Моделирование очага деформации с целью разработки процесса и определения параметров прокатки плоских ребристых заготовок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Федулов, Артем Анатольевич

• Федулов, Артем Анатольевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Федулов, Артем Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ С ОРЕБРЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ОРЕБРЕНИЯ

1.1 Обзор способов производства оребренных изделий

1.2 Обзор теоретических исследований процессов оребрения листов, полос, зубчатых колес и шлицев

1.3 Постановка задач исследования

Выводы

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ ПЛОСКИХ РЕБРИСТЫХ ЗАГОТОВОК

2.1 Выбор метода теоретического исследования

2.2 Обоснование расчетной схемы при прокатке

плоских заготовок с оребрением

Выводы

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ ПЛОСКИХ ЗАГОТОВОК С ОРЕБРЕНИЕМ 3.1 Алгоритм решения задачи определения напряженно-деформированного состояния полосы при прокатке

с оребрением

3.2 Исходные данные и диапазоны измерения параметров

3.3 Параметрический анализ процесса прокатки плоских

заготовок с оребрением

Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ ПЛОСКИХ РЕБРИСТЫХ ЗАГОТОВОК С ОРЕБРЕНИЕМ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1 Экспериментальные исследования процесса

одностороннего оребрения полосы по результатам

измерения микротвердости

4.2 Сравнение данных параметрического анализа

с результатами исследований процессов оребрения, приведенных в литературных источниках

4.3 Предложения по технологии и составу оборудования для прокатки плоских ребристых заготовок

4.3.1 Предложения по технологии нанесения одностороннего оребрения

4.3.2 Предложения по составу оборудования и инструменту

для нанесения оребрения

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование очага деформации с целью разработки процесса и определения параметров прокатки плоских ребристых заготовок»

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение нуждается в решении множества задач, направленных на повышение эффективности предлагаемых решений при обеспечении минимальных затрат на их внедрение. Многие технические решения основываются на частичной реконструкции агрегатов и машин или применении новых материалов, а также повышении потребительских свойств уже имеющихся изделий.

Например, одним из мероприятий по повышению качеств выпускаемой продукции, в частности, повышения теплотехнических свойств поверхности изделия или улучшения условий контакта изделия с прочими элементами, является применение оребрения.

На сегодняшний день оребрение поверхностей применяется в различных агрегатах, машинах и приборах металлургической, машиностроительной, химической и пищевой отраслях промышленности, строительстве и энергетике. При этом в зависимости от их функционального назначения существует множество видов оребрения, разделяющихся по его геометрическим параметрам профиля и конфигурации. Например, одним из видов ореб-ренных изделий могут считаться зубчатые колеса и рейки. При производстве ряда позиций слесарного инструмента на его рабочую поверхность наносится насечка. Кроме того, оребрение ромбовидного и чечевичного видов наносят на напольный металлический настил. Оребрение элементов применяется также для повышения жесткости при строительстве железобетонных конструкций, для увеличения поверхности теплообмена теплообменных агрегатов (в том числе промышленных абсорбционных чиллеров, устанавливаемых в высотных и офисных зданиях).

Известно применение процессов оребрения для вспомогательных технологических операций по созданию сеток мелкого шага, соединения разно-

родных материалов, восстановлению изношенных деталей (валов, осей и т.д.) и нанесению на металлические изделия покрытий различного состава.

Соответственно назначению каждому виду оребрения предъявляются специфические требования по его технологичности и эксплуатационным характеристикам, что в дальнейшем играет ключевую роль при выборе способа нанесения оребрения на поверхность заготовки.

Тем не менее многие позиции оребренных изделий до сих пор не находят широкого применения в связи с низкой эффективностью технологий и оборудования для их получения. Таким образом, задача по совершенствованию технологий, оборудования и инструмента для получения заготовок с оребренной поверхностью является актуальной.

Для получения искомой геометрии освоены несколько способов производства, базирующиеся на методах обработки металлов давлением и резанием. Наиболее предпочтительным для получения того или иного вида продукции с оребрением является способ производства, позволяющий при сравнительно высокой производительности получать изделия с высокими физико-механическими свойствами. Способ производства оребренных изделий должен иметь высокий коэффициент использования материала заготовки, а также обладать универсальностью для изготовления различного вида профилей оребрения и высоким ресурсом обрабатывающего инструмента.

Одним из таких процессов, удовлетворяющих всем вышеперечисленным требованиям, может считаться процесс оребрения плоских заготовок в прокатных клетях традиционной конструкции. Процесс удобен тем, что легко может быть внедрен на существующем производстве путем замены гладких прокатных валков на профилированные валки требуемой конфигурации профиля.

В задачу исследования такого процесса входит разработка процесса прокатки плоских заготовок с оребрением и определение его параметров на основе моделирования очага деформации. Существуют множество про-

граммных комплексов, предназначенных для решения упругопластических задач обработки металлов давлением. Мощности современных рабочих станций позволяют использовать программные комплексы, базирующиеся на применении метода конечных элементов. Данные программные комплексы имеют возможность охватывать широкий набор изучаемых параметров.

В настоящей работе с применением программных средств реализован алгоритм решения задачи по моделированию процесса прокатки плоских заготовок с произвольной геометрией оребрения при известных условиях протекания процесса, который позволяет выявить технологические параметры не только разрабатываемого процесса, но имеет возможность адаптации программного пакета для рассмотрения аналогичных процессов обработки металлов давлением.

