Моделювання техпроцесу кування труб без оправки

Автор(и)

  • Oleg Markov Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0001-9377-9866
  • Oleksiy Gerasimenko Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0001-9895-2023
  • Anton Khvashchynskyi Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0002-2690-8354
  • Roman Zhytnikov Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313, Україна https://orcid.org/0000-0002-0540-8465
  • Ruslan Puzyr Коледж Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського вул. Чумацький шлях, 7, м. Кременчук, Україна, 39621, Україна https://orcid.org/0000-0001-9791-9002

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.167077

Ключові слова:

товстостінна труба, протягування без оправки, кування, заковування отвору, подовження заготовки, МСЕ, тепловий стан, деформований стан

Анотація

Досліджено спосіб протягування товстостінних труб. Запропонований спосіб полягає в деформуванні пустотілої заготовки без оправки. Розроблено методику проведення теоретичних досліджень МСЕ. Методика призначена для визначення теплового, деформованого стану та формозміни заготовки при куванні труб без використання оправки. Змінними параметрами були внутрішній діаметр пустотілої заготовки, який варіювався в інтервалі 0.30; 0.55; 0.80. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: розподіл температур і інтенсивності логарифмічних деформацій в об’ємі труби після протягування без використання оправки. Визначався діаметр отвору труби, який утворюється при протягуванні даним способом. Встановлювалися залежності інтенсивності подовження і потовщення стінки труби. Був розроблений спеціальний показник для оцінювання подовження труби. Було визначено, що при збільшені внутрішнього діаметру подовження труби збільшується та знижується інтенсивність зменшення отвору. Загальною залежністю змодельованих схем протягування є те, що величина подовження пустотілої заготовки несуттєво змінюється для різних ступенів обтискань при сталих відносних розмірах труби. Це дозволило встановити рекомендовану подачу для збільшення подовження пустотілої поковки та зменшення ступеня закриття отвору. Раціональна подача повинна складати (0.05...0.15)D. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями на свинцевих зразках. Була запропонована методика експериментального моделювання. Встановлено, що при внутрішньому діаметрі заготовки (0.5...0.6)D, спостерігається максимум потовщення стінки. Встановлено, що результати з формозмінення заготовки, які отримані у теоретичному досліджені МСЕ, на 9...14 % більше за експериментальні. Достовірність результатів теоретичного моделювання підтверджується даними експерименту зі зменшення внутрішнього діаметру труби. Різниця теоретичних результатів й експериментальних складає 9...12 %. Встановлені закономірності дають можливість визначати остаточний діаметр отвору труби. За результатами моделювання встановлено, що протягування трубних заготовок без оправки цілком можливе. Цей спосіб розширює можливості техпроцесів виготовлення трубних заготовок

Біографії авторів

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

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра «Комп’ютеризовані дизайн і моделювання процесів і машин»

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

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Комп’ютеризовані дизайн і моделювання процесів і машин»

Anton Khvashchynskyi, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Аспірант

Кафедра «Комп’ютеризовані дизайн і моделювання процесів і машин»

Roman Zhytnikov, Донбаська державна машинобудівна академія вул. Академічна, 72, м. Краматорськ, Україна, 84313

Аспірант

Кафедра «Комп’ютеризовані дизайн і моделювання процесів і машин»

Ruslan Puzyr, Коледж Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського вул. Чумацький шлях, 7, м. Кременчук, Україна, 39621

