Разработка и исследование способа увеличения поперечного сечения сложных длинномерных профилей обработкой давлением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.05, кандидат технических наук Румянцев, Аркадий Николаевич

• Румянцев, Аркадий Николаевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Румянцев, Аркадий Николаевич

ф Условные обозначения.

Введение.

1. Анализ методов производства и увеличения поперечного сечения длинномерных профилей.

1.1 Обзор методов получения длинномерных профилей. ft 1.2 Обзор существующих способов увеличения поперечного сечения длинномерных профилей.

1.3 Обзор способов восстановления длинномерных профилей.

1.4 Новый способ увеличения поперечного сечения длинномерных 21 • профилей

Цель и задачи исследований.

2. Теоретические исследования напряженно - деформированного 25 состояния процесса увеличения поперечного сечения длинномерных профилей.

2.1 Методы исследования свойств длинномерных профилей.

2.2 Геометрическая модель очага пластической деформации.

2.3 Расчетная схема и принятые допущения.

2.4 Определение кинематического состояния в очаге деформации.

2.5 Формоизменение заготовки и силовой режим деформирования.

2.6 Теоретическое исследование траекторий движения частиц 49 * металла в очаге пластической деформации.

2.7 Теоретическое исследование напряженно-деформированного 54 состояния металла вдоль траекторий движения выбранных точек

Выводы к главе

3. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного 58 состояния и кинематики течения металла в очаге пластической деформации.

3.1 Экспериментальное исследование очага деформации.

3.2 Определение траекторий движения частиц металла в очаге 61 пластической деформации и сравнение с результатами теоретического расчета.

Выводы к главе

4. Восстановление контактного провода М85 на лабораторной установке.

4.1 Влияние условий эксплуатации на характеристики контактного провода и анализ причин, приводящих к его износу. ф 4.2 Исследование свойств медного изношенного провода.

4.3 Пластическое деформирование медного контактного провода на экспериментальной установке.

4.4 Исследование свойств восстановленного провода.

Выводы к главе 4 92 5. Разработка рекомендаций по проектированию процесса увеличения поперечного сечения длинномерных профилей.

5.1 Алгоритм проектирования технологического процесса увеличения поперечного сечения длинномерного профиля.

5.2 Анализ конкурентноспособности предлагаемой технологии и ф продукции.

5.3 Перспективы развития технологии увеличения поперечного сечения длинномерного профиля.

5.4 Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование способа увеличения поперечного сечения сложных длинномерных профилей обработкой давлением»

Несмотря на перераспределение пропорций среди конструкционных материалов и увеличения доли пластмасс, металлы все еще остаются основными материалами для современного машиностроения.

Содержание различных металлов в земной коре неравномерно и они могут быть условно распределены по этому признаку на следующие группы (рис. В.1):

1. наиболее перспективные для добычи и переработки - алюминий 8,05% и железо 4,65%;

2. распространенные, но не нашедшие самостоятельного применения -кальций 2,6% и калий 2,5%;

3. перспективные и часто применяемые - магний 2,4% и титан 0,45%;

4. малораспространенные, но крайне необходимые - от марганца 0,1% до меди 0,005%;

5. редкие элементы, содержание которых в земной коре менее 0,005% вольфрам, молибден, ниобий, кобальт, олово и др.

0,45 0,1 СДГОБ" содержание, % алюминий Ш железо кальций калий магний титан марганец медь

Рис. В.1. Процентное содержание металлов в земной коре [37]

Из приведенных данных видно, что среди металлов главенствующее положение по возможностям производства и по значению для использования в машиностроении, несомненно, занимают алюминий и железо. Вместе с тем, наличие в земной коре перспективных конструкционных металлов, таких, как магний и титан, явно недостаточно для их широкомасштабного использования, а металлов с уникальными свойствами, таких как медь, обуславливающих существование электротехнической промышленности, угрожающе мало; редкоземельные металлы вообще не имеют долгосрочной перспективы и нуждаются в замене. Поэтому, в связи с непрерывным истощением рудных запасов, особое внимание должно быть обращено на технологии, позволяющие экономно расходовать существующие ресурсы полезных ископаемых и рационально использовать полученные материалы для нужд промышленности. Академик А. И. Целиков отмечал: ". главное, на что должно быть обращено внимание в развитии производства и потреблении металлов, - развитие их производства в соответствии с имеющимися рудными запасами и возможно более экономное расходование этих богатств" [32].