Наследующем этапе проведен параметрический анализ результатов моделирования процесса прокатки плоских ребристых заготовок с целью определения основных технологических параметров процесса. Полученные в процессе моделирования данные сформированы в массивы, которые аппроксимированы и представлены графически в виде зависимостей технологических параметров от условий процесса.

Проведенный параметрический анализ позволил определить формоизменение металла оребренной в результате прокатки полосы, усилие и момент прокатки, а также распределение момента прокатки между рабочими валками прокатного стана для различных граничных условий. Кроме того, установлена возможность определения основных параметров динамики процесса оребрения.

Для проверки адекватности созданной математической модели проведены экспериментальные работы, результаты которых сравниваются с данными параметрического анализа настоящей работы. Также проведено сравнение теоретических данных с результатами экспериментальных исследований процессов оребрения, проведенных другими авторами.

Итогом выполненных теоретических и экспериментальных исследований являются рекомендации по ведению процесса прокатки плоских заготовок с оребрением в клетях традиционной конструкции, анализ и выдача рекомендаций по использованию различных вариантов технологического процесса и состава оборудования, рассмотрение способов повышения прочности и стойкости прокатного инструмента за счет выбора рационального способа их изготовления.

Научная новизна работы заключается в создании математической модели очага деформации нестационарного процесса оребрения поверхности плоских заготовок, учитывающей упрочнение материала при холодной деформации, накопленную неравномерность распределения физико-механических свойств металла при прокатке и различные виды граничных условий; получении зависимостей формоизменения металла и энергосиловых параметров при прокатке плоских ребристых заготовок от технологических параметров процесса и геометрии инструмента; получении зависимостей распределения крутящих моментов, действующих на рабочих валках прокатного стана, с целью установления их необходимых соотношений; определении условий, необходимых для реализации процесса прокатки плоских заготовок с оребрением в многовалковых клетях прокатных станов через опорные валки.

На защиту выносятся следующие положения:

- математическая модель процесса прокатки плоских ребристых заготовок;

- алгоритм реализации математической модели процесса прокатки плоских заготовок с оребрением произвольной геометрии и при выбранных условиях протекания технологического процесса в программном комплексе DEFORM;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению формоизменения металла и энергосиловых параметров процес-

са в зависимости от режимов обжатий и геометрии профиля прокатного валка;

- рекомендации по выбору параметров технологии, оборудования и инструмента для получения плоских заготовок с оребрением;

- новые технические решения, обеспечивающие повышение эффективности процесса прокатки плоских ребристых заготовок.

В результате исследований получены рекомендации для создания технологии и оборудования для прокатки плоских ребристых заготовок с любым видом оребрения поверхности. Результаты исследований привели к созданию новой конструкции прокатного узла (патент РФ №2497615). Даны рекомендации по проектированию и изготовлению профилированных валков для нанесения оребрения с целью повышения стойкости инструмента и срока его службы. Проведено сопоставление процесса прокатки в гладких валках с процессом прокатки заготовок с оребрением для аналогичных условий деформирования с целью оценки возможности использования существующего прокатного оборудования для прокатки плоских ребристых изделий.

Данные, полученные в результате исследований, послужили основой работ в рамках грантов по программе УМНИК по темам «Разработка технологии и оборудовании для производства профилей переменного сечения на основе исследования механики очага деформации» (2008 г.) и «Разработка технологии, оборудования и инструмента для производства профилей с поперечным оребрением на основе исследования механики очага деформации» (2009 г.) и гранта по программе СТАРТ по теме «Разработка и внедрение высокоэффективных технологий, оборудования и инструмента для получения изделий с заданными потребительскими свойствами на основе использования нестационарных процессов обработки металлов давлением» (2011 г.).

Методика решения задачи по определению параметров нестационарного процесса прокатки в программном комплексе DEFORM использована при создании учебного пособия «Практическое руководство к программному ком-

плексу БЕРСЖМ-ЗО», рекомендованного для ведения образовательного процесса в ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» (УрФУ).

Результаты работ переданы на металлургические и машиностроительные предприятия Свердловской области: ОАО «Первоуральский новотрубный завод» (ОАО «ПНТЗ») (г. Первоуральск), ОАО «Уральский завод тяжелого машиностроения» (ОАО «УЗТМ») (г. Екатеринбург).

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ С ОРЕБРЕННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРОЦЕССОВ ОРЕБРЕНИЯ

1.1 Обзор способов производства оребренных изделий

В настоящее время изделия с оребренными поверхностями находят применение во многих областях машиностроения, строительства и т.п. Так, оребрение в виде выступов постоянного шага наносится на проволоку или катанку круглого сечения, используемую для армирования железобетонных конструкций. Геометрия оребрения, применяемая для арматуры, продукции показана на рис. 1.1.

ТПГ^ТПГ

а

ооооо

к

г

Рисунок 1.1 - Виды арматурной проволоки (,а - холоднотянутая; б - для армирования предварительно напряженных конструкций;

в, г - горячекатаная)

При этом геометрия рифлений имеет различные варианты параметров профиля по форме и размерам непосредственного рифления и определяется согласно [21, 23, 24].

Оребрение холоднотянутой арматуры наносится на проволоку диаметром от 3 до 5 мм при высоте ребер 0,15-0,25 мм с шагом от 2 до 3 мм; для предварительно напряженных железобетонных конструкций используется проволока диаметром 3-8 мм с высотой ребер 0,15-0,4 мм при шаге 6,5-7 мм; для горячекатаной арматуры оребрение наносится на катанку диаметром от 6 до 80 мм при высоте накатки от 0,5 до 3,5 мм и шагом от 5 до 18 мм.

