Совершенствование технологии раскатки двухсторонних профильных колец из титанового сплава ВТ6 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Евдокимов Данила Валериевич

• Евдокимов Данила Валериевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Евдокимов Данила Валериевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ

1.1. Изготовление колец на раскатных станах

1.2. Кинематические характеристики раскатки колец

1.3. Дефекты

1.4. Аналитические зависимости движения валков

1.5. Уравнения регрессии для поиска оптимальной скорости валков

Выводы по Главе

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

РАСКАТКИ КОЛЕЦ

2.1. Постановка задачи моделирования раскатки колец

2.2. Оценка точности расчетов в QForm

2.3. Использование регрессионных уравнений на практике

Выводы по Главе

Глава 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ

ПОДАЧИ ОПРАВКИ РАСКАТНОГО СТАНА

3.1. Основные компоненты задачи оптимизации для раскатки

3.2. Байесовская оптимизация

3.3. Метод секущих и деления отрезка пополам

Выводы по Главе

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСКАТКИ

4.1. Оценка использования кусочно-линейной аппроксимации скорости подачи оправки

4.2. Определение диапазона скорости подачи оправки

4.3. Результаты и анализ процессов раскатки

4.4. Способы стабилизации и ускорения процесса оптимизации

Выводы по Главе

Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

5.1. Анализ существующей технологии изготовления двухстороннего кольца из титанового сплава ВТ6

5.2. Подбор скорости подачи оправки на базе разработанного метода

5.3. Анализ размеров и свойств полученных колец

Выводы по Главе

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии раскатки двухсторонних профильных колец из титанового сплава ВТ6»

ВВЕДЕНИЕ

Детали типа колец можно встретить во многих машинах и механизмах, которым могут быть отведены различные функции. Такие изделия применяются в различных областях промышленности от атомной энергетики до авиастроения. Примерно около 16 % от общего выпуска кузнечной продукции занимает производства цельных колец. В свою очередь примерно 60% от всех колец приходится на транспортную и автомобильную промышленность, а около 20% на энергетическое и общее машиностроение [1].

Номенклатура выпускаемых колец характеризуется значительным разбросом размеров и массы. Диаметр изменяется от 10 мм до 12 м, высота от 5 мм до 6 м, а масса может достигать 250 т [2]. Производство подобных изделий осуществляется различными способами, среди которых обработка давлением и механическая обработка. К технологиям обработки металлов давлением, относятся ковка, штамповка и раскатка на специальных станах. Штамповкой изготавливаются кольца небольших размеров со сложной формой диаметром от 40 до 400 мм и массой не более 20 кг. Ковка позволяет изготовить кольца больших размеров диаметром до 8000 мм, высотой до 3000 мм и массой до 200 т, но простой формы, чем-то средним является раскатка на раскатных станах с помощью которой можно получить широкий диапазон размеров и конфигураций колец [3-5]. Работа посвящена исследованию режимов деформирования на раскатных станах профильных колец из титанового сплава ВТ6 с внешним диаметром от 500 мм до 1000 мм, толщиной от 30 мм до 200 мм и высотой от 100 мм до 400 мм.

Титановые кольца благодаря высокой прочности при относительно небольшом весе, отличной термостойкости и коррозионной стойкости нашли широкое применение в аэрокосмической и авиационной отраслях. Процесс пластического деформирования титановых сплавов обеспечивает требуемые размеры и форму изделия, а также необходимую микроструктуру и механические свойства. В отличие от титановых сплавов, для сталей окончательные свойства формируются на этапе термической обработки [6].

Двухфазные титановые сплавы представляют собой класс материалов, которые состоят из двух фаз: а-титана с гексагональной плотноупакованной решеткой и в-титана с объемно-центрированной кубической решеткой. В зависимости от химического состава при нагреве до 900-1000 °С происходит переход в однофазное в состояние, что приводит к нежелательной микроструктуре и как следствие ухудшению механических свойств материала [6-8]. Таким образом необходимо подбирать режимы деформирования, которые не позволяют перегреваться материалу. Напротив, значительное охлаждение материала уменьшает пластичность и повышает риск образования трещин в изделии.

В качестве инструмента теоретического анализа задачи деформирования твердого тела использовался метод конечных элементов, который позволяет обойти ограничения аналитических методов и увеличить точность расчетов. С помощью различных реализаций можно предсказывать не только энергетические параметры процесса, но и более сложные параметры заготовок и инструментов, например, можно анализировать распределение температуры, расположения очага пластической деформации, компоненты тензора напряжений, образование дефектов. Такой подход дает более обширные возможности для анализа технологий, а также в него легко интегрировать дополнительные модели [7-19].

ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» крупнейший в мире производитель титановых изделий и ключевой поставщик полного цикла для ведущих авиастроительных компаний. Корпорация столкнулась с проблемой переохлаждения и образования трещин в процессе раскатки профильного кольца из титанового сплава ВТ6. В качестве решения предлагалось осуществить определение скорости подачи оправки раскатного стана. Поиск корректного движения валков раскатного стана - сложная задача, так как зависит от формы сечения кольца, габаритных размеров и свойств материала. Скорость подачи оправки значительно влияет на характеристики процесса: время раскатки, величину силы на оправке и осевых валках, распределение температуры и деформации по объему кольца.

Неоптимальное движение оправки стана является причиной возникновения технологических дефектов, таких как незаполнение профиля валков, поверхностные трещины и овальность. Это приводит к необходимости дополнительной операции правки, что снижает производительность процесса. В случае образования поверхностных трещин необходимо увеличивать припуски на механическую обработку, что повышает расход материала. Также значительное незаполнение профиля валков не подлежит исправлению и приводит к отбраковке изделия. Во время раскатки двухфазных титановых сплавов локальный перегрев из-за деформационного разогрева может привести к полиморфному превращению и ухудшению конечных механических свойств. Существующие методы определения скорости подачи оправки раскатного стана имеют существенные расхождения с реальным характером протекания процесса раскатки и не позволяют в должной мере контролировать размеры и микроструктуру получаемых колец. Таким образом, тема диссертации является актуальной.

Для решения полученной проблемы сформулирована цель, задачи, область и объект исследования.

Целью работы является повышение производительности раскатки двухсторонних профильных колец из сплава ВТ6 за счет определения оптимальной скорости подачи оправки раскатного стана.

Для достижения цели решаются следующие задачи:

1. Провести анализ существующих технологических процессов и математических моделей радиально-осевой раскатки. Наметить направления исследований.

