Комп"ютерне моделювання процесу деформування колісної заготовки за різними технологічними схемами. Обґрунтування і розробка раціональної технології виготовлення суцільнокатаних коліс, що забезпечує підвищений рівень механічних властивостей готових коліс.
Аннотация к работе
Аналізуючи тенденції і рівень технології виробництва залізничних коліс, досягнутий останнім часом їх основними виробниками, можна виділити кілька напрямків підвищення службових властивостей залізничних коліс, одне з яких - оптимізація процесу гарячого деформування колісної заготовки. Крім накопиченої деформації, на рівень механічних властивостей сталі істотно впливають також температура і швидкість деформації і, через одночасно перебігаючі під час гарячої деформації процеси "зміцнення - знеміцнення", історія деформування сталі, включаючи тривалість міждеформаційних пауз. В наслідок такого становища технологічні схеми виробництва залізничних коліс, що використовуються, найчастіше обумовлюють роботу існуючого пресового устаткування при максимальних навантаженнях і не забезпечують достатнього подрібнювання та ущільнення литої структури при наступному деформуванні ободу колеса. Удосконалити метод розрахунку технологічних процесів пластичної деформації при багатоперехідному обємному штампуванні і прокатці залізничних коліс з урахуванням впливу технологічних факторів (температури, швидкості і ступеня деформації, міждеформаційних пауз) на величину накопиченої деформації колісної сталі при одно-і двоперехідному деформуванні, що дозволяє оптимізувати режими деформації з метою підвищення механічних властивостей готових коліс. Виконати теоретичний і експериментальний аналіз впливу швидкості деформації і накопиченої деформації на механічні властивості металу в центральній зоні ободу колеса при різних технологічних схемах деформування заготовки.Відзначена висока залежність механічних характеристик металу від характеру перебігу процесів динамічної і статичної рекристалізації і структури матеріалу дозволяє стверджувати, що механічні властивості залізничних коліс істотно залежать від температурного і деформаційного впливу на метал у процесі багатопереходного обємного штампування і прокатки заготовок коліс. Температура наприкінці деформування становила 1200-1150°С, що відповідає умовам деформування заготовок на пресі зусиллям 20 МН в умовах ВАТ "НТЗ". Аналіз результатів показав, що в даних умовах пластичні і вязкі характеристики сталі монотонно збільшуються зі збільшенням ступеня деформації. Досліджувалися деформаційні параметри в центральній зоні ободу колеса (швидкість, ступінь деформації і ступінь накопиченої деформації) і їхній розподіл по переходах при багатопереходному штампуванні і прокатці залізничних коліс діаметром 957 мм за ГОСТ 10791-2004 і діаметром 1098 мм за стандартом IRS R-19/93 із заготовок діаметром 482 і 415 мм при різних схемах деформування. модель напруги плинності матеріалу в залежності від параметрів деформації: ,(6) де sij, eij, ni - відповідно компоненти тензорів напруження, швидкості деформації і вектора швидкості плину; - відповідно інтенсивності напружень, деформацій і швидкостей деформації, s0 - середнє нормальне напруження; dij - символ Кронекера; T - температура; b - коефіцієнт переходу механічної енергії в тепло, прийнято, що b=0,9-0,95; r - щільність; с - теплоємність; k - теплопровідність.Експериментальні дослідження впливу дослідних режимів деформування колісних заготовок на механічні характеристики металу центральної зони ободу колеса проводилися на пресовому і прокатному устаткуванні колесопрокатного цеху ВАТ "НТЗ" при виробництві коліс діаметром 957 мм за ГОСТ 10791-2004. Зіставлення експериментальних даних з результатами компютерного моделювання дозволяє стверджувати, що запропонована схема розподілу швидкості і ступеня деформації по проходах при багатопереходному штампуванні колісної заготовки забезпечує поліпшення комплексу механічних властивостей металу в центральній зоні ободу колеса. Зазначені тенденції зберігаються після термічного зміцнення ободів коліс. Виконані дослідження та аналіз технології гарячого деформування колісних заготовок дозволив за особистою участю автора здійснити розробку і випробування в колесопрокатному цеху ВАТ "НТЗ" ряду технічних і технологічних рішень: - технологію виготовлення суцільнокатаних залізничних коліс діаметром 957 мм за ГОСТ 10791-2004 з підвищеними пластичними і вязкими характеристиками металу ободу колеса; При виробництві тепловозних коліс діаметром 1098 мм зі злитка діаметром 415 мм необхідно забезпечити приріст механічних властивостей, подрібнювання та ущільнення дендритної структури в центральній зоні ободу колеса в порівнянні з колесами, зробленими зі злитка діаметромУ дисертації одержані теоретичне обґрунтування і нове вирішення науково-технічної задачі, яка полягає в дослідженні і розробці раціональної технології виготовлення залізничних коліс з підвищеним рівнем механічних властивостей, що враховує історію деформування заготовки і забезпечує скорочення числа операцій та зниження силових параметрів процесу. На основі аналізу існуючого стану теорії, технології і практики виготовлення залізничних коліс і аналізу технічної літератури показано, що розробка раціональної технології виготовлення суцільн