Анализ пластических деформаций при прокатке сплавов из цветных металлов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №1 (239) январь 2019 г.

Дата публикации: 07.01.2019

Статья просмотрена: 112 раз

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/ (дата обращения: 24.01.2022).



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.
Основные термины (генерируются автоматически): деформация, высота заготовки, заготовка, медный сплав, ANSYS, алюминиевый сплав, высота, максимальное значение, расчетная схема, ширина заготовки.


Похожие статьи

Подход к численному моделированию процесса прессования...

численное моделирование, прессование алюминиевых заготовок, ANSYS/LS-DYNA, системный подход, обработка металлов давлением.

Корпус кристаллизатора изготавливают из меди или твердого алюминиевого сплава. Точность измерения будет зависеть от точности проведения...

Анализ процесса литья алюминия в кристаллизаторе...

Заготовка и обжатие (слябы и блюмы) предназначены для производства крупной заготовки металлического слитка, которая поставляется для.

Представлены результаты моделирования процесса прямого прессования цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов.

Исследование перемещений металла в очаге деформации при...

Однако непрерывнолитые заготовки имеют внешние и внутренние дефекты, в осевой зоне слитка образуются ликвация, пористость, раковины.

Материал трубы в очаге деформации испытывает упругопластические деформации, которые достигают конечных значений.

Повышение точности труб при прокатке на пилигримовых станах...

На рисунке 2 рассмотрено влияние высоты заготовки на формирование затравочного конца. Из схемы следует, что увеличение высоты заготовки связано с увеличением угла , следовательно, с ухудшением условий подготовки переднего профиля.

Исследование проблем обработки алюминия | Статья в журнале...

Из всех сплавов алюминия были выявлены, практическим путем, самые «вредные» и труднообрабатываемые, в их числе сплавы: 1201 и Д16. Сплав 1201 — высокопрочный термически упрочняемый свариваемый сплав системы Al-Cu-Mn.

Конечно-элементное моделирование процесса раскатки фланца на...

В качестве материала трубчатой заготовки был выбран сплав Л63 (химический состав: Сu — 62¸65

Напряженное и деформированное состояния заготовки на этапе формообразования фланца в

Рис. 4. Графики распределения логарифмических деформаций по оси Х на этапе...

Исследование детали с фланцем из латуни методом...

Рассчитаны значения величин размаха высот и параметра, выражающего шероховатость поверхности по выбранным пяти максимальным высотам и впадинам.

Созданы детали из латуни с помощью технологии раскатки фланцев наклонными роликами трубчатых заготовок.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Всей поверхности заготовки присваивается имя CON_RAD и в соответствующем диалоговом

На рисунке 5 видно, как располагаются по объему цилиндрической заготовки точки с

ANSYS Icepak предназначен для проведения тепловых расчётов при решении задач электронной...

Исследование возможности расширения марочного сортамента...

С целью максимального уменьшения риска образования трещин и более равномерного

В дальнейшем выплавленные слитки подвергали высокотемпературной деформации, которая

Процесс проводили минимум в два этапа, добиваясь получения круглого профиля заготовки...

Похожие статьи

Подход к численному моделированию процесса прессования...

численное моделирование, прессование алюминиевых заготовок, ANSYS/LS-DYNA, системный подход, обработка металлов давлением.

Корпус кристаллизатора изготавливают из меди или твердого алюминиевого сплава. Точность измерения будет зависеть от точности проведения...

Анализ процесса литья алюминия в кристаллизаторе...

Заготовка и обжатие (слябы и блюмы) предназначены для производства крупной заготовки металлического слитка, которая поставляется для.

Представлены результаты моделирования процесса прямого прессования цилиндрических слитков из алюминиевых сплавов.

Исследование перемещений металла в очаге деформации при...

Однако непрерывнолитые заготовки имеют внешние и внутренние дефекты, в осевой зоне слитка образуются ликвация, пористость, раковины.

Материал трубы в очаге деформации испытывает упругопластические деформации, которые достигают конечных значений.

Повышение точности труб при прокатке на пилигримовых станах...

На рисунке 2 рассмотрено влияние высоты заготовки на формирование затравочного конца. Из схемы следует, что увеличение высоты заготовки связано с увеличением угла , следовательно, с ухудшением условий подготовки переднего профиля.

Исследование проблем обработки алюминия | Статья в журнале...

Из всех сплавов алюминия были выявлены, практическим путем, самые «вредные» и труднообрабатываемые, в их числе сплавы: 1201 и Д16. Сплав 1201 — высокопрочный термически упрочняемый свариваемый сплав системы Al-Cu-Mn.

Конечно-элементное моделирование процесса раскатки фланца на...

В качестве материала трубчатой заготовки был выбран сплав Л63 (химический состав: Сu — 62¸65

Напряженное и деформированное состояния заготовки на этапе формообразования фланца в

Рис. 4. Графики распределения логарифмических деформаций по оси Х на этапе...

Исследование детали с фланцем из латуни методом...

Рассчитаны значения величин размаха высот и параметра, выражающего шероховатость поверхности по выбранным пяти максимальным высотам и впадинам.

Созданы детали из латуни с помощью технологии раскатки фланцев наклонными роликами трубчатых заготовок.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

Всей поверхности заготовки присваивается имя CON_RAD и в соответствующем диалоговом

На рисунке 5 видно, как располагаются по объему цилиндрической заготовки точки с

ANSYS Icepak предназначен для проведения тепловых расчётов при решении задач электронной...

Исследование возможности расширения марочного сортамента...

С целью максимального уменьшения риска образования трещин и более равномерного

В дальнейшем выплавленные слитки подвергали высокотемпературной деформации, которая

Процесс проводили минимум в два этапа, добиваясь получения круглого профиля заготовки...

Задать вопрос