2. Определить ключевые кинематические параметры, влияющие на формирование дефектов, механические свойства и размеры конечного изделия.

3. Разработать математическую модель процесса деформирования колец из титанового сплава ВТ6 на раскатных станах с учетом изменения скорости подачи оправки.

4. Экспериментально подтвердить качество модели, оценив сходимость расчетных и фактических данных по геометрическим, силовым и кинематическим характеристикам процесса.

5. Определить технологические параметры процесса раскатки двухстороннего профильного кольца из титанового сплава ВТ6 для условий действующего производства ПАО «ВСМПО-АВИСМА».

Область исследования. Закономерности деформирования материалов и повышения их качества при различных термомеханических режимах, установление оптимальных режимов обработки.

Объектом исследования является процесс пластического деформирования профильных колец на раскатных станах.

В качестве предмета исследования выступает скорость подачи оправки во время раскатки.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса раскатки двухсторонних профильных колец из сплава ВТ6, показывающие особенности заполнения профиля валков, перегрев материала и степень деформации.

2. Метод определения скорости подачи оправки раскатного стана на разных этапах раскатки, учитывающий геометрические и физические характеристики процесса раскатки.

3. Рекомендации по определению допустимой скорости подачи оправки, обеспечивающие устойчивый процесс раскатки, необходимые размеры и свойства конечного изделия.

4. Технологический процесс изготовления двухстороннего профильного кольца на радиально-осевом раскатном стане в условиях производства ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

Методы исследования. Экспериментальные исследования на механические свойства осуществлялись на испытательной машине Маятниковый

копер IT406E использовался для оценки ударной вязкости. Определение твердости

осуществлялась с помощь твердомера ZHB3000. Раскатка колец осуществлялась на стане RAW 400/200-3500/800, а измерение окончательных колец проводились штангенциркулем ШЦ-Ш-320-1000-0,1 и нутромером НМ 1250. Исследования микроструктуры проводились с использованием микроскопа Olympus GX5. Теоретические исследования осуществлялись на базе моделирования методом конечных элементов процессов раскатки в QForm.

Научную новизну составили:

1. Разработанная математическая модель процесса раскатки, учитывающая формирование профиля кольца, возможный перегрев материала и деформацию кольца в радиальном направление.

2. Определенные зависимости скорости подачи оправки раскатного стана от геометрических и физических характеристик колец на разных этапах раскатки.

Практическая значимость исследования заключается в следующих результатах:

1. Рекомендациях по назначению скорости подачи оправки для раскатки колец с внешним диаметром от 500 мм до 1000 мм, толщиной от 30 мм до 200 мм и высотой от 100 мм до 400 мм.

2. Полученной кинематической зависимости движения оправки для технологии изготовления двухстороннего профильного кольца из сплава ВТ6 в условиях производства ПАО «ВСМПО-АВИСМА», обеспечивающих геометрическую форму и необходимые свойства за меньшее количество технологических переходов.

Степень достоверности обеспечивалась корректным использованием математического аппарата, известных методов экспериментальных исследований на аттестованном оборудование, сходимостью математической модели процесса раскатки с экспериментальными данными (расхождение не более 11%), а также применением полученных результатов в технологических процессах ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

Личный вклад автора состоит в непосредственной постановке целей и задач исследования, формулировке основных допущений и выработке методики поиска решений, разработке математической модели процесса раскатки колец, проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке экспериментальных данных и формулировке практических рекомендаций по назначению скорости подачи оправки раскатного стана.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на Всероссийской научно-технической конференции «Студенческая научная весна 2020: Машиностроительные технологии» (Москва, 2020), на XIV Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2022), на VIII Международной научно-производственной конференции, приуроченной ко Дню Российской науки «Ульяновский НИАТ» (Ульяновск, 2023), на XVIII Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2025).

Публикации. В рамках исследовательской работы было опубликовано 7 научных трудов в том числе 2 в изданиях, входящих в перечень рецензируемых научных изданий ВАК РФ и 1 научной статье, индексируемой в базе данных SCOPUS общим объемом 3,15 печ. л.

Глава 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ

1.1. Изготовление колец на раскатных станах

Технологический процесс раскатки заключается в пластическом деформирование цельной кольцевой заготовки с помощью цилиндрических или профильных валков. Преимущественно процесс осуществляется на радиальных станах, радиально-осевых, реже на вертикальных станах, которые позволяют получить кольца с внешним диаметром до 12000 мм [1,6].

Получение колец на раскатных станах обладает рядом преимуществ по сравнению с ковкой и штамповкой: повышенный коэффициент использования материала за счет существенного снижения припусков и как следствие уменьшение трудоемкости механической обработки, возможность изготовления колец широкой номенклатуры с различными соотношениями внешнего диаметра к толщине и высоты к толщине, высокая точность формы и размеров изделия, высокая степень автоматизации и культуры производства. Технологии изготовления колец сводятся к получению полуфабриката, диска с отверстием по оси симметрии и дальнейшей раскатки. При этом выполняют следующие предварительные операции: отрезка заготовки, осадка, прошивка и пробивка отверстия, после чего осуществляется раскатка кольца (Рисунок 1.1).

Отрезка Осадка Прошивка Пробивка Раскатка

Рисунок 1.1. Схема технологического процесса раскатки кольца

Выбор технологии изготовления заготовки для последующей раскатки определяется габаритами будущего кольца и масштабами производства. Для серийного и крупносерийного производства заготовок с наружным диаметром до 350 мм и массой до 12 кг применяют закрытую штамповку на трехпозиционных прессах или штамповку на горизонтально-ковочной машине. В условиях мелкосерийного производства для этих же целей используют штамповку на кривошипных прессах. Для более крупных изделий диаметром до 500 мм и массой до 40 кг используется штамповка на гидравлических прессах. Крупногабаритные и тяжелые заготовки до 0 7000 мм, масса до 13 т изготавливаются свободной ковки на специализированных гидравлических прессах [20]. Предварительные операции обычно осуществляют, чтобы увеличить внешний диаметр и приблизить его к окончательному диаметру кольца. Последующая раскатка должна обеспечить необходимые геометрические размеры, а также механические и физические свойства.