Доктор технічних наук, доцент

Відділення машинобудування

Посилання

  1. Markov, O., Zlygoriev, V., Gerasimenko, O., Hrudkina, N., Shevtsov, S. (2018). Improving the quality of forgings based on upsetting the workpieces with concave facets. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (95)), 16–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.142674
  2. Markov, O., Gerasimenko, O., Aliieva, L., Shapoval, A., Kosilov, M. (2019). Development of a new process for expanding stepped tapered rings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (98)), 39–46. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160395
  3. Markov, O., Gerasimenko, O., Aliieva, L., Shapoval, A. (2019). Development of the metal rheology model of high-temperature deformation for modeling by finite element method. EUREKA: Physics and Engineering, 2, 52–60. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2019.00877
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. Wu, Y., Dong, X., Yu, Q. (2015). Upper bound analysis of axial metal flow inhomogeneity in radial forging process. International Journal of Mechanical Sciences, 93, 102–110. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.01.012
  8. Sizek, H. W. (2005). Radial Forging. Metalworking: Bulk Forming, 172–178. doi: https://doi.org/10.31399/asm.hb.v14a.a0003984
  9. Ghaei, A., Movahhedy, M. R., Karimi Taheri, A. (2008). Finite element modelling simulation of radial forging of tubes without mandrel. Materials & Design, 29 (4), 867–872. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2007.03.013
  10. Fan, L., Wang, Z., Wang, H. (2014). 3D finite element modeling and analysis of radial forging processes. Journal of Manufacturing Processes, 16 (2), 329–334. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2014.01.005
  11. Burkin, S. P., Korshunov, E. A., Kolmogorov, V. L., Babailov, N. A., Nalesnik, V. M. (1996). A vertical automated forging center for the plastic deformation of continuously-cast ingots. Journal of Materials Processing Technology, 58 (2-3), 170–173. doi: https://doi.org/10.1016/0924-0136(95)02146-9
  12. Zhang, Q., Jin, K., Mu, D., Ma, P., Tian, J. (2014). Rotary Swaging Forming Process of Tube Workpieces. Procedia Engineering, 81, 2336–2341. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.330
  13. Sanjari, M., Saidi, P., Karimi Taheri, A., Hossein-Zadeh, M. (2012). Determination of strain field and heterogeneity in radial forging of tube using finite element method and microhardness test. Materials & Design, 38, 147–153. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.01.048
  14. Wang, Z. G. (2011). The theory analysis and numerical simulation for the radial forging process of gun barrel. Nanjing University of Science and Technology, 28–30.
  15. Knauf, F., Nieschwitz, P.-J., Holl, A., Pelster, H., Vest, R. (2011). Latest Development in Railway Axle and Thick-Walled Tube forging on a Hydraulic Radial Forging Machine Type SMX. 18th International Forgemasters Meeting. Market and Technical Proceedings. Pittsburgh, 215–220.
  16. Koppensteiner, R., Tang, Z. (2011). Optimizing Tooling And Pass Design For Effectiveness On Forged Product. 18th International Forgemasters Meeting. Market and Technical Proceedings. Pittsburgh, 225–229.
  17. Sheu, J.-J., Lin, S.-Y., Yu, C.-H. (2014). Optimum Die Design for Single Pass Steel Tube Drawing with Large Strain Deformation. Procedia Engineering, 81, 688–693. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.061
  18. Jaouen, О., Costes, F., Lasne, P., Barbelet, M. (2011). From Hollow Ingot to Shell with a Powerful Numerical Simulation Software Tool. 18th International Forgemasters Meeting. Market and Technical Proceedings. Pittsburgh, 513–518.
  19. Li, Y., He, T., Zeng, Z. (2013). Numerical simulation and experimental study on the tube sinking of a thin-walled copper tube with axially inner micro grooves by radial forging. Journal of Materials Processing Technology, 213 (6), 987–996. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.12.002
  20. Li, Y., Huang, J., Huang, G., Wang, W., Chen, J., Zeng, Z. (2014). Comparison of radial forging between the two- and three-split dies of a thin-walled copper tube during tube sinking. Materials & Design (1980-2015), 56, 822–832. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.11.079
  21. Markov, O. E., Oleshko, M. V., Mishina, V. I. (2011). Development of Energy-saving Technological Process of Shafts Forging Weighing More Than 100 Tons without Ingot Upsetting. Metallurgical and Mining Industry, 3 (7), 87–90. Available at: http://www.metaljournal.com.ua/assets/Uploads/attachments/87Markov.pdf
  22. Markov, O. E., Perig, A. V., Markova, M. A., Zlygoriev, V. N. (2016). 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
  23. Kukhar, V., Burko, V., Prysiazhnyi, A., Balalayeva, E., Nyhnibeda, M. (2016). Development of alternative technology of dual forming of profiled workpiece obtained by buckling. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (81)), 53–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.72063
  24. 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
  25. 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
  26. Markov, O. E., Perig, A. V., Zlygoriev, V. N., Markova, M. A., Grin, A. G. (2017). 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

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-05-14

Як цитувати

Markov, O., Gerasimenko, O., Khvashchynskyi, A., Zhytnikov, R., & Puzyr, R. (2019). Моделювання техпроцесу кування труб без оправки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (99), 42–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.167077

Номер

Том 3 № 1 (99) (2019): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Oleg Markov, Oleksiy Gerasimenko, Anton Khvashchynskyi, Roman Zhytnikov, Ruslan Puzyr

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.