. Ильин, А. С. Подольский, Б. М. Позднеев. Ковочно-штамповочное производство. Лабораторный практикум. - М.: Машиностроение, 1987, 160 с. 2.Я. М. Охрименко. Технология кузнечно-штамповочного производства. - М.: Машиностроение, 1975. 3.Е. И. Семенов Ковка и штамповка. Справочник в четырех томах. – М.: Машиностроение, 1986. Т. 2. Горячая объемная штамповка. – М.: Машиностроение, 1986, 592 с., с ил. 4.В.Н.Субич, Н. А. Шестаков, В.А. Демин, Н. В. Биба, С. А. Стебунов, Л. Г. Лобастов. Расчет и проектирование технологических процессов объемной штамповки на прессах». – М.: МГИУ, 2003. – 180 с. Ил. 157, табл. 30, библиогр. Список 12 наим. 5.Г. Я. Гунн, Н. В. Биба, А. И. Лишний, О. Б. Садыхов, С. А. Стебунов. Система ФОРМ-2Д и моделирование технологии горячей объемной штамповки. Кузнечно-штамповочное производство. – 1994. - №7.-С9-11. 6.QForm. Руководство пользователя, версия 2.1 – Москва 2001.

В настоящее время резьба на деталях изготовляется преимущественно обработкой резанием. Однако известно, что резьба, изготовленная методом пластической деформации имеет ряд преимуществ перед обработкой резанием по показателям износостойкости и прочности. Резание наиболее распространенный способ. Среди методов изготовления резьбы пластическим деформированием самый известный способ накатка. Однако имеются ограничения в применении этого способа для деталей с малой относительной толщиной стенки, т.к. существует опасность потери устойчивости стенки и правильности геометрической формы под действием высокого деформирующего усилия со стороны роликов накатной головки. В этой связи была поставлена задача исследовать возможность изготовления резьбы методом штамповки. Задача решалась применительно к переводникам насосно-компрессорных труб, имеющих внутреннюю и внешнюю резьбу. В работе подробно описан процесс штамповки как внешней, так и внутренней резьбы. Рассматрено математическое моделирование в программе QForm, приведены стадии последовательного формообразования резьбы, показаны линии течения металла. Так же рассмотрены конструкции оснастки для штамповки резьбы и технологическое оборудование, применяемое в ходе эксперимента. Описаны средства измерения параметров процесса. Произведена оценка влияния на параметры резьбы различных варьируемых параметров, таких как угол конусности пуансона, форма пуансона, наличие или отсутствие торцевого подпора, внутренний диаметр и высота заготовки, конструкция матрицы, а так же влияние объема стенки заготовки. Выполнен анализ результатов моделирования и экспериментальных данных. Проведенные эксперименты и проведенное моделирование показали возможность формирования наружной и внутренней резьбы полного профиля с требуемыми параметрами. 1.Рене И.П. Анализ процесса вытяжки цилиндрических полых тел с утонением стенки. – «Труды Тульского механического института». – М.:1951.-Вып.5. – С.111-151. 2.Миропольский Ю.А. Луговой Э.Л. Накатывание резьб и профилей.- М.: Машиностроение, 1976.-173 с.

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И НАСТРОЙКИ МАРКЕТА ПРЕССА Разработана система управления маркетом (Рис. 1.), которая обеспечивает контроль перемещения маркета, остановку его в верхнем и нижнем положениях. Это удалось добиться за счет применения датчика угловых перемещений являющимся источников входных сигналов, блока определения направления и контроля вращения и программным счетчиком СИ8, который программирует верхние и нижние конечники положения маркета, а также положение маркета в пространстве с точностью до 0,01 мм.

В данном докладе дано описание методики анализа кулачкового механизма, гибочного пресс автомата, а так же анализ работы кулачкового механизма на основе предложенной методики. В этой работе были рассмотрены такие вопросы, как: -Принципиальная схема работы пресс-автомата -Технология штамповки -Методика определения размеров кулака, и других механизмов пресса -Восстановление предполагаемой формы кулака -Сделан анализ о предполагаемом износе кулака

В работе рассмотрены технологические процессы изготовления детали типа «кольцо» из стали 08кп толщиной 2мм. Заданная номенклатура включает в себя 29 типоразмеров деталей диаметров от 230мм до 62мм. В связи с большим разбросом размеров деталей не представляется возможным изготовлять их по единому технологическому процессу. В работе предложено несколько вариантов технологий, совокупность которых обеспечивает изготовление всей номенклатуры. Исследованы варианты вырубки-отбортовки, последовательных вытяжек и вытяжки-формовки. Помимо аналитических расчетов проведен анализ технологических процессов на основе моделирования в программном комплексе AutoForm, определены границы применимости каждого из вариантов технологии. Проведено сопоставление данных, полученных при моделировании и аналитическом расчете.