Центрирующий

Главный валок Центрирующий Заготовка Нижний осевой валок валок

Рисунок 1.2. Схема раскатки

Обобщенная схема процесса раскатки может быть описана следующим образом. Подготовленную заготовку нагревают и размещают на рабочем столе стана. Затем оправка (внутренний валок) устанавливается в рабочее положение так, чтобы он оказалась в отверстии заготовки. Вращение заготовке сообщается от главного валка, в то время как оправка приводится во вращение силами трения, возникающими при контакте с деформируемым материалом [1]. Движение оправки по направлению к главному валку приводит к деформации материала, заключающейся в уменьшении толщины стенки и увеличении диаметра заготовки (Рисунок 1.2).

Радиально-осевая раскатка подразумевает возможность деформирования кольца в осевом направление, изменяя высоту кольца за счет пары конических осевых валков. В свою очередь можно обеспечить симметричное движение осевых валков, либо движение только одного. Осевые валки выполняют конической формы для согласования окружной скорости точек на торце кольца. Во время раскатки диаметр кольца будет увеличиваться и необходимо смещать осевые валки для предотвращения проскальзывания. Использование осевых валков позволяет более эффективно управлять течением металла и получать более сложные поперечные сечения. Другой вариант использования осевых валков - контроль размера кольца в осевом направление, при этом осевые валки не сближаются, а лишь препятствуют естественному увеличению высоты кольца. Раскатка колец определяется кинематическими зависимостями: линейной подачей оправки и осевых валков, угловыми скоростями главного и осевых валков, которые являются важнейшей частью всего процесса и определяют конечное качество кольца [6].

Повышение устойчивости течения металла при раскатке можно достичь за счет использования дополнительных боковых валков, центрирующих положение кольца на стане. Они устанавливаются симметрично по отношению к главному валку с двух сторон, а контакт с боковой поверхностью заготовки приводит их во вращение благодаря возникающим силам трения [21].

Сложность оформления поперечного сечения кольца определяется двумя факторами: это коэффициент суммарного обжатия, равный отношению площади

сечения полуфабриката к площади сечения раскатанного кольца и степень приближения полуфабриката к конечному сечению. В таком случае формирование глубоких и узких углублений, особенно у торца может быть затруднительным и их стоит избегать. Примеры сечений, которые можно получить на радиальных и радиально-осевых станах (Рисунок 1.3) [1,22].

Рисунок 1.3. Сечения колец, получаемые раскаткой [22] С другой стороны, Костышев В. А. предложил классифицировать номенклатуру профилей колец, используемых в авиационных двигателях на четыре группы по сложности изготовления, которые объединяются в 16 подгрупп (Рисунок 1.4) [23,24]:

1. кольца прямоугольные и незначительно отличающиеся от прямоугольных;

1.1. прямоугольные;

1.2. незначительно отличающиеся от прямоугольных;

1.3. конические;

2. кольца швеллерные с тонким высоким фланцем;

2.1. швеллерные с внутренними фланцами;

2.2. швеллерные с наружными фланцами;

2.3. Г - образные с наружными фланцами;

2.4. Г - образные с внутренними фланцами;

2.5. полутор с наружными фланцами;

2.6. полутор с внутренними фланцами;

3. кольца швеллерные и балочные с толстыми фланцами;

3.1. швеллерные с внутренними фланцами;

3.2. швеллерные с наружными фланцами;

3.3. балочные;

4. кольца тавровые;

4.1. тавровые с наружным фланцем;

4.2. тавровые с внутренним фланцем;

4.3. крестообразные;

4.4. спаренные тавровые с наружными фланцами;

4.5. спаренные тавровые с внутренними фланцами;

Рисунок 1.4. Классификация профилей колец Костышев В. А. утверждает, что представленные группы профилей в конструкции авиационного двигателя распространены в следующем процентном

соотношении: 1 - 40 %, 2 - 30%, 3 - 25 %, 4 - 5%. Представленные классификации весьма условны и способ изготовления зависит от конкретной конфигурации профиля, размеров и свойств материала. В рамках исследования делался акцент на кольцах с двухсторонним профилем, плоской торцевой поверхностью и постоянной высотой. К такой группе можно отнести кольца прямоугольного сечения, с двумя фланцами у торцов, с фланцем по середине сечения (Рисунок 1.5).

Рисунок 1.5. Исследуемые сечения колец Сложные формы колец можно получить, используя закрытую и полузакрытую раскатку (Рисунок 1.6). В этом случае используют полый наружный валок и не используются осевые валки [25]. Процесс раскатки останавливается, когда диаметр кольца достиг диаметра отверстия полого валка. В полузакрытой раскатке схема принципиально не отличается, отличие заключается в том, что обеспечивается удаление избыточного объема материла в канавку на торце кольца.

Start ofCRR

Рисунок 1.6. Закрытая раскатка В тоже время существуют исследования нестандартных типов раскаток, отличающихся от радиально-осевой или закрытой. Например, в исследование [26] демонстрируют раскатку гильзы из кольца, за счет уширения заготовки. В работе [27] описывается раскатка кольца переменной толщины. Stefan Guenther и Joachim

Seitz [28] показали результаты раскатки составного кольца, а в работе [29] продемонстрирована возможность получения кольца полигональной формы.

Такие схемы раскатки сложно реализовать на практике из-за конструкции кольцераскатных машин, высоких требований к кольцевым полуфабрикатам и повышенных энергетических затрат. Все это накладывает ограничения на диапазон размеров получаемых колец, максимальный внешний диаметр может быть до 150 мм. Обычно их используют при отсутствие альтернативного способа получения изделия. Широкое применение получили радиальные и радиально-осевые схемы раскатки [1].

1.2. Кинематические характеристики раскатки колец

Существуют две стандартные схемы раскатки [30], которые отличаются интенсивностью деформирования в радиальном и осевом направлении (Рисунок 1.7). Рассмотрим перемещение частиц материала из точки S в точку F для выпуклой траектории 2 и вогнутой 1 в точках А', А, В', В, С', С.

Начальное сечение Конечное сечение

Рисунок 1.7. Классические схемы раскатки Для каждой точки разложим вектор скорости на вертикальную и горизонтальную составляющие. В начальный момент времени на участках БВ и Б'В' материал деформируется интенсивнее по толщине кольца для траектории 1 и по высоте кольца для траектории 2, так как уа^ < уа> р и уаН > уа>н . Для середин

траекторий, точки В' и В, компоненты векторов скорости равны, уь^ = у^у и уьн = уь>к. После чего, на участках ВР и В'Р' характер деформирования меняется на противоположный, то есть для траектории 1 более интенсивное деформирование происходит по высоте кольца, а для траектории 2 по толщине. Соответственно компоненты скорости соотносятся следующим образом у^ > у^ и у~к < ус'к. Схему деформирования с вогнутой траекторией 1 часто использует для колец, у которых толщина кольца больше, чем высота, а с выпуклой траекторией 2 для колец с толщиной меньше, чем высота.

