Підвищення якості поковок на основі осадження заготовок з увігнутими гранями

Автор(и)

  • Oleg Markov Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0001-9377-9866
  • Vitalii Zlygoriev ПрАТ «Новокраматорський машинобудівний завод» вул. Орджонікідзе, 5, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0001-5306-3812
  • Oleksiy Gerasimenko Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0001-9895-2023
  • Natalia Hrudkina Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0002-0914-8875
  • Serhii Shevtsov Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0003-4905-2170

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142674

Ключові слова:

увігнуті грані, осадження, напружено-деформований стан, осьові дефекти злитка, високоякісні поковки

Анотація

Запропоновано спосіб кування поковок, який полягає в осаджені заготовок з увігнутими гранями. Розроблено методику теоретичних досліджень, яка полягала в дослідженні механізму закриття штучних осьових дефектів в заготовках. Дослідження проводилися на основі методу скінчених елементів. Основним параметром дослідження була глибина увігнутих граней заготовки. Цей параметр варіювався в діапазоні 0,75; 0,80 і 0,85. Кут увігнутих граней становив 120°. Результатами теоретичних досліджень були розподіли: деформацій, температур і напружень в тілі заготовки в процесі осадження заготовок з увігнутими гранями. На основі цих параметрів встановлювався показник напруженого стану в осьовій зоні заготовки.

Для перевірки отриманих теоретичних результатів була розроблена методика експериментальних досліджень. Дослідження проводилися на свинцевих і сталевих заготовках. В результаті теоретичних досліджень було встановлено, що ефективною глибиною увігнутих граней є співвідношення діаметрів виступів і уступів рівних 0,85. Для цього співвідношення відбувається інтенсивне закриття осьового дефекту. Це пояснюється високим рівнем стискають напружень при осаджені заготовок з увігнутими гранями. Встановлена ефективна ступінь деформації, при якій відбувається інтенсивне закриття дефектів. Встановлені розподіл деформацій за перерізом і висоті заготовки, а також зміна показника напруженого стану в процесі осадження заготовок з увігнутими гранями. Закриття осьових дефектів було підтверджено експериментальними дослідженнями на свинцевих і сталевих зразках.

Було здійснено впровадження нового способу осадження заготовок з увігнутими гранями. Результати ультразвукового контролю дозволили встановити, що отримані деталі не мають внутрішніх дефектів, які перевищують вимоги європейського стандарту SEP 1921. Проведені дослідження дозволили зробити висновок про високу ефективність запропонованого нового способу осадження заготовок з увігнутими гранями, яка полягала у підвищенні якості осьової зони крупних поковок з використанням цього способу

Біографії авторів

Oleg Markov, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра "Механіка пластичного формування"

Vitalii Zlygoriev, ПрАТ «Новокраматорський машинобудівний завод» вул. Орджонікідзе, 5, м. Краматорськ, Україна, 84313

Кандидат технічних наук

Oleksiy Gerasimenko, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра "Механіка пластичного формування"

Natalia Hrudkina, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Кандидат технічних наук

Кафедра вищої математики

Serhii Shevtsov, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Кандидат технічних наук