Конечно-элементная программа QForm предназначена для моделирования процессов го-рячей штамповки, в том числе выдавливания изделий. Схемы напряженно-деформированного состояния заготовки при выдавливании и прессовании аналогичны [1, 2]. Но в отличие от выдавливания прессованию характерны более высокие степени деформации, иные формы и размеры изделий, большие размеры заготовок (отношение длины к диаметру) и большая длительность процесса. Поскольку возможность привлечения программы QForm к расчету процессов прессования представляет научный и практический интерес, на кафедре в течение ряда лет программа используется для моделирования прессования. В работе приведены результаты моделирования процессов горячего прессования прямым, обратным способами и прессования с активным действием сил трения с коэффициентами вытяжки 7…10. Установлено, что при правильном учете сил трения программа с большой достоверностью рассчитывает течение металла в контейнере при прессовании прутков, напряженно-деформированное состояние заготовки, теплообмен между прессуемой заготовкой, контейнером и пресс-шайбой, отражает реальное соотношение полных сил деформирования и их составляющих. Наряду с этим выявлен ряд проблем: нестабильность работы программы при максималь-ном трении между заготовкой и контейнером; невозможность моделирования процесса при степенях деформации более 95%; отсутствие пика усилий в начале процессов; несоответствие расчетной области максимального повышения температуры реальной в течение процессов; невозможность моделирования прессования труб на свободно-подвижной игле. В то же время программу целесообразно использовать в учебном процессе для анализа особенностей прессования, а также в разработке технологии процесса при небольших коэффи-циентах вытяжки. Литература 1.Филимонов Ю. Ф., Позняк Л. А. Штамповка прессованием. М.: Машиностроение, 1964.-188 с. 2.Перлин И. Л., Райтбарг Л. Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975.-448 с.

Разработаны технологии получения слоистых материалов с триботехническим слоем из композиционного материала на основе алюминиевого сплава дисперсно-упрочненного частицами керамики, методами прокатки и электроплазменного напыления. Проведены серии экспериментальных работ, в результате которых получены слоистые образцы с заданными триботехническими свойствами и обладающие рядом преимуществ по сравнению с монолитными материалами в идентичных условиях испытаний.

В работе рассматриваются проблемы связанные с недостаточно эффективным охлаждением горячекатаного проката. Авторами предлагается разработка и внедрение новых конструктивных решений, позволяющих равномерно подавать охладитель на поверхность горячекатаного проката.

В работе представлены обобщающие материалы использования интегрированных технологических систем (ИТС) в процессах утилизации техногенных отходов черной металлургии. Приведены основные технологические схемы утилизации техногенных отходов черной металлургии и машиностроения. Список литературы: 1. Кокорин В.Н. К стадийности прессования двухкомпонентных смесей с различным агрегатным состоянием / В.Н. Кокорин, М.В. Кокорин // Вестник УлГТУ.– 2002. – №1. – С. 38 – 41. 2. Радомысельский И.Д. Некоторые особенности уплотнения порошков на разных стадиях прессования. / И.Д. Радомысельский, Н.И. Щербань // Порошковая металлургия. – 1980. – №11. – С. 12 – 19.

Доклад посвящен вопросам получения крупногабаритных стаканов методами комбинированного выдавливания с целью получения минимальной разностенности. Разработаны схемы пластического деформирования и произведено моделирование в программном комплексе Q-Form-2D. Анализ представленных схем произвел выбор оптимальной. Приведена матрица плана эксперимента, спланирован эксперимент, изготовлены экспериментальные образцы из свинца. Эксперимент позволяет сравнить кинематику течения металла на этапах моделирования и натурного эксперимента. Произведено сопоставление результатов натурного эксперимента и результатов моделирования. Литература 1. Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. “Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов”. М.”Машиностроение”.1980г. 2. А.Л.Воронцов. “Теория малоотходной штамповки”. М. “Машиностроение-1”. 2005г. 3. И.П.Реннне, Э.А.Иванова, Э.А.Бойко, Ю.М.Филигаров. “Неравномерность деформации при плоском пластическом течении”. Издательство Тульского политехнического института. Тула – 1971.

На стане 2500 горячей прокатки ОАО «ММК», для повышения качества готовой продукции за счет более эффективного охлаждения прокатываемой полосы, а также увеличения стойкости основного и вспомогательного оборудования прокатного стана путем снижения запыленности межклетьевого пространства, предлагается следующее: в направляющих проводках клетей стана дополнительно установить устройство (коллектор) для подачи охладителя на поверхность полосы; в качестве охладителя применять водновоздушную смесь; для эффективного распыления водновоздушной смеси использовать форсунки. В настоящее время, в рамках совместной хоздоговорной работы, разрабатывается техническая и конструкторская документация по внедрению данных предложений в производство. Предложенные технические решения обладают патентноохранной способностью.