Существуют также альтернативные схемы раскатки [30], при которых уменьшение толщины кольца и изменение высоты происходит в разное время рассмотрим перемещение частиц материала из точки 5 в точку F (Рисунок 1.8).

Начальное сечение Конечное сечение Промежуточные сечения

Рисунок 1.8. Альтернативная схема раскатки Для участка БА частицы перемещаются таким образом, что толщина уменьшается, а высота увеличивается, в итоге получается сечение 1. Таким образом осевые валки не соприкасаются с кольцом и не препятствуют увеличению высоты. На участке АВ оправка отводится назад и кольцо деформируется только в осевом направлении, что приводит к увеличению толщины кольца, но уменьшению высоты, сечение 2. Далее на участке СВ осевые валки снова отводятся, а деформирование осуществляется оправкой, что приводит к характеру движения точек, как на участке АБ. Такие циклы повторяются пока не получится конечное

сечение. При такой схеме раскатки кольцо менее склонно к образованию дефекта «рыбий хвост», но настроить движения валков намного сложнее.

С другой стороны, существуют исследования, которые показывают, что при правильном подборе высоты полуфабриката для раскатки можно получить конечное изделие без дефектов формы и при этом улучшить энергетические параметры процесса, используя стандартные схемы раскатки. Так в исследовании, Ь. Оюг1ео, Е. СегеШ, С. 01агё1ш [31] показали, что уменьшение высоты полуфабриката снижает максимальную нагрузку на оправке и крутящий момент главного валка. В этом случае совершаемая полезная работа уменьшается для осевых валков, но увеличивается для оправки, так как с уменьшением высоты растет толщина полуфабриката по закону сохранения объема. Изменение высоты на 10 % может привести к изменению работы, производимой осевыми валками до 70 %, на оправку влияние не значительное и достигает 9 %. В итоге авторы делают вывод, что для более выгодной раскатки необходимо получать полуфабрикат с высотой равной высоте конечного изделия и использовать осевые валки только для контроля осевого размера без интенсивной деформации.

Перемещение частиц материала происходит за счет движения оправки и осевых валков, поэтому необходимо задать зависимости скорости валков от времени. В работах [30,32] утверждается, что значения скоростей должны гарантировать постоянную скорость роста внешнего диаметра, что обеспечивает стабильность протекания процесса раскатки. Поэтому по мере уменьшения площади поперечного сечения кольца в процессе раскатки требуется соответствующее снижение скорости подачи оправки и осевых валков.

На практике зависимость скорости подачи оправки от времени разделяют на три этапа (Рисунок 1.9). Первый начальный этап параметризируется линейной функцией и соответствует внедрению валка в материал и выходом на определенную скорость роста диаметра, при этом размеры кольца изменяются незначительно. На втором этапе происходит интенсивное изменение высоты и толщины кольца, а скорость подачи оправки уменьшается, чтобы поддерживать постоянную скорость роста диаметра, обычно такой этап параметризируют

квадратичной функцией. Также иногда добавляют третий этап - небольшой промежуток времени в конце раскатки, когда скорость поддерживается на постоянном уровне для калибровки окончательных размеров кольца. При этом должны выполняться условие неразрывности скорости между этапами в моменты времени и Ь2.

ш

^г(Га)

/а(0

1 2 3

("о t

Рисунок 1.9. Формализация скорости подачи оправки В свою очередь, зависимость скорости роста диаметра кольца (Рисунок 1.10) характеризуется 4-мя стадиями. Первая начальная стадия состоит в внедрении оправки в материал и постепенном увеличении скорости до целевого значения уПБ. Вторая стадия соответствует постоянной скорости роста диаметра и обеспечивает стабильную раскатку с максимальной скоростью. Третья переходная стадия необходима для постепенного уменьшения скорости для избегания инерции и достижения четвертой стадии, на которой происходит калибровка размеров кольца на небольшой скорости уОР. На практике количество и форма стадий может отличаться, например, может не быть выраженной постоянной стадии.

Рисунок 1.10. Этапы изменения скорости роста диаметра

1.3. Дефекты

Технологический процесс раскатки сопряжен с возникновением дефектов двух категорий: нарушения геометрии готового изделия и дефекты, обусловленные изменением свойств исходного материала. К первой группе относятся такие отклонения, как потеря округлой формы (овальность), конусность, «рыбий хвост», искривление горизонтальной плоскости кольца, формирование полигонального контура, неполное заполнение профиля валков, а также потеря устойчивости заготовки (Рисунок 1.11). Дефекты, связанные со свойствами, показывают, что готовое изделие не обладает необходимым пределом прочности, ударной вязкостью, микроструктурой и макроструктурой или другими свойствами.

где

Рисунок 1.11. Дефекты при раскатке колец: а) отклонение от округлости, б) полигональная форма, в) потеря устойчивости, г) «рыбий хвост», д) отклонение от плоскостности, е) конусность Возникновение геометрических дефектов при раскатке обусловлено рядом технологических факторов. Овальность формируется в результате различий в скоростях вращения валков и заготовки, а также несбалансированной подачи оправки, осевых и центрирующих валков. Конусность изделия преимущественно зависит от точности изготовления отверстия в исходной заготовке и соотношения ее высоты к толщине стенки. Нарушение плоскостности и образование дефекта

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Евдокимов Данила Валериевич, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кольцераскатка в производстве деталей машиностроения / В.Е. Антонюк [и др.]. Минск: Белорусская навука, 2013. 188 с.

2. Ковка и штамповка. Справочник: в 4 т. Т. 2. Горячая объемная штамповка / Е.И. Семенов [и др.]. Москва: Машиностроение, 1985. 592 с.

3. Белокуров О.А. Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением: дис. ...канд. техн. наук. Москва. 2004. 204 с.

4. Eruc E., Shivpuri R. A summary of ring rolling technology—I. Recent trends in machines, processes and production lines // Int. J. Mach. Tools Manuf. 1992. Vol. 32, № 3. P. 379-398.