Современная промышленность производит большое количество длинномерных профилей разнообразных поперечных сечений. В дальнейшем эти профили применяются как заготовки для последующих переделов, так и в качестве готовых изделий (рельсы, контактные провода, различного рода направляющие). В процессе эксплуатации длинномерные профили интенсивно изнашиваются. При этом их поперечное сечение уменьшается и при достижении предельных значений они подлежат замене на новые. В дальнейшем длинномерные профили используется только в качестве лома при вторичной переработке металлов. Вместе с тем, они уже обладают необходимым набором химических, физических и механических свойств, достигнутых ранее на этапе металлургического передела, и их использование в качестве лома является экономически неоправданным.

В связи с этим, актуальной проблемой является изыскание практических методов, позволяющих, экономно распорядится изношенными длинномерными профилями.

Настоящая работа, направленная на разработку метода увеличения поперечного сечения изношенных длинномерных профилей, выполнена в рамках конкурсного гранта Госкомитета РФ по высшему образованию и является частью исследований, проводимых на кафедре "Технология и оборудование прокатки" МГТУ им. Н. Э. Баумана.

В работе представлено теоретическое и экспериментальное обоснование нового способа восстановления изношенного длинномерного профиля со сложным поперечным сечением методом пластического деформирования.

На основе энергетической теории обработки металлов давлением методом верхней оценки проведен анализ напряженно-деформированного состояния в очаге пластической деформации, получены зависимости для расчета энергосиловых и деформационных параметров процесса деформирования длинномерного профиля на примере контактного провода МФ - 85, разработана методика расчета технологических параметров процесса восстановления изношенного сечения длинномерного профиля.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований изменения механических свойств длинномерного профиля в процессе деформационного восстановления;

- разработанные физическую и математическую модели деформирования длинномерного профиля;

- способ увеличения поперечного сечения длинномерного профиля методом пластического деформирования;

- методика расчета энергосиловых, кинематических и технологических параметров процесса восстановления длинномерного профиля.

Заключение диссертации по теме «Технологии и машины обработки давлением», Румянцев, Аркадий Николаевич

6. Результаты работы в виде технологической схемы и методики определения технологических параметров процесса используются на ОАО

Арнест» (г. Невинномысск, завод по производству алюминиевых баллонов) при разработке установки по восстановлению контактного провода.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Румянцев, Аркадий Николаевич, 2006 год

1. Берент В. Я. Классификация дефектов и повреждений контактных проводов электрофицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1974. - 74 с.

2. Щ. Структура и свойства медных контактных проводов в условиях эксплуатации / Берент В. Я. // Металловедение и термическая обработка металлов. 1973. - №8. -с. 50-55.

3. Правила содержания контактной сети электрофицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1972. - 160 с.4.3агоруйко И. Ф. Погрешности измерения износа контактного провода от кривизны рабочей поверхности // Труды ВНИИЖТ. 1972. - Выпуск 473. - С. 34 - 38.

4. Купцов Ю. Е. Рекристаллизация меди контактного провода и оценка его безотказности при различных токосъемных вставках // Труды ВНИИЖТ. 1968. -Выпуск337. - С. 6-11.

5. Купцов Ю. Е. К нормированию расхода контактного провода для ремонтно -эксплуатационных нужд железных дорог // Труды ВНИИЖТ . 1972. -Выпуск473. -С. 4-14.

6. Теория пластических деформаций металлов / Под редакцией А. Г. Овчинникова, Е. П. Унксова. М.: Машиностроение, 1983. - 599 с.

7. Т. Onho. On contact wire wear. // Mechanical Engineering Journal. 1975. - T. 25. - № 10-C. 32-36.

8. M. Akio. On wear of material used for manufacture of current transfer systems. // Mechanical Engineering Journal. 1979. - T. 55. - №4. - c. 96 - 102.

9. Сторожев М. В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. М.: А Машиностроение, 1977.-423 с.

10. Ковка и штамповка: Справочник. В 4 х т. / Ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 1987. Т. 3 - Холодная объемная штамповка / Под ред. Г. А. Навроцкого, - 384 с.

11. Ковка и штамповка: Справочник; В 4 х т. / Ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др.- М.: Машиностроение, 1985 Т - Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / Под ред. Е. И. Семенова, - 568 с.

