Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 августа, печатный экземпляр отправим 6 августа
Опубликовать статью

Молодой учёный

Анализ пластических деформаций при прокатке сплавов из цветных металлов

Технические науки
07.01.2019
173
Поделиться
Библиографическое описание
Гарипов, И. Р. Анализ пластических деформаций при прокатке сплавов из цветных металлов / И. Р. Гарипов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 1 (239). — С. 32-34. — URL: https://moluch.ru/archive/239/55349/.


В статье рассмотрен вопрос распределения напряжений и деформаций, возникающих в сплавах АМг1,5, M1, МА2–1при их прокатке. Выполнено моделирование технологического процесса прокатки методом конечных элементов. Построены зависимости пластических деформаций от исходных геометрических параметров заготовки.

Ключевые слова: прокатка, алюминий, магний, медь, метод конечных элементов, эквивалентные напряжения, пластические деформации, ANSYS 17.2.

Операция прокатки заключается в том, что металл обжимается между вращающимися валками прокатных станов. При прокатке металл, подвергается значительной пластической деформации сжатия, в связи с чем разрушается его первичная литая структура и вместо неё образуется структура, более плотная и мелкозернистая, что обусловливает повышение качества металла. Детальное изучение напряженного деформированного состояния в условиях упругости и пластичности является важной задачей при анализе обработки металлов давлением.

Для исследования эквивалентных напряжений и пластических деформаций, возникающих в заготовке, была принята расчётная схема, приведенная на рисунке 1. Внешний диаметр валков составляет D= 100мм, внутренний d=80, ширина b2=200 мм. Деформациями валков пренебрегаем.

Высота заготовки после деформации после деформации h=50 мм, ширина b=100 мм, длина l=300 мм. Производим расчёты заготовками из следующих сплавов: АМг1,5, M1, МА2–1 механические характеристики материалов занесены в таблицу 1. В исходном состоянии высота поперечного сечения принимаем равными: H1=55 мм, H1=60 мм, H1=65 мм.

Таблица 1

Механические характеристики исследуемых сплавов

Марка сплава

Предел текучести, σт МПа

Предел выносливости, σв МПА

Алюминий, АМг1,5

60

270

Медь, M1

55

260

Магний, МА2–1

90

280

Численное моделирование процесса прокатки реализовано в один этап. Заготовка перемещается в пространство между роликами на расстояние l=100 мм, при этом верхний валик совершает оборот вокруг своей оси на угол α=270°, а нижний на α=-270°. Между поверхностями заготовки и ролика задается коэффициент трения равный μ=0,01. Расчет производиться для четверти заготовки, так как воздействие симметрично относительно ее осей.

Рис. 1. Расчетная схема: 1, 3 — валки; 2 — заготовка

В результате расчета получены поля распределений пластических деформаций 𝜀 на гранях обрабатываемой заготовки для каждого материала (АМг1,5, M1, МА2–1) и высоты исходного сечения H по ее высоте 𝜀 = f (h) и ширине 𝜀 = f (b).

Распределение пластических деформаций неравномерно, что представлено на рисунках: рисунок 3-по ширине контакта ролика и заготовки; рисунок 4- по высоте сечения заготовки.

Рис. 2. Распределение пластических деформаций по ширине заготовки

На рисунке 7 видно, что характер распределения деформаций по ширине различен для заготовок из различных сплавов. Для заготовки из медного сплава с увеличением исходной высоты H, величина пластических деформации смещается к центру заготовки и достигает максимального значения 𝜀=0,29. При этом глубина пластических деформаций e=5,11 мм. В заготовке из магниевого сплава величина пластических деформации составляет 𝜀=0,28. Глубина пластических деформаций e=4,98 мм. В заготовке из алюминия глубина пластических деформаций e=8,17 мм имеет максимальное значение 𝜀=0,28.

Рис. 3. Распределение пластических деформаций по высоте заготовки

Максимум пластических деформаций 𝜀 по высоте h для заготовки из алюминиевого сплава находится центре контакта, для марганцевого и медного сплавов − на краю заготовки. Глубина пластических деформаций 𝜀 зависит от высоты исходного сечения заготовки H.

В результате исследования установлено, что при изменении высоты сечения исходной заготовки H пропорционально изменяются значения пластических деформаций. В зависимости от материала изменяется характер распределения нагрузок по высоте h и ширине b заготовки. Характер распределения пластических деформаций одинаковый для изделий из марганцевого и медного сплава. Алюминиевый сплав менее подвержен пластическим деформация по высоте заготовки и имеет свойство к возникновению больших деформации по ширине заготовки.

Литература:

  1. Теория непрерывной продольной прокатки: учеб. пособие / Г. С. Никитин. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. — 399
  2. Целиков А. И., Никитин Г. С., Рокотян С. Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980.
  3. Обработка металлов давлением (учебное пособие для вузов) Шевакин Ю. Ф., Щайкевич В. С.. Изд-во «Металургия» 1972, 248 c.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
прокатка
алюминий
магний
медь
метод конечных элементов
эквивалентные напряжения
пластические деформации
ANSYS 17.2
Молодой учёный №1 (239) январь 2019 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 32-34):
Часть 1 (стр. 1-99)
Расположение в файле:
стр. 1стр. 32-34стр. 99

Молодой учёный