5. Eruc E., Shivpuri P. A summary of ring rolling technology—II. Recent trends in process modeling, simulation, planning, and control // Int. J. Mach. Tools Manuf. 1992. Vol. 32, № 3. P. 399-413.

6. Алимов А.И. Совершенствование технологии изготовления колец из титанового сплава ВТ6 путем определения рациональных режимов деформирования: дис. .канд. техн. наук. Москва. 2017. 160 с.

7. Effects of initial forming temperature on primary alpha evolution during radialaxial ring rolling for TA15 titanium alloy / S. Zhu[et al.] // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 274-279.

8. Головкин С.А. Повышение размерной точности штамповок лопаток компрессора ГТД из титанового сплава ВТ6 и стойкости штампового инструмента за счет совершенствования технологического процесса штамповки: дис. .канд. техн. наук. Рыбинск. 2020. 144 с.

9. Mwema F.M., Obiko J. Effect of punch force on the upsetting deformation process using three- dimensional finite element analysis // J. Phys. Conf. Ser. 2019. № 3. P. 10 - 11.

10. Cardiff P., Tukovic Z., De Jaeger P. A lagrangian cell-centred finite volume method for metal forming simulation // Int. J. Numer. Methods Eng. 2016. Vol. 109, № 13. P. 35.

11. Анпилогов Д. И. Тестирование упрощенной модификации прямого метода граничных элементов // Вестник двигателестроения. 2015. № 1. С. 31-35.

12. Вовченко А. В. Гранично-элементное определение условий равномерного расперделения деформации в поковках, получаемых кузнечной протяжкой радиально-вырезными бойками // Вестник ДГТУ. 2012. Т. 4. С. 46-54.

13. Сидоров Д. А. Метод дискретизации в задачах математического моделирования системы // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2008. Т. 4, № 3. С. 7.

14. Тутышкин Н.Д., Ха В.Х. Моделирование технологических параметров процесса холодного обратного выдавливания. // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Т. 5, № 3. С. 114-118.

15. Нгуен К.М., Шелевая Д.Р. Расчет статического деформирования осесимметричных оболочек вращения по дифференциальной модели. // Вестник ПНИПУ. Механика. 2024. № 1. С. 75-95.

16. Ханкишиев З., Исмаилзаде Ш. Решение методом конечных разностей одной задачи с интегральными условиями для уравнения гипербалического типа. // Endless Light Sci. 2022. Т. 38, № 4. С. 1225-1227.

17. Федотов В.П., Спевак Л.Ф., Нефедова О.А. Моделирование процессов упругопластического деформирования модифицированным методом граничных элементов // Программные продукты и системы. 2013. Т. 4. С. 253-256.

18. Программное обеспечение для визуализации результатов гранично-элементного моделирования / А.А. Белов [и др.] // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2009. Т. 8. С. 115-122.

19. Блинов В.А. Совместное использование метода граничных элементов и нелокальных критериев разрушения // Омский научный вестник. 2015. Т. 4, № 3. С. 349-352.

20. Батяев Д.В. Разработка высокоэффективной ресурсосберегающей технологии производства колец из жаропрочных сплавов на основе исследований процесса раскатки заготовок: дис. .канд. техн. наук. Москва.

2013. 170 с.

21. Motion control of guide rolls in intelligent simulation for profiled ring rolling process / X. Li [et al.] // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 97-104.

22. Michl D., Sydow B., Bambach M. Ring rolling of pre-forms made by wire-arc additive manufacturing // Procedia Manuf. 2020. Vol. 47. P. 342-348.

23. Костышев В.А., Шитарев И.. Раскатка колец. Самара: СГАУ, 2000. 208 с.

24. Арышенский Е.В. Разработка методики расчета накопленной деформации при горячей раскатке колец ГТД с учетом междеформационных пауз: дис. .канд. техн. наук. Самара. 2009. 136 с.

25. An innovative constraining ring rolling process for manufacturing conical rings with thin sterna and high ribs / D. Tian [et al.] // Chinese Journal of Aeronautics. 2022. Vol. 35, № 8. P. 324-339.

26. A new cylindrical ring rolling technology for manufacturing thin-walled cylindrical ring / X. Han [et al.] // International Journal of Mechanical Sciences.

2014. Vol. 81. P. 95-108.

27. Ring rolling with variable wall thickness / C.J. Cleaver [et al.] // CIRP Annals -Manufacturing Technology. 2016. Vol. 65, № 1. P. 281-284.

28. Investigation of a composite ring rolling process considering bonding behaviour in FEM and experiment / S. Guenther [et al.] // Procedia Engineering. 2017. Vol. 207. P. 1236-1241.

29. Han X., Hua L., Yang S. A novel polygonal ring rolling method // J. Manuf. Process. 2020. Vol. 59. P. 389-402.

30. Томило В. А., Левкович В. В. Современные технологии изготовления крупногабаритных кольцевых заготовок // Литье и Металлургия. 2012. Т. 3, № 66. С. 110-114.

31. Giorleo L., Ceretti E., Giardini C. Energy consumption reduction in ring rolling processes: A FEM analysis // Int. J. Mech. Sci. 2013. Vol. 74. P. 55-64.

32. Quantitative design methodology for flat ring rolling process / W. Xu [et al.] // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 280-285.

33. Research on dynamic measurement of hot ring rolling dimension based on machine vision / X. Zhihao [et al.] // IFAC-PapersOnLine. 2022. Vol. 55, № 3. P. 125-130

34. Husmann S., Kuhlenkotter B. Investigation for an automated avoidance of ring climbing in radial-axial ring rolling // Procedia Eng. 2017. Vol. 207. P. 1242-1247.

35. Евдокимов Д. В. Исследование способа оценки отклонения от округлости кольца во время раскатки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2024. № 7. С. 11-15.

36. Effects of axial rolls motions on radial-axial rolling process for large-scale alloy steel ring with 3D coupled thermo-mechanical FEA / G. Zhou [et al.] // International Journal of Mechanical Sciences. 2012. Vol. 59, № 1. P. 1-7.

37. Sun Z., Yang H., Ou X. Thermo-mechanical coupled analysis of hot ring rolling process // Trans. Nonferrous Met. Soc. China (English Ed.). 2008. Vol. 18, № 5. P. 1216-1222.

38. 3D Coupled thermo-mechanical FE analysis of effect of process parameters in ring rolling process / V. Phalke [et al.] // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2019. Vol. 17, № 2. P. 24-31.