В строительстве и машиностроении в качестве напольных и настенных покрытий применяются листы с односторонним ромбическим и чечевичным рифлением (рис. 1.2) [25]. Толщина листов может изменяться от 2,5 до 12 мм. Наиболее часто встречающийся раскрой 1500x6000 мм. Ширина основания ребра для ромбического рифления - 5 мм, для чечевичного - от 3,6 до 6 мм. Лист изготавливается с длинами диагоналей ромба (25-КЗ0)х(60^-70) мм, для чечевичного рифления шаг рифления составляет 20, 25 и 30 мм.

Наиболее простым видом продукции, получаемым нанесением на исходную заготовку оребрения, является слесарный инструмент. Примером подобного вида инструмента могут быть напильники [19]. Плоские напильники имеют стороны с разной геометрией поверхности. При этом частота насечки может варьироваться в интервале от 4 до 80 насечек на см длины в зависимости от назначения инструмента. По характеру насечка может быть одинарной, крестовой, дуговой и точечной. Основная насечка наносится в диапазоне углов 25-^70°, при необходимости наносится вспомогательная насечка (одинакового или меньшего шага) под углом 45°.

Другими простыми по форме изделиями являются металлические сетки для фильтрования [38]. Такие сетки представляют собой тонкие металлические листы с двухсторонним оребрением (рис. 1.4).

Рисунок 1.2 — Виды листов с рифлением

(1а - ромбическим; б - чечевичным)

45°

УЧ

' бспомогательная насечка

основная насечка

Рисунок 1.3 - Расположение основной и вспомогательной насечки

на напильнике

Рисунок 1.4- Элемент металлической сетки для фильтрования

Причем оребрение с одной стороны листа располагают под углом 90° к оребрению противоположной стороны, а глубина каналов выбирается с расчетом, что каналы противоположных сторон будут перекрывать друг друга.

Сетки данной конструкции позволяют получать площадь фильтрации до 8 раз больше, чем плетенные. В качестве материала сеток могут использоваться материалы, которые не могут быть использованы для изготовления из них микропроволок (титан, цирконий, алюминий).

Нанесение оребрения на заготовку прямоугольного или круглого сечения используется при получении зубчатых цилиндрических и реечных передач, а также шлицевых соединений. Согласно ГОСТ производятся передачи, состоящие из эвольвентного прямозубого или косозубого зубчатого колеса и зубчатой рейки с модулем зубьев от 0,1 до 1 мм, с рабочей шириной зубчатой рейки до 40 мм [18], и передачи с модулем от 1 до 40 мм и рабочей шириной рейки до 630 мм [16].

Шлицевые передачи выполняются с прямобочными, треугольными и эвольвентными шлицами. Для прямобочных шлицев устанавливают три типа соединений - легкой, средней и тяжелой серии. Диапазон размеров всех серий составляет: от 2,5 до 18 мм для ширины зуба и от 2 до 13 мм для его высоты [17]. Для эвольвентных шлицевых соединений стандартный шаг составляет от 1,57 до 31,4 мм, при высоте зуба от 1,1 до 22 мм и номинальной делительной окружной толщине зуба вала от 1,0 до 21 мм [22].

В многочисленных теплообменных агрегатах применяются трубы с наружным и внутренним оребрением поверхности [90, 91]. Применение оребрения различной геометрии и конфигурации в данном виде продукции является способом увеличения площади теплообменных поверхностей. Подобное мероприятие позволяет до 10 раз увеличить площадь поверхности при одновременном сокращении габаритов изделия.

Например, в последнее время широко применяются винтовые теплообменники из оребренных труб и микроканальные теплообменники. При этом

труба, изготавливаемая из коррозионностойкой стали, имеет наружное поперечное оребрение. Максимальная длина радиатора 450 мм при наружном диаметре трубы 150 мм [36].

Микроканальный теплообменник применяется в машиностроении, строительстве, станко- и судостроении, для охлаждения масла или других сред в гидросистемах технологического оборудования прессовых установок, прокатных станов, судовых двигателей, металлообрабатывающих станков, а также для нагрева воды в системах теплоснабжения. Конструкция микроканального теплообменника основана на двухстороннем оребрении теплопро-водящих элементов агрегата. При этом канавки образуют параллельные щели вдоль линии охлаждаемой жидкости и хладагента. Теплопроводящие элементы изготовляются из меди с минимальной площадью канала 0,5x4,0 мм2 [36].

Существуют теплообменные агрегаты, принцип действия которых основан на теплотехнических циклах абсорбции и конденсации теплоносителей внутри системы охлаждения воды или пара. Повышение эффективности работы данной системы может быть осуществлено за счет интенсификации процессов теплопередачи в зонах, приграничных к поверхности разделения теплоносителей. Применение внутреннего оребрения труб абсорбера таких агрегатов приводит к изменению гидродинамики потоков теплоносителей внутри и снаружи теплообменника и повышению коэффициента теплопередачи [60]. Среди систем кондиционирования промышленных, офисных и высотных зданий большую нишу занимают системы, основу которых составляют абсорбционные чиллеры [101]. В год компанией Sanyo (Япония) выпускается более 700 промышленных чиллеров. В данных установках мощностью нагрева/охлаждения от 200 кВт до 5 МВт для интенсификации процесса абсорбции возможны к применению трубы с внутренним кольцевым оребрени-ем.