Разработаны технологии получения композиционных таблеток на основе алюминиевого сплава и частиц керамики, методом прессования. Проведена серия экспериментов, в результате которых получены образцы литого композиционного материала дисперсно-упрочненного частицами керамики с заданными концентрациями армирующего элемента. Данная технология позволяет упростить технологический процесс получения композиционных материалов, повысить культуру труда за счет удобства в использовании таблеток и получении сплава с заданными характеристиками.

В данной статье рассмотрена возможность устранения брака по незаполнению ручья штампа в условиях кузнечного производства на примере деталей автомобиля КАМАЗ. Для устранения брака по незаполнению рекомендуется использовать методы применяемые при восстановлении изношенных деталей пластическим деформированием, которые в свою очередь заключаются в подборе формы инструмента с помощью автоматизированной системы созданной на кафедре МиТОМД (ИНЭКА).

В работе представлены: 1) характеристики используемых датчиков, их преимущества, особенности монтажа. 2) описание системы сбора данных “Spider8”. 3) перспективы совместной работы комплекса, состоящего из системы сбора данных “Spider8” и программного обеспечения “LabView”, позволяющего выполнять высокоточный сбор данных и осуществлять управление прессовым оборудованием. 4) пример сбора и анализа данных посредством данного комплекса. 5) пример управления КШО через параллельный порт компьютера в среде “LabView”.

В работе представлены результаты исследования контактного трения при деформировании алюминиевых сплавов АК4-1 и АМг6 в условиях соответствующих их горячей объемной штамповке на винтовых прессах. Диапазон исследованных температур – 200-470°С. В качестве смазки использовали смазки на масляной основе различной композиции. В ходе проведения работы оценивали величину фактора трения, которая позволяет количественно и качественно оценить эффективность применения технологической смазки. Для определения численного значения фактора трения был применен экспериментально-аналитический метод осадки кольцевого образца в сочетании с компьютерным моделированием процесса осадки кольцевого образца в системе QFORM. В результате проведенных исследований определена зависимость фактора трения от температуры для смазок на масляной основе различной композиции. Полученные данные могут быть использованы при подготовке и задании исходных данных для проведения численного моделирования операций штамповки алюминиевых сплавов типа АК4-1 либо АМг6 при повышенных температурах на винтовых прессах.

На кафедре «Системы пластического деформирования» ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» проводятся работы по созданию эффективных технологий штамповки поковок, используемых в изделиях арматуростроения. Актуален вопрос снижения себестоимости при сохранении должного качества продукции. Путем для решения такой проблемы является снижение расхода материала при производстве самых используемых деталей в изделиях арматуростроения – деталей типа фланца. В работе представлена разработка технологического процесса штамповки представителя детали типа фланца – перехода на DN150. Существует ряд возможных способов изготовления данного изделия, среди них, методом открытой штамповки - раздачей фланца за несколько переходов с нагревом деформируемой части до t = 850C. Схема опробована на кафедре «Системы пластического деформирования» МГТУ «СТАНКИН». Однако и эта технология не оптимальна с точки зрения расхода металла. Для решения этой задачи нами предлагается технология штамповки (рис.1) с введением дополнительной операции «вытяжка с утонением», в результате которой уменьшается толщина стенок втулочной части поковки. исходная заготовка поковка после раздачи поковка после вытяжки с утонением втулочной части Рис.1. Применение новой технологии (взамен технологии без вытяжки с утонением) позволяет уменьшить массу поковки перехода с 13.6 кг до 9.8 кг. Таким образом, при стоимости углеродистой стали – 20 руб./кг, а нержавеющей – 200 руб./кг, экономия на материале составит – 76 и 760 руб. соответственно. Принимая во внимание, ввод операции «вытяжка с утонением», удорожающей технологический процесс на 50 руб. на единицу изделия, при односменной работе и программе 100 шт. в смену, годовой экономический эффект (за счет сокращения расхода металла) составит соответственно более 650 000 руб. и 17 750 000 руб., для. углеродистой и нержавеющей сталей. Литература 1. С.А. Шевчук, О.А. Шевчук, А.Э. Артес, В.В. Третьюхин. Штамповка деталей арматуры в мелкосерийном производстве // Арматуростроение. 2006. № 4. С.72-74. 2. Шофман Л.А. Основы расчета процессов штамповки прессования. М., 1961. 340 с. 3. А. Мазурин. Моделирование холодной и горячей объемной штамповки в Qform // САПР и Графика №9 2001. С.18-29.

Разработана схема автоматизированного взаимодействия служб, участвующими в производстве. Внедрение комплекса позволяет увеличить эффективность работы служб во взаимодействии между собой, предупреждать аварии, повышать безотказность машин и оборудования, увеличивать их долговечность и ресурс, прогнозировать остаточный ресурс. Глубокая диагностика оборудования дает возможность своевременно подготовиться к ремонту и обслуживанию. Комплекс обеспечивает оперативность и достоверность передачи информации о технологическом процессе отделам. С применением комплекса пропадает необходимость в плановых осмотрах и ремонтах оборудования.