39. Giorleo L., Ceretti E., Giardini C. Milling curves influence in ring rolling processes // Key Eng. Mater. 2014. Vol. 622-623. P. 956-963.

40. Giorleo L., Ceretti E., Giardini C. Investigation of the fishtail defect in ring rolling by a FEM approach // Proc. NAMRI/SME. 2012. Vol. 40. P. 104-111.

41. Anjami N., Basti A. Investigation of rolls size effects on hot ring rolling process by coupled thermo-mechanical 3D-FEA // J. Mater. Process. Technol. 2010. Vol. 210, № 10. P. 1364-1377.

42. Influence of ring growth rate on damage development in hot ring rolling / C. Wang [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 227. P. 268-280.

43. Influence of feed rate on damage development in hot ring rolling / C. Wang [et al.] // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 292-297.

44. Zayadi H., Rahmatabadi D. Investigation of cavity filling in profile ring rolling process for T-shape ring // Mater. Des. Appl. 2021. Vol. 235, №№ 11. P. 2505-2515.

45. Development of L-sectioned ring for construction machines by profile ring rolling process / M. Park [et al.] // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 2016. Vol. 9. P. 233-240.

46. Qian D., Deng J., He S. Precision rolling methods for groove-section ring based on different contact and feed mode // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2018. Vol. 16. P. 3953-3968.

47. Sun Z., He Y., Ou X. Effects of process parameters on microstructural evolution during hot ring rolling of AISI 5140 steel // Comput. Mater. Sci. 2010. Vol. 49, № 1. P. 134-142.

48. Hua L., Shao J. Effects of engineering rolling curve on recrystallization evolution during hot rolling of super large alloy steel ring // Procedia Manuf. 2018. Vol. 15. P. 72-80.

49. Zhou G., Hua L., Qian D. 3D coupled thermo-mechanical FE analysis of roll size effects on the radial-axial ring rolling process // Comput. Mater. Sci. 2011. Vol. 50, № 3. P. 911-924.

50. Berti G. A., Quagliato L., Monti M. Set-up of radial-axial ring rolling process: Process worksheet and ring geometry expansion prediction // Int. J. Mech. Sci. 2015. Vol. 99. P. 58-71.

51. A 3D-FEM of adaptive movement control of guide and conical rolls in ring rolling process / W.F. Peng [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 92, № 9-12. P. 3287-3298.

52. Driver roll speed influence in ring rolling process / G. Allegri [et al.] // Procedia Engineering. 2017. Vol. 207. P. 1230-1235.

53. Intelligent simulation for real-timely force-controlled radial-axial rolling process of supersized aluminium alloy rings / L. Liang [et al.] // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 105-112.

54. Towards an intelligent FE simulation for real-time temperature-controlled radialaxial ring rolling process / L. Liang [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. 2019. Vol. 48. P. 1-11.

55. Optimization on cooperative feed strategy for radial-axial ring rolling process of Inco718 alloy by RSM and FEM / X. Zhu [et al.] // Chinese Journal of Aeronautics. 2016. Vol. 29, № 3. P. 831-842.

56. Feed curves for controlling ring rolling stability in large-scale flat ring rolling process / D. Xie [et al.] // Materials. 2023. Vol. 16, № 9. P. 1-14.

57. Effect of drive roll rotation speed on ring rolling process / J. Zhou [et al.] // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 189-193. P. 2586-2592.

58. Altinbalik T., Çan Y. An upper bound analysis and determination of the barrelling profile in upsetting // Int. J. Mech. Sci. 2011. Vol. 18. P. 416-424

59. Cai S., Wang Z. An analysis for three-dimensional upset forging of elliptical disks and rings based on the upper-bound method // Int. J. Mech. Sci. 2020. Vol. 183. P. 605-610.

60. Hou J., Stfihlberg U., Keife H. Bulging and folding-over in plane-strain upset forging // J. Mater. Process. Technol. 1992. Vol. 35. P. 199-212.

61. Dixit U.S. Modeling of metal forming and machining process by finite element and soft computing methods. London UK, 2008. 589 p.

62. Segal V. Modes and processes of severe plastic deformation // Materials (Basel). 2018. Vol. 11, №. 7. P. 1175.

63. A new severe plastic deformation method by repetitive extrusion and upsetting / L. Zaharia [et al.] // Materials Science and Engineering A. 2014. Vol. 595. P. 135- 142.

64. Slip line model for forces estimation in the radial-axial ring rolling process / L. Quagliato [et al.] // International Journal of Mechanical Sciences. 2018. Vol. 138-139. P. 17-33.

65. Грешнов В. М., Пятаева И. В., Сидоров И. В. Физико-математическая теория пластичности и ползучести металлов // Вестник УГАТУ. 2007. Т. 6, № 24. С. 143-153.

66. Quagliato L., Berti G. A. Mathematical definition of the 3D strain field of the ring in the radial-axial ring rolling process // Int. J. Mech. Sci. 2016. Vol. 116. P. 746- 759.

67. Finite analysis of the ring rolling process with integrated closed-loop control / V. Jenkouk [et al.] // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2012. Vol. 61, № 1. P. 267-270.

68. Kim K. H., Suk H. G., Huh M. Y. Development of the profile ring rolling process for large slewing rings of alloy steels // J. Mater. Process. Technol. 2007. Vol. 188. P. 730-733.

69. Banerjee P., Hui N. B. Finite element modeling of ring rolling process // Mater. Today: Proc. 2019. Vol. 11. P. 843-848.

70. Research on the influence of material properties on cold ring rolling processes by 3D-FE numerical simulation / H. Yang [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. 2006. Vol. 177. P. 634-638.

71. Analysis and homogenization of residual stress in aerospace ring rolling process of 2219 aluminum alloy using thermal stress relief method / Q. Wu [et al.] // International Journal of Mechanical Sciences. 2019. Vol. 157-158. P. 111-118.

72. Han X., Hua L. Effect of friction on combined radial and axial ring rolling process // Tribol. Int. 2014. Vol. 73. P. 117-127.

73. Analysis of defects in L-section profile ring rolling / I.Y. Oh [et al.] // Procedia Manufacturing. 2018. Vol. 15. P. 81-88.

74. Moon H. K., Lee M. C., Joun M. S. Predicting polygonal-shaped defects during hot ring rolling using a rigid-viscoplastic finite element method // Int. J. Mech. Sci. 2008. Vol. 50. P. 306-314.