Существуют теплообменники, принцип действия которых основан на применении подповерхностных каналов. Конструктивно элементы с подпо-

верхностными каналами состоят из двух оребренных листов, соединенных в зубьях диффузионной сваркой или спайкой. В данных теплообменниках охлаждающая жидкость прокачивается внутри каналов, заключенных в стенках теплообменника. Теплообменники предназначены для охлаждения элементов электроники и нашли свое применение в медицине. На сегодняшний день детали с подповерхностными каналами изготавливают в основном из медных листов толщиной от 0,3 мм с размерами каналов от 0,1x0,2 мм до 1,0x2,0 мм [36].

С помощью оребрения могут проводиться и некоторые технологические операции по восстановлению деталей до номинальных размеров, например, метод «деформирующего резания». Благодаря данной операции на поверхности создается макрорельеф, состоящий из ребер или шипов [35]. Основными требованиями к этим элементам являются мелкий шаг конечного рисунка и большая глубина канавок. Причем поверхностная пористость готовой детали не является критичной для обеспечения надежности узла. В случае если требуется обеспечение повышенной надежности узла, пористость может быть устранена развальцовкой вершин зубьев, электроискровым легированием, а также заполнением канавок специальными ремонтными составами. Более того, нанесенное на поверхности глубинное мелкомодульное оребрение может использоваться для создания высококачественных покрытий на изделии. С помощью азотирования (нитроцементация и пр.) на обработанной поверхности получают композиционную легированную структуру с вертикальным расположением упрочняющих слоев. Подобное покрытие обладает высокой износостойкостью при низкой себестоимости. Существует возможность размещения твердых и жидких смазок в канавках оребрения, что значительно снижает расход смазки и увеличит срок службы узла. В противном случае канавки заполняется с помощью диффузионного насыщения [36].

Оребрение применяется также как подготовительная операция перед

нанесением покрытий на изделие или при изготовлении биметаллических листов. Например, на оребренную поверхность наносится металлокерамиче-ский или твердосплавный слой, который удерживается на поверхности при помощи склеивания или диффузионной сварки. Наличие зубьев обеспечивает замковое соединения между покрытием и основным материалом.

В работе [50] предложен способ изготовления биметаллических листов. Готовые листы представляют собой двухслойные плакированные материалы, соединенные с помощью оребрения в виде «ласточкина хвоста». Прочность соединения достигается совместной пластической деформацией. С помощью сопряжения зубчатых участков листов с последующим пластическим деформированием получают неразъемные соединения, область применения которых находится в машиностроении, электротехнике и теплотехнике. Данное соединение не требует специальной оснастки, имеет высокую передающую способность при передаче электричества или тепла. При помощи сопряжения такого рода можно соединять разнородные материалы.

Для получения оребрения могут использоваться различные способы. Условно их можно отнести к двум группам: методы обработки металлов резанием и - обработки металлов давлением. Также может иметь место комбинация этих методов.

В первом случае оребрение наносится на поверхность режущим инструментом, который удаляет часть материала в стружку. Для этого на исходной заготовке предусматривается припуск на конечный размер [40]. Нарезание оребрения может производиться на фрезерных, токарных, шлифовальных и прочих станках в зависимости от геометрии требуемого оребрения и режущего инструмента. Помимо фрезерования и обтачивания применяются операции шевингования, хонингования, а также строгания и калибрования.

Большинство из вышеперечисленных изделий можно получить с помощью операций резания. Эти операции универсальны, позволяют получать широкий сортамент изделий различных размеров с высокой точностью и яв-

ляются менее трудоемкими. Однако они также имеют ряд недостатков, не позволяющих применять их в крупносерийном производстве. В частности, методы резания имеют низкую производительность и большой выход металла в стружку.

Обработка металлов давлением, в отличие от резания, имеет следующие преимущества: экономия металла, увеличение производительности, улучшение механических свойств получаемых изделий, снижение затрат на инструмент, экономия на производственных площадях [57].

Требованиям высокой производительности и универсальности удовлетворяют два метода пластической деформации: накатывание ребер профилированными роликами произвольной формы и прокатка в клетях с профилированными валками. Операции, производимые этими методами, могут подготовить заготовку к механообработке с минимальными припусками на форму и размеры (горячее накатывание или прокатка), наносить готовый профиль оребрения на изделие (холодное накатывание и прокатка) или выполнять окончательную калибровку размеров изделия (чистовые холодные накатывание и прокатка) [7].

Разработанные технологические процессы, относящиеся к методам накатывания, осуществляются преимущественно по трем кинематическим схемам: методу копирования, методу образования ребер в матрице и методу огибания (обкатки) профиля [57].

Из рассмотрения способов накатки по методу копирования очевидно, что он применим только для оребрения цилиндрических заготовок в продольном направлении. Данный способ обработки не нашел широкого применения в связи с трудоемкостью проектирования станков с роликами, расположенными вдоль одной оси.

Более рентабельной является реконструкция уже существующих станков и машин под технологические схемы нанесения оребрений на листовые и сортовые заготовки. Например, нанесение поперечного рифления может

осуществляться специальными роликами.

Свободно вращающийся цилиндрический ролик может устанавливаться на специальных револьверных или токарных станках [79]. Накатывание может производиться путем поперечной подачи заготовки или продольной подачи ролика. Прямое и косое накатывание производится одним накатным роликом соответственно с прямой, правой или левой нарезкой. Сетчатое (ромбическое) рифление производят двумя роликами, закрепленными в одной державке, один из которых имеет правую нарезку, другой - левую нарезку. Шаг накатки под рифление находится в зависимости от диаметра и ширины накатки. Необходимая глубина накатки достигается за пять - восемь последовательных проходов. Таким образом, способом можно обрабатывать заготовки узкой ширины. В противном случае обработка проходит в несколько проходов по ширине заготовки. Процесс отличается низкой производительностью и небольшой точностью изделий.