Кафедра вищої математики

Посилання

  1. Baiqing, Z., Haixing, L., Yifei, T., Dongbo, L., Yong, X. (2015). Research on Charging Combination Based on Batch Weight Fit Rule for Energy Saving in Forging. Mathematical Problems in Engineering, 2015, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2015/531756
  2. Ameli, A., Movahhedy, M. R. (2006). A parametric study on residual stresses and forging load in cold radial forging process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 33 (1-2), 7–17. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-006-0453-2
  3. Dobrzański, L. A., Grajcar, A., Borek, W. (2008). Influence of hot-working conditions on a structure of high-manganese austenitic steels. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 29 (2), 139–142. Available at: http://jamme.acmsse.h2.pl/papers_vol29_2/2924.pdf
  4. Kakimoto, H., Arikawa, T., Takahashi, Y., Tanaka, T., Imaida, Y. (2010). Development of forging process design to close internal voids. Journal of Materials Processing Technology, 210 (3), 415–422. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.09.022
  5. Chen, K., Yang, Y., Shao, G., Liu, K. (2012). Strain function analysis method for void closure in the forging process of the large-sized steel ingot. Computational Materials Science, 51 (1), 72–77. doi: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.07.011
  6. Lee, Y. S., Lee, S. U., Van Tyne, C. J., Joo, B. D., Moon, Y. H. (2011). Internal void closure during the forging of large cast ingots using a simulation approach. Journal of Materials Processing Technology, 211 (6), 1136–1145. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2011.01.017
  7. Sang, B., Kang, X., Li, D. (2010). A novel technique for reducing macrosegregation in heavy steel ingots. Journal of Materials Processing Technology, 210 (4), 703–711. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.12.010
  8. Erman, E., Medei, N. M., Roesch, A. R., Shah, D. C. (1989). Physical modeling of the upsetting process in open-die press forging. Journal of Mechanical Working Technology, 19 (2), 195–210. doi: https://doi.org/10.1016/0378-3804(89)90004-1
  9. Kitamura, K., Terano, M. (2014). Determination of local properties of plastic anisotropy in thick plate by small-cube compression test for precise simulation of plate forging. CIRP Annals, 63 (1), 293–296. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2014.03.038
  10. Mitani, Y., Mendoza, V., Osakada, K. (1991). Analysis of rotor shaft forging by rigid-plastic finite element method. Journal of Materials Processing Technology, 27 (1-3), 137–149. doi: https://doi.org/10.1016/0924-0136(91)90049-k
  11. Zhang, Z. J., Dai, G. Z., Wu, S. N., Dong, L. X., Liu, L. L. (2009). Simulation of 42CrMo steel billet upsetting and its defects analyses during forming process based on the software DEFORM-3D. Materials Science and Engineering: A, 499 (1-2), 49–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.11.135
  12. Vafaeesefat, A. (2011). Finite Element Simulation for Blank Shape Optimization in Sheet Metal Forming. Materials and Manufacturing Processes, 26 (1), 93–98. doi: https://doi.org/10.1080/10426914.2010.498072
  13. Liu, L., Liao, B., Li, D., Li, Q., Wang, Y., Yang, Q. (2011). Thermal–Elastic–Plastic Simulation of Internal Stress Fields of Quenched Steel 40Cr Cylindrical Specimens by FEM. Materials and Manufacturing Processes, 26 (5), 732–739. doi: https://doi.org/10.1080/10426910903367428
  14. Behrens, B.-A., Alasti, M., Bouguecha, A., Hadifi, T., Mielke, J., Schäfer, F. (2009). Numerical and experimental investigations on the extension of friction and heat transfer models for an improved simulation of hot forging processes. International Journal of Material Forming, 2 (S1), 121–124. doi: https://doi.org/10.1007/s12289-009-0618-2
  15. Just, H. (2006). Blick in das Innere eines Freiformschmiede-prozesses. Stahl und Eisen, 12, 70–72.
  16. Zhbankov, I. G., Perig, A. V., Aliieva, L. I. (2015). New schemes of forging plates, shafts, and discs. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 82 (1-4), 287–301. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-015-7377-7
  17. Zhbankov, I. G., Markov, O. E., Perig, A. V. (2014). Rational parameters of profiled workpieces for an upsetting process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 72 (5-8), 865–872. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-014-5727-5
  18. Markov, O. E. (2012). Forging of large pieces by tapered faces. Steel in Translation, 42 (12), 808–810. doi: https://doi.org/10.3103/s0967091212120054
  19. Markov, O. E., Perig, A. V., Markova, M. A., Zlygoriev, V. N. (2015). Development of a new process for forging plates using intensive plastic deformation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 83 (9-12), 2159–2174. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-015-8217-5
  20. Markov, O. E., Perig, A. V., Zlygoriev, V. N., Markova, M. A., Grin, A. G. (2016). A new process for forging shafts with convex dies. Research into the stressed state. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 90 (1-4), 801–818. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-016-9378-6
  21. Markov, O. E., Perig, A. V., Zlygoriev, V. N., Markova, M. A., Kosilov, M. S. (2017). Development of forging processes using intermediate workpiece profiling before drawing: research into strained state. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39 (11), 4649–4665. doi: https://doi.org/10.1007/s40430-017-0812-y
  22. Aliev, I., Zhbankov, I., Martynov, S. (2016). Forging of shafts, discs and rings from blanks with inhomogeneous temperature field. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 51 (4), 393–400.
  23. Markov, O. E., Oleshko, M. V., Mishina, V. I. (2011). Development of Energy-saving Technological Process of Shafts Forging Weighting More Than 100 Tons without Ingot Upsetting. Metalurgical and Mining Industry, 3 (7), 87–90. Available at: http://www.metaljournal.com.ua/assets/Uploads/attachments/87Markov.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-09-20

Як цитувати

Markov, O., Zlygoriev, V., Gerasimenko, O., Hrudkina, N., & Shevtsov, S. (2018). Підвищення якості поковок на основі осадження заготовок з увігнутими гранями. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(1 (95), 16–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142674

Номер

Том 5 № 1 (95) (2018): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Oleg Markov, Vitalii Zlygoriev, Oleksiy Gerasimenko, Natalia Hrudkina, Serhii Shevtsov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.