75. Cleaver C. J., Allwood J. M. Curvature development in ring rolling // J. Mater. Process. Technol. 2019. Vol. 267. P. 316-337.

76. Hua L., Pan L. B., Lan J. Researches on the ring stiffness condition in radial-axial ring rolling // J. Mater. Process. Technol. 2008. Vol. 205, № 1-3. P. 2570-2575.

77. Li X., Guo L. G., Wang F. On a plastic instability criterion for ultra-large radialaxial ring rolling process with four guide rolls // Chin. J. Aeronaut. 2022. Vol. 35, № 6. P. 391-406.

78. Hua L., Deng J. X. Modeling and application of ring stiffness condition for radialaxial ring rolling // Int. J. Mach. Tools Manuf. 2016. Vol. 110. P. 66-79.

79. Qian D. S., Zhang Z. W., Hua L. An advanced manufacturing method for thick-wall and deep-groove ring - Combined ring rolling // J. Mater. Process. Technol. 2013. Vol. 213, № 8. P. 1258-1267.

80. Han X. H., Hua L. Plastic deformation behaviors and mechanical properties of rolled rings of 20CrMnTi alloy in combined radial and axial ring rolling // Mater. Des. 2014. Vol. 58. P. 508-517.

81. On a precision forming criterion for groove-section profiled ring rolling process / L. Liang [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. 2021. Vol. 296. P. 117- 207.

82. Meng W., Zhao G. Q. Effects of key simulation parameters on conical ring rolling process // Procedia Eng. 2014. Vol. 81. P. 286-291.

83. Cleaver C., Allwood J. Incremental profile ring rolling with axial and circumferential constraints // CIRP Ann. - Manuf. Technol. 2017. Vol. 66, №2 1. P. 285-288.

84. Cleaver C. J., Allwood J. M. Incremental ring rolling to create conical profile rings // Procedia Eng. 2017. Vol. 207. P. 1248-1253.

85. Evaluation methods and coupled optimization at macro- and micro-scales for profiled ring rolling of Inconel718 alloy / X. Zhu [et al.] // Materials (Basel). 2024. Vol. 17, № 18. P. 348-362.

86. Qian D., Pan Y. 3D coupled macro-microscopic finite element modelling and simulation for combined blank-forging and rolling process of alloy steel large ring // Comput. Mater. Sci. 2013. Vol. 70. P. 24-36.

87. Shi Z., Shi L., Cheng S. Influence of diameter increase speed on diameter-axial rolling of large 40Cr13 stainless steel ring // J. Phys. Conf. Ser. 2023. Vol. 2557, № 1. P. 1- 7.

88. Complete modeling and parameter optimization for virtual ring rolling / Z.W. Wang [et al.] // International Journal of Mechanical Sciences. 2010. Vol. 52, № 10. P. 1325- 1333.

89. Numerical simulation of intelligent fuzzy closed-loop control method for radialaxial ring rolling process of super-large rings / K. Zhang [et al.] // Materials (Basel). 2022. Vol. 15, № 14. P. 1-24.

90. Optimization and simulation of machining parameters in radial-axial ring rolling process / S. Tang [et al.] // International Journal of Computational Intelligence Systems. 2011. Vol. 4, № 3. P. 337-344.

91. Numerical modelling of the multi-stage production process of large-size rings rolling for the shipbuilding industry including analysis of internal discontinuities / L. Lisiecki [et al.] // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 50. P. 168-172.

92. Xiaotao G., Fan Y. Research of PEEQ for conical ring with outer steps ring rolling // Phys. Procedia. 2012. Vol. 25. P. 257-261.

93. Feed speed design and optimization in radial-axial ring rolling process by FEM / S. Liu [et al.] // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 421. P. 513-521.

94. Rolling paths design assisted by target-temperature driven intelligent FE simulation of radial-axial ring rolling / X. Li [et al.] // Manufacturing Review. 2019. Vol. 6, № 20. P. 1-17.

95. Alimov A., Evdokimov D., Evsyukov S. Temperature and strain rate dependent friction model for hot forming of Ti-6Al-4V titanium alloy // Mater. Process. 2019. Vol. 19, № 5. P. 1994-1997.

96. Kobayashi S., Oh S., Altan T. Metal forming and the finite element method. New York.: Oxford University Press Inc., 1989. 377 p.

97. Bontcheva N., Petzov G. Microstructure evolution during metal forming processes // Comput. Mater. Sci. 2003. Vol. 28, № 3. P. 563-573.

98. Полев В. Ф., Зиновьев В. Е., Коршунов И. Г. Температуропроводность титановых сплавов в твердом и жидком состояниях // Теплофизика высоких температур. 1985. Т. 5. С. 890-893.

99. Mills K. C. Recommended values of thermophysical properties for selected commercial alloys. Cambridge UK.: Woodhead Publishing Limited, 2002. 244 p.

100. Bros H., Michel M., Castanet R. Enthalpy and heat capacity of titanium based alloys // J. Therm. Anal. Calorim. 1994. Vol. 41. P. 7-24.

101. Yang J. Experimental investigation and 3D finite element prediction of the heat affected zone during laser assisted machining of Ti6Al4V alloy // J. Mater. Process. Technol. 2010. Vol. 210, № 15. P. 2215-2222.

102. Coppa P., Consorti A. Normal emissivity of samples surrounded by surfaces at diverse temperatures // Measurement. 2005. Vol. 38. P. 124-131.

103. Евдокимов Д. В. Исследование влияния кинематических параметров валков на качество раскатки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2024. № 2. С. 23-28.

104. Андрианов И. К., Чепурнова Е. К. Математическая модель условной оптимизации давления в системе обнаружения трещин лопаток газовых турбин // Математическое моделирование и численные методы. 2024. № 2. С. 3-16.

105. Макарова И. Л., Игнатенко А. М. Некоторые особенности задачи нелинейной оптимизации // Int. J. Humanit. Nat. Sci. 2024. Т. 8, № 95. С. 219-227.

106. Сапарова Г. Б. Метод обратных вычислений для задач оптимизации // Вестник Ошского Государственного Университета Матемтика. Физика. Техника. 2024. Т. 4, № 1. С. 179-184.

107. Маслий В. А. Обзор меметических и мульти-меметических методов глобальной оптимизации // Int. J. Humanit. Nat. Sci. 2024. Т. 88, № 1-3. С. 102- 111.