В связи с вышесказанным, можно сделать вывод, что процесс накатки применяется для нанесения оребрения на плоские и криволинейные поверхности. Полученное изделие имеет более высокие механические характеристики, чем при оребрении поверхностей методами резания. Однако следует отметить, что процесс накатки имеет ограничения из-за малой площади рабочей поверхности накатного ролика и низкой производительности. Ролики, применяемые при накатке, не обладают достаточной стойкостью, при получении оребрения большой высоты, например, при изготовлении крупномодульных зубчатых передач.

Более производительным считается процесс накатки, в котором деформирующим инструментом выступают накатные ролики. При этом накатные ролики в схеме получения поперечных ребер на плоской заготовке работают в паре с опорным роликом (рис. 1.5) [2, 3]. Накатные ролики имеют профиль, соответствующий профилю оребрения. Движение осуществляется за счет приводного опорного ролика. Полоса 1 перемещается в продольном направ-

лении по опорному ролику 2. Над полосой располагается коническая роликовая обойма 3, состоящая из рамы, в которой с одинаковым шагом установлены холостые профилированные ролики 4 [60]. Ролики подпружинены и имеют возможность перемещения в направлении оси вращения обоймы. Одновременно с подачей полосы поворачивается обойма. Таким образом, ролик накатывает на поверхности заготовки впадину и смещается в направлении движения полосы. Высота ребер полосы определяется межосевым расстоянием между осями вращения роликовой обоймы и опорного ролика. Шаг рифления выбирается изменением скорости вращения опорного ролика и роликовой обоймы, профиль рифления - формой рабочей кромки профилирующего ролика.

Недостатками способа является невысокая производительность схемы, особенно при накатке полосы с мелким шагом оребрения. Применение роликов также искажает торцевую поверхность заготовки и требует проведения в дальнейшем технологических операций по устранению дефекта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федулов, Артем Анатольевич, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. A.c. 1676692 СССР. Способ регулирования геометрических размеров рифленых лент / В. С. Паршин [и др.]. - МКИ В21Н 1/38. // Открытия, изобретения. - 1991. - №34. - С. 36.

2. A.c. 204310 СССР. Способ получения зубчатых реек / И. М. Капитонов, В. И. Зюзин. - МКИ5 В12Н 8/00. // Открытия, изобретения. - 1966. -№22.-С. 16.

3. A.c. 673365 СССР. Устройство для изготовления периодических профилей с поперечными канавками / Ф. 3. Абдульманов, В. П. Путинцев. -МКИ5 В21Н 8/00. // Открытия, изобретения. - 1979. -№26. - С. 37.

4. Алексеев Ю. Н. Исследование технологических параметров прокатки рифленых листов общего назначения / Ю. Н. Алексеев, Ю. С. Кострица // Известия вузов. Черная металлургия. - 1980. - №6. - С. 34-36.

5. Алыпевский Л. Е. Тяговые усилия при холодном волочении труб / Л. Е. Алыпевский. -М.: Металлургиздат, 1952. - 134 с.

6. Барбарич М. В. К теоретическому расчету напряжений и деформаций при накатывании зубчатых колес / М. В. Барбарич, Г. Я. Гун, М. И. Белов // Пластическая деформация металлов и сплавов. - Тр. Москов. ин-та стали и сплавов. - 1974. - №76. - С. 30-36.

7. Барбарич М. В. Накатывание цилиндрических зубчатых колес / М. В. Барбарич, Хоруженко М. В. - М.: Машиностроение, 1970. - 220 с.

8. Богатов А. А. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением / А. А. Богатов, О. И. Мижирицкий, С. В. Смирнов. - М.: Металлургия, 1984.-144 с.

9. Внедрение высокопроизводительной технологии изготовления рифленой ленты / Н. Д. Тутышкин [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. - 1977. - №9. - С. 19-21.

10. Выдрин В. Н. Динамика прокатных станов / В. Н. Выдрин. - Свердловск: Металлургиздат, 1960. - 255 с.

11. Выдрин В. Н. Процесс непрерывной прокатки / В. Н. Выдрин, А. С. Федосиенко, В. М. Крайнов. - М.: Металлургия, 1970. - 286 с.

12. Выдрин В. Н. Теоретические основы ассиметричной прокатки в гладких валках / В. Н. Выдрин, В. Я. Тумаркин // Теория и технология прокатки: сб. ст. - Челябинск: ЧПИ, 1968. - С. 47-57.

13. Голубев Т. М. Исследование некоторых силовых параметров прокатки полос на клин / Т. М. Голубев, А. А. Низков // Известия вузов. Черная металлургия. - 1966. - №10. - С. 86-90.

14. Голубев Т. М. Исследование удельных давлений при прокатке с переменным обжатием / Т. М. Голубев, П. П. Омельченко, Л. В. Морозов // Известия вузов. Черная металлургия. - 1966. - №11. - С. 97-101.

15. Голубев Т. М. Опережение при прокатке с равномерно изменяющимся обжатием в цилиндрических валках / Т. М. Голубев, Л. В. Морозов // Известия вузов. Черная металлургия. - 1966. - №6. — С. 105-111.

16. ГОСТ 10242-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые реечные. Допуски. - Введ. 1982-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1982.-31 с.

17. ГОСТ 1139-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые прямобочные. Размеры и допуски. - Введ. 1982-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 12 с.

18. ГОСТ 13506-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые реечные мелкомодульные. Допуски. - Введ. 1982-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 24 с.

19. ГОСТ 1465-80. Напильники. Технические условия. - Введ. 198401-01. -М.: Изд-во стандартов, 1984.-34 с.

20. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. -Введ. 1986-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 24 с.

21. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - Введ. 1983-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 12 с.

22. ГОСТ 6033-80. Основные нормы взаимозаменяемости. Соединения шлицевые эвольвентные с углом профиля 30°. Размеры, допуски и измеряемые величины. - Введ. 1982-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1982. - 86 с.

23. ГОСТ 6727-80. Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. - Введ. 1983-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 7 с.

24. ГОСТ 7348-81. Проволока из углеродистой стали для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Технические условия. - Введ. 1983-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 8 с.

25. ГОСТ 8568-77. Листы стальные с ромбическим и чечевичным рифлением. Технические условия. — Введ. 1978-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1978.-9 с.

26. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - Введ. 1977-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 35 с.

27. Гофман О. Введение в теорию пластичности для инженеров / О. Гофман, Г. Загс. -М.: Машгиз, 1957.-351 с.

28. Грудев А. П. Теория прокатки / А. П. Грудев. - М.: Металлургия, 1988.-240 с.

29. Губкин С. И. Пластическая деформация металлов: в 3-х томах / С. И. Губкин. - М.: Металлургиздат, 1960-61. - Т. 1-3.

30. Гун Г. Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением / Г. Я. Гун. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

31. Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости / Г. Д. Дель. - М.: Машиностроение, 1971. - 200 с.

32. Демкин В. Н. Лазерные методы и средства измерения геометрии поверхностей сложной формы: дис.... док. тех. наук (05.11.07 — Оптические и

оптикоэлектронные приборы и комплексы) / В. Н. Демкин - М., 2004. - 247 с.

33. Динамика процессов прокатки / С. Л. Коцарь [и др.]. - М.: Металлургия, 1997.-256 с.

34. Зенкевич О. Конечные элементы и аппроксимация / О. Зенкевич, К. Морган; пер. с англ. Б. И. Квасова; под ред. Н. С. Бахвалова. - М.: Мир, 1986. -318с.

35. Зубков Н. Н. Восстановление исходных размеров и подготовка поверхностей под нанесение покрытий методом деформирующего резания / Н. Н. Зубков // Метро. - 1988 - №2. - С.38.

36. Зубков Н. Н. Изготовление теплообменных поверхностей нового класса деформирующим резанием / Н. Н. Зубков, А. И. Овчинников, О. В. Кононов // Вестник МГТУ. - 1993 - №4. - С.79-82.

37. Зубков Н. Н. Разработка и исследование метода деформирующего резания как способа формообразования развитых макрорельефов: дис. ... док. тех. наук (05.03.01 - технологии и оборудование механической и физико-технической обработки; 05.02.08 - технология машиностроения) / Н. Н. Зубков - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 478 с.

38. Зубков Н. Н. Получение микросеток и проницаемых щелевых труб механической обработкой / Н. Н. Зубков, А. Д. Слепцов // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 2007. - №3. - С. 56-60.

39. Ивашев-Мусатов О. С. Теория вероятностей и математическая статистика / О. С. Ивашев-Мусатов. - М.: Наука, 1979. - 256 с.

40. Калашников С. Н. Зубчатые колеса и их изготовление / С. Н. Калашников, А. С. Калашников. - М.: Машиностроение, 1983. — 264 с.

41. Карамышев А. П. Использование программного комплекса ВЕРОКМ-ЗЭ для теоретических исследований процессов обработки металлов давлением / А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. И. Пугин, А. А. Федулов // Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2011): Труды международной научно-технической конференции. -

Санкт-Петербург: Издание Политехнического университета. - 2011. — С. 3638.

42. Карамышев А. П. Исследование нестационарных процессов обработки металлов давлением / А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. И. Пугин, А. А. Федулов // Металлург. - 2009 - №10. - С.52-54.

43. Карамышев А. П. Математическое моделирование процессов нестационарного пластического течения в программном комплексе DEFORM / А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. И. Пугин, А. А. Федулов // Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2009): Труды международной научно-технической конференции. - Санкт-Петербург: Издание Политехнического университета. - 2009. - С. 97-98.

44. Карамышев А. П. Моделирование процессов обработки металлов давлением с помощью программного комплекса DEFORM-3D / А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. И. Пугин, А. А. Федулов // Новые образовательные технологии в вузе: сборник материалов восьмой научно-методической конференции. - Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «УрФУ». - 2011. -С. 455-461.

45. Карамышев А. П. Моделирование процессов обработки металлов давлением в DEFORM-3D с целью рационального построения технологических процессов / А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. И. Пугин, А. А. Федулов // Металлург. - 2012 - №2. - С.53-55.

46. Колмогоров В. JI. Механика обработки металлов давлением / В. JI. Колмогоров. — М.: Металлургия, 1986. - 688 с.

47. Колмогоров В. JI. Напряжения. Деформации. Разрушение / В. JI. Колмогоров. - М.: Металлургия, 1970. - 230 с.

48. Королев А. А. Конструкция и расчет машин и механизмов прокатных станов / А. А. Королев. - М.: Металлургия, 1985. - 376 с.

49. Кузьмин А. Д. Расчет усилий и моментов, действующих на валки при прокатке зубчатых колес / А. Д. Кузьмин // Вестник машиностроения. —

1965.-№7.-С. 13-17.

50. Луценко В.А. Применение механического зацепления при производстве биметаллов / В.А. Луценко // Удосконалення процеав та обладнання обробки тиском у металургн та машинобудуванш: зб. наук. пр. - Крама-торськ: ДДМА. - 2003. - С. 56-61.

51. Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости / М. П. Марковец. - М.: Машиностроение, 1979. - 192 с.

52. Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов: Учебное пособие для вузов / В. С. Паршин [и др.] - М.: Металлургия, 1988. -400 с.

53. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. 2-е изд., перераб. и доп. / А. И. Целиков [и др.] - М.: Металлургия, 1988. - 680 с.

54. Мельников Б. А. Методика расчета сил, действующих при холодном накатывании зубчатых профилей / Б. А. Мельников, Э. Э. Шредер // Тр. Челябин. политехи, ин-та. - 1972. - №114. - С. 140-143.

55. Механическое оборудование заводов цветной металлургии: Учебник для вузов. В 3-х частях. Ч. 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката. / А. А. Королев [и др.] - М.: Металлургия, 1989. - 624 с.

56. Морозов В. А. Расчет усилий и моментов холодного накатывания колес тангенциальной подачей / В. А. Морозов // Вестник машиностроения. -1972.-№2.-С. 60-63.

57. Накатывание резьб, червяков, шлицев и зубьев/ В.В. Лапин [и др.]. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 228 с.

58. Некрасов И. И. Исследование нагруженности элементов главной линии прокатного стана при ассиметричной прокатке полос / И. И. Некрасов, А. П. Карамышев, В. С. Паршин, А. А. Федулов // Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2013): Труды международной научно-технической конференции. — Санкт-Петербург: Издание Политехнического

университета. - 2013. - С. 374-376.

59. Некрасов И. И. Исследование процесса прокатки оребренных полос с применением программного комплекса DEFORM / И. И. Некрасов, В. С. Паршин, А. П. Карамышев, А. А. Федулов // Металлург. - 2011 - №3. - С. 40-42.

60. Некрасов И. И. Разработка новой технологии и оборудования для производства труб с внутренним кольцевым оребрением на основе исследования механики очага деформации: дис. ... канд. техн. наук (05.03.05 - процессы и машины обработки давлением) / И. И. Некрасов ; рук. работы В. С. Паршин. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. - 212 с.

61. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. 2-е изд., ис-прав. и доп. / В. В. Клюев, Ф. Р. Соснин, А. В. Ковалев [и др.]; под ред. В. В. Клюев. -М.: Машиностроение, 2003. — 656 с.

62. Новгородова Н. Г. Исследование процесса и энергосиловых параметров двухслойной холодной рулонной тонколистовой прокатки: дис. ... канд. техн. наук (05.03.05 - процессы и машины обработки давлением) / Н. Г. Новгородова. - Свердловск: Урал, политехи, ин-т им. С.М. Кирова, 1982. -213 с.

63. Опорный узел рабочих валков прокатной клети КВАРТО: заяв. на пат. Рос. Федерация: МГПС В21В31/02 / Паршин С. В., Федулов А. А., Карамышев А. П., Некрасов И. И., Пугин А. И., заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВПО УрФУ, ООО «НТП «РадиалПро». - 2011144035/02. заявл. 31.10.2011, опубл. 10.05.2013

64. Периодические профили продольной прокатки / Н. М. Воронцов [и др.]. - М.: Металлургия, 1978. - 232 с.

65. Перлин И. JL К выводу формулы Зибеля при осаживании круглого цилиндра / И. JI. Перлин // Вестник машиностроения. - 1958. - №2. - С. 4445.

66. Пластическое формоизменение металлов / Г. Я. Гун [и др]. - М.:

Металлургия, 1983. - 416 с.

67. Победин И. С. Некоторые вопросы прокатки на штампе / И. С. По-бедин, И. М. Меерович, И. В. Шмельков // Тр. ВНИИметмаша - 1962. - №6. — С. 141-152.

68. Практическое руководство к программному комплексу ОЕРСЖМ-ЗЭ: учебное пособие / В. С. Паршин, А. П. Карамышев, И. И. Некрасов, А. И. Пугин, А. А. Федулов. - Екатеринбург: УрФУ, 2010. - 266 с.

69. Производство листа с рифленой поверхностью / А. М. Мелешко [и др.]. - М.: Металлургия, 1985. - 375 с.

70. Разработка технологии и освоение производства высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля / В. П. Рудаков [и др.] // Сталь.-2009.-№4-С. 51-52.

71. Синицын В. Г. Несимметричная прокатка листов и лент / В. Г. Си-ницын. -М.: Металлургия, 1984. - 167 с.

72. Смирнов В. С. Продольная периодическая прокатка / В. С. Смирнов, В. Д. Дурнев, Н. П. Кашевский. - М.: Металлургиздат, 1961. - 255 с.

73. Смирнов-Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов / Г. А. Смирнов-Аляев. - М.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

74. Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическим деформациям / Г. А. Смирнов-Аляев. - М.: Машгиз, 1961. - 296 с.

75. Смирнов-Аляев Г. А. Элементарные основы теории обработки металлов давлением / Г. А. Смирнов-Аляев. - М.: Машгиз, 1957. - 163 с.

76. Смольянинов А. Ф. Исследование контуров-отставания и опережения при продольной периодической прокатке / А. Ф. Смольянинов, В. А. Ко-журов // Металлургия и коксохимия: сб. ст. - 1970. - №23 - С. 47-52.

77. Соколовский В. В. Теория пластичности / В. В. Соколовский. - М.: Высшая школа, 1969. - 608 с.

78. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А. А. Спиридонов. — М.: Машиностроение,

1981.-184 с.

