ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА КРУПНЫХ ПОКОВОК НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА КОВКИ ЗАГОТОВОК (15.02.2010)

Автор: Онищенко Анатолий Кондратьевич

Следовательно, получение мелкозернистой структуры в крупных поковках возможно с учётом реальных скоростей деформации и регламентированных степеней деформации - не менее (р; которую необходимо определять для каждого сплава при соответствующей температуре конца ковки.

В случае ковки крупных поковок из структурнонаследственных сталей со скоростями деформации более 10-2с-1 измельчение аустенитного зерна начинается только при условии превышения степенью деформации определённого, порогового значения (п , величина которого изменяется в зависимости от температуры деформации и увеличивается со снижением последней ( от 0,2 при 10500С до 0.4 при 9000С).

Следовательно, чем ниже температура конца ковки, тем большая степень деформации и, соответственно, больший припуск на заключительную ковку необходим для исправления структуры перегрева, полученной на предварительной ковке.

Рисунок 7 – Изменение удельной силы осадки стали 35ХН3МФА при температуре 1000°С: х – х скорость деформации 10-1 с-1; скорость деформации10-2 с-1; ? -? –скорость деформации 10-3 с-1; (р – степень деформации, соответствующая началу динамической рекристаллизации

Таким образом, трансформация крупнозернистой структуры сталей и сплавов, формируемой на ступени мегамакропластической деформации слитка, в мелкозернистую может быть достигнута на крупных поковках совместным влиянием термоциклирования и пластической деформации со степенями деформации более (р . То есть главными параметрами ковки в интервале макромикропластических деформаций заготовки являются температура и скорость деформации. И на заключительных операциях ковки производят формообразование заготовки на окончательные размеры поковки с мелкозернистой структурой.

В ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ диссертации показано, что основной особенностью ковки крупных и сверхкрупных поковок является

температурная (пластическая) неоднородность материала по сечению

заготовки – слитка. Поэтому при расчёте силовых параметров процесса её необходимо обязательно учитывать.

Ковка крупных поковок с учётом температурной (пластической) неоднородности материала заготовки. Результатом температурной неоднородности является неоднородность сопротивления деформированию металла, что в свою очередь оказывает существенное влияние на формирование геометрии очага деформации, на характер протекания пластической деформации и силовые параметры процесса.

При аналитическом исследовании процесса ковки крупных поковок, протекающего со значительным температурным градиентом, который вызывает изменение предела текучести на сдвиг по сечению поковки в несколько раз, возникает необходимость в использовании такой модели тела, которая была бы в состоянии учесть отмеченный эффект температурной неоднородности материала.

Протяжка или прожим слитка со значительной температурной неоднородностью проходит, практически, без уширения.

То есть в очаге деформации имеет место плоско деформированное состояние.

А поэтому основная, исходная система уравнений имеет наиболее простой вид и состоит из уравнений –

равновесия:

условия не сжимаемости:

условия совпадения максимальных скоростей сдвига с направлением максимальных касательных напряжений:

условия пластичности:

считается постоянной по всему сечению величиной и определяется средней расчётной температурой.

Более сложной и общей моделью пластического тела является модель идеального жёсткопластического тела, взятая со сдвиговым сопротивлением, определяемым обычной температурной кривой предела текучести на сдвиг.

На рис.8 представлена типовая зависимость изменения предела текучести на сдвиг К= К (Т) для среднелегированных Cr – Ni сталей, в ковочном интервале температур 700 – 13500С.

Рисунок 8 – Изменение предела текучести на сдвиг Cr – Ni – Mo роторных сталей

При этом основная система уравнений остаётся прежней за исключением условия пластичности, где предел текучести на сдвиг К из постоянной становится переменной величиной в зависимости от температуры.

Функциональный вид температурной кривой предела текучести на сдвиг для конструкционных сталей носит идентичный характер, заключающийся в наличии трёх зон.

А именно :

- отрезок кривой, расположенный в интервале температур, близких к верхнему пределу температуры ковки, который также характеризуется изменением предела текучести материала, близким к линейному закону в

- указанные отрезки стыкуются в зоне характерного резкого изгиба температурной кривой предела текучести с наличием точки, в которой

претерпевает

максимальные изменения, меняясь от величины близкой к нулю до величины значительно большей 1.

Введём единое выражение К (Т) для всего ковочного интервала температур; однако через две аппроксимирующие функции со стыковкой в промежуточной точке Т0, находящейся в интервале температур с резким

В соответствии с полученными данными по распределению температур по сечению крупных заготовок при остывании их на воздухе температурное поле заготовки, начиная от её центральной части вплоть до значения

температур, соответствующих Т0, можно аппроксимировать линейной функцией в зависимости от радиуса, т. е.

Где y – радиальная (высотная) координата поковки; (- линейный размер поковки, соответствующий Т0 .Температурное поле поковки от значений температур Т = Т 0 до температуры поверхности Т п можно аппроксимировать:

где h – радиус поковки ( или высота при прямоугольном сечении ).

Согласно полученным данным можно записать выражения предела текучести на сдвиг в зависимости от координаты y:

Полученные выражения однозначно определяют модель пластически неоднородного тела с переменными значениями предела текучести на сдвиг в зависимости от координаты y.

Используя известные уравнения связи напряжений со скоростями деформации для пластически неоднородного материала, а также уравнения равновесия, возможно выразить все искомые силовые и деформационные параметры рассматриваемого процесса через отмеченную неизвестную функцию ( (y) для пластического слоя металла ( с температурой, изменяющейся от Тц до Т0 и для слоя металла с температурой, изменяющейся от Т0 до Тп.

В соответствии со взглядами А.А. Ильюшина выскажем предположение о возможности существования в при контактной зоне "жёсткого" недеформируемого слоя. Наличие "жёсткого" недеформированного слоя толщиной ( = h - ( возможно при величине

В результате получаем, что удельная сила деформирования, необходимая для пластической деформации одного слоя толщиной ( или 2- х слоёв толщиной h , будет равна одному и тому же значению:

где l - ширина бойка.

Толщина "жёсткого " недеформированного слоя определяется точкой


загрузка...