12. Овчинников А. Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983 .-200 с.

13. Шофман Л. А. Основы расчета процесса штамповки и прессования. М.: Машгиз, 1961.-340 с.

14. Шофман J1. А., Перлин П. И. Методика теоретического анализа процессов обработки давлением жестко пластического тела // Кузнечно - штамповочноепроизводство. 1959. - № 4. - С. 4 -10.

15. Овчинников В. И. Исследование пластического течения металла в процессах объемной штамповки: Дис. канд. техн. наук: 05. 03.- 05. М., 1974. - 126 с.

16. Славов Н. С. Исследование процессов холодного нессиметричного выдавливания: Дис. техн. наук: 05. 03. 05. -М., 1976. 196 с.

17. Евстратов В. А. Теория обработки металлов давлением. Харьков: Виша школа, 1981.-248 с.

18. Теория обработки металлов давлением (Вариационные методы расчета усилий и деформаций) / Под ред. И. Я. Тарновского. М.: Металлургиздат, 1963. - 672 с.

19. Тарновский И. Я., Поздеев А. А., Гонаго О. А. Деформации и усилия при обработке ® металлов давлением. М. - Свердловск: Машгиз, 1959. - 305 с.

20. Кроха В. А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. М.: Машиностроение. 1968. - 131 с.

21. Полухин П. И., Гун Г. Я., Галкин А. Н. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

22. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике (для инженеров и учащихся ВУЗов). М.: Наука, 1986. - 287 с.

23. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. - 356 с.

24. Колмогоров В. JI. Механика обработки металлов давлением: Учебник для вузов.ф М.: Металлургия, 1986. 688 с.

25. Шестаков Н. А. Энергетические методы расчета процессов обработки металлов давлением: Учебное пособие. -М.: МГИУ, 1998. 125 с.

26. Купцов Ю. Е. Увеличение срока службы контактного провода. М.: Транспорт, 1972.160 с.

27. Берент В. Я. Структурные изменения поверхности трения контактных проводов и пластин пантографов // Труды ЦНИИ МПС. 1964. - Выпуск 277. - С.144-158.

28. Справочник химика /Под ред. Б.П. Никольского JI.-M.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1963. - 1071с.

29. Щ>2.Целиков А.Н. Основы теории прокатки. М.: Металлургия, 1965. - 247с.

30. ЗЗ.Либенсон Г. А. Производство спеченных изделий. М.: Металлургия, 1982. - 256 с.

31. S. Akura. Basic reasons of contact wire local wear. // Mechanical Engineering Journal.a1975.-т. 25 № 10-стр. 2-9.

32. Решетов Д. H. Детали машин.- М.: Машиностроение, 1989. 496с.

33. Никифоров В. М. Краткий курс технологии металлов.- М.: Машгиз, 1960. 368с.

34. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого. JL: Энергоатомиздат, 1988. - Т.З - 728 с.

35. Буше Н.А., Гершман В.И. Газодинамический способ напыления медного порошка на изношенную поверхность контактного провода. положительное решение о• выдаче патента № 940018548/02, 1995.

36. Зарубин В. С., Овчинников А. Г. Механика процессов ковки и штамповки. М.: МГТУ, 1992.- 162 с.

37. Справочник по конструкционным материалам / Под ред. Б. Н. Арзамасова М., Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. - 640 с.

38. М. Amiboshi. Contact wire harmonic wear: characteristics and reasons. // Mechanical Engineering Journal. 1979. T. 55. - № 2. - с. 1 - 4.

39. К. Т. Черноусова, А. В. Новиков. Об электросопротивлении бескислородной меди. // Труды института ядерной физики Академии наук Казахской ССР. 1969. - Т. 10. С. 18-21.

40. Патент Японии № 4257370 кл. 13 (7) D 61, 1971.

41. Биллигман И. высадка и другие методы объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1960. - 247с.

42. С.И. Губкин. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1947. -532с.

43. Теория прокатки/ Под редакцией А.И. Целикова. М.: Металлургия, 1982. - 336с.

44. Справочник металлиста /Под ред. А. Н. Малова М.: Машиностроение, 1977. - 750 с.

45. Патент 2109591 (РФ). «Способ восстановления изношенного сечения контактного ® провода из меди»/ А.Г. Колесников, Д.А. Орехов, А.Н. Румянцев // Б.И.-1998.-№12