79. Справочник металлиста (в 3-х томах). Т. 1 / под ред. Н. С. Ачеркан [и др.] -М.: Машиностроение, 1965. - 1008 с.

80. Степанский Г. Л. К расчету усилий и деформаций при обработке металлов давлением / Г. Л. Степанский // Кузнечно-штамповочное производство. - 1959.-№3.-С. 13-18.

81. Сторожев М. В. Теория обработки металлов давлением / М. В. Сто-рожев, Е. А. Попов. - М.: Машиностроение, 1971. - 424 с.

82. Тарновский И. Я. Исследование контуров при продольной прокатке периодических профилей / И. Я. Тарновский, В. К. Смирнов // Обработка металлов давлением / И. Я. Тарновский [и др.] - М.: Металлургиздат, 1956. - С. 45-49.

83. Тарновский И. Я. Уширение при прокатке полос переменной толщины / И. Я. Тарновский, В. К. Смирнов, С. Л. Коцарь // Известия вузов. Черная металлургия. - 1962. - № 1. - С. 101.

84. Теория обработки металлов давлением: Вариационные методы расчета усилий и деформаций / И. Я. Тарновский [и др.]; под ред. И. Я. Тарнов-ского. - М.: Металлургиздат, 1963. - 672 с.

85. Теория пластических деформаций металлов / Е. П. Унксов [и др.]. -М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

86. Томленов А. Д. Теория пластического деформирования металлов / А. Д. Томленов. - М.: Металлургия, 1972. - 408 с.

87. Третьяков А. В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. 2-е изд. / А. В. Третьяков, В. И. Зюзин. - М.: Металлургия, 1973.-224 с.

88. Унксов Е. П. Инженерная теория пластичности / Е. П. Унксов. - М.: Машгиз, 1959.-328 с.

89. Унксов Е. П. Инженерные методы расчета усилий при обработке металлов давлением / Е. П. Унксов. - М.: Машгиз, 1955. - 278 с.

90. Федулов А. А. Исследование процесса прокатки полос с различной формой поперечного оребрения / А. А. Федулов, И. И. Некрасов, В. С. Паршин // Современные проблемы машиностроения Труды V международной научно-технической конференции. - Томск: НИ ТПУ. - 2010. - С. 136-138.

91. Федулов А. А. Исследования процесса прокатки листов и полос с оребрением / А. А. Федулов, И. И. Некрасов, В. С. Паршин // Научные труды XVI международной научной конференции молодых ученых по приоритетным направлениям развития науки и техники: сборник статей. В 3 ч. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 4.2. - 2009. - С. 384-385.

92. Федулов А. А. Трубы с оребрением для теплообменных агрегатов / А. А. Федулов, И. И. Некрасов, В. С. Паршин // Научные труды XV международной научной конференции молодых ученых: сборник статей. В 3 ч. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 4.2. - 2009. - С. 240.

93. Хасуи А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, Моригаки О; пер. с яп.; под ред. В. С. Степина, Н.Г. Шестеркина. - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

94. Хилл Р. Математическая теория пластичности / Р. Хилл; пер. с англ. - М.: ГИТТЛ, 1956. - 407 с.

95. Целиков А. И. Исследование усилий при прокатке зубчатых и винтовых профилей / А. И. Целиков, М. И. Васильчиков, А. А. Иванов // Тр. ВНИИметмаша. - 1975. - №49. - С. 3-15.

96. Целиков А. И. Основы теории прокатки / А. И. Целиков. - М.: Металлургия, 1965. - 347 с.

97. Целиков А. И. Теория прокатки / А. И. Целиков, А. И. Гришков. -М.: Металлургия, 1970. - 358 с.

98. Целиков А. И. Теория расчета усилий в прокатных станах / А. И. Целиков. - М.: Металлургиздат, 1962. - 494 с.

99. Чекмарев А. П. Угол нейтрального сечения при продольной периодической прокатке / А. П. Чекмарев, В. С. Лиханский // Известия вузов. Чер-

ная металлургия. - 1970. - №3. - С. 37-42.

100. Шофман JI. А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки / JI. А. Шофман. - М.: Машиностроение, 1964. - 375 с.

101. Jayasekara S. Mathematical modeling and experimental verification of an absorption chiller including three dimensional temperature and concentration distributions / S. Jayasekara, S. K. Halgamuge// Applied Energy. - 2013. - 106. -PP. 232-242.

102. Karamyshev A. P. Modeling metal-shaping operation in Deform-3D in order to efficiently design production processes/ A. P. Karamyshev, 1.1. Nekrasov, V. S. Parshin, A. I. Pugin, A. A. Fedulov // Springer Link New York. - Vol. 56. -2012. - №1-2. - PP. 623-626.

103. Karamyshev A. P. Study of transients in metal-shaping / A. P. Karamyshev, 1.1. Nekrasov, V. S. Parshin, A. I. Pugin, A. A. Fedulov // Springer Link New York. - Vol. 53. - 2009. - №9-10. - PP. 623-626.

104. Kobayashi S. Metal forming and the finite-element method / S. Kobayashi, S.-I. Oh, T. Altan. - Oxford University press, Inc., 1989. - 377 p.

105. Nekrasov I. I. Studies of the rolling of ribbed bars using the Deform software package/ 1.1. Nekrasov, V. S. Parshin, A. P. Karamyshev, A. A. Fedulov // Springer Link New York. - Vol. 55. - 2009. - №3-4. - PP. 168-170.

106. Zienkiewicz O. Finite Element Method: fifth edition / O. Zienkiewicz, R. Taylor. - Butterworth and Heinemann, 2000. - V. 1-3.