108. Ватульян А. О., Нестеров С. А. Некоторые аналитические решения в задачах оптимизации переменного коэффициента теплопроводности // Владикавказский математический журнал. 2024. Т. 26, № 3. С. 33-46.

109. Мочалин А. Е. Выбор оптимального числа поколений в генетических алгоритмах с бинарно-вещественным кодированием решений // Технологический аудит и резервы производства. 2015. Т. 25, № 5/2. С. 40-45.

110. Андрианова А. А. Применение удовлетворительной аппроксимации допустимого множества при решении задач оптимизации // Ученые записки казанского университета. 2012. Т. 154, № 3. С. 190-201.

111. Тлибеков А. Х. Сравнительный анализ методов свертывания критериев оптимальности в задачах многокритериальной оптимизации // Математическое моделирование и численные методы. 2024. №2 2. С. 112-125.

112. Пипия Г. Т., Черненькая Л. В. Особенности построения области Парето в задачах двухуровневой оптимизации // Системный анализ в проектировании и управлении. 2024. № 1. С. 183-187.

113. Илющин П. А., Наумченко В. П., Пикунов Д. Г. Анализ системы амортизации инерциального прибора как решение задачи многокритериальной оптимизации // Труды МФТИ. 2024. Т. 16. С. 105-117.

114. Черноруцкий И. Градиентные методы оптимизации больших систем // Научно-технические ведомости СПбГПУ 4. Моделирование вычислительных, телекоммуникационных, управляющих и социально-экономических систем. 2014. № 4. С. 47-56.

115. Воробьев И. В., Гришина Л. С. Сравнительный анализ модификаций метода стохастического градиента при решении задачи регрессии // Шаг в науку. 2021. № 4. С. 46-51.

116. Топологическая оптимизация элементов конструкций с учетом структурной неоднородности материала с использованием градиентного метода / В.А. Левин [и др.] // Чебышевский сборник. 2022. Т. 4, № 23. С. 308-326.

117. Землянский А. В., Штыков Г. А. Программная реализация метода имитации отжига и анализ его эффективности // Вестник Пензенского Государственного Университета. 2017. № 4. С. 76-80.

118. Применение метода Нелдера-Мида для оптимизации выбора констант модели Лихачева-Волкова / А.М. Иванов [и др.] // Вестник СПбГУ. Математика. Механика. Астрономия. 2022. Т. 9, № 4. С. 693-704.

119. Машкова Е. Г., Зуев М. И. Метод деления отрезка пополам при решении задач на нахождение экстремума // Наука и современность. Технические науки. 2017. № 50. С. 80-84.

120. Коднянко В. А. Оптимизация унимодальных функций методом параболического предикатора // Вестник АГТУ. Сер. Управление, вычислительная техника и информатика. 2018. № 3. С. 101-108.

121. Kyriakidis L., Mendez M. A., Bahr M. A hybrid algorithm based on bayesian optimization and Interior point optimizer for optimal operation of energy conversion systems // Energy. 2024. Vol. 312. P. 1-10.

122. Mahboubi N., Xie J., Huang B. Point-by-point transfer learning for Bayesian optimization: An accelerated search strategy // Comput. Chem. Eng. 2024. Vol. 194. P. 1-12.

123. Многопараметрическая оптимизация конструкции лопасти несущего винта вертолета с управляемой геометрией / А.Н. Аношкин [и др.] // Вестник ПНИПУ. Механика. 2024. № 3. С. 5-16.

124. Development of aluminum oxide slurries for additive manufacturing by bayesian optimization / J. Schubert [et al.] // Open Ceramics. 2024. Vol. 20. P. 1-8.

125. Human-in-the-loop multi-objective bayesian optimization for directed energy deposition with in-situ monitoring / J. Sousa [et al.] // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2025. Vol. 92. P. 1-22.

126. Optimal gait design for a soft quadruped robot via multi-fidelity Bayesian optimization / K. Tan [et al.] // Applied Soft Computing. 2024. Vol. 169. P. 5-12.

127. Paulson J. A., Tsay C. Bayesian optimization as a flexible and efficient design framework for sustainable process systems // Curr. Opin. Green Sustain. Chem. 2025. Vol. 51. P. 1-7.

128. Maximizing steel slice defect detection: Integrating ResNet101 deep features with SVM via Bayesian optimization / P. Sethy [et al.] // Systems and Soft Computing. 2024. Vol. 6. P. 1-10.

129. Maximum a posteriori estimation for linear structural dynamics models using Bayesian optimization with rational polynomial chaos expansions /

F. Schneider [et al.] // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2024. Vol. 432. P. 2-7.

130. Savage T., Chanona E. Human-algorithm collaborative bayesian optimization for engineering systems // Comput. Chem. Eng. 2024. Vol. 189. P 1-16.

131. Teodorescu C. S., West A., Lennox B. Bayesian optimization with embedded stochastic functionality for enhanced robotic obstacle avoidance // Control Eng. Pract. 2025. Vol. 154. P. 106-141.

132. Uribe-Guerra G. D., Munera-Ramirez D. A., Arias-Londono J. D. Feed formulation using multi-objective bayesian optimization // Comput. Electron. Agric. 2024. Vol. 224. P 109-173.

133. Armesto L., Pitarch J. L., Sala A. Acquisition function choice in bayesian optimization via partially observable markov decision process // IFAC-PapersOnLine. 2023. Vol. 56, № 2. P. 1572-1577.

134. Accelerating material discovery with a threshold-driven hybrid acquisition policy-based bayesian optimization / A. Shoyeb [et al.] // Manufacturing Letters. 2024. Vol. 41. P. 1300-1311.

134

ПРИЛОЖЕНИЕ

П. 1

Рисунок П.1. Скорость подачи оправки для первого перехода технологии №1

Время, с

Рисунок П.2. Погрешность расчета скорости роста диаметра для первого перехода

технологии №1

Рисунок П.3. Погрешность расчета внешнего диаметра для первого перехода

технологии №1

О Ъ 10 10 1Ь

Время, с

Рисунок П.4. Погрешность расчета толщины кольца для первого перехода

технологии №1

О 5 10 И 20 25

Время, с

Рисунок П.5. Погрешность расчета силы на оправке для первого перехода

технологии №1

О 20 40 6С 80

Время, с

Рисунок П.6. Скорость подачи оправки для второго перехода технологии №1

Время, с

Рисунок П.7. Погрешность расчета скорости роста диаметра для второго перехода

технологии №1

Время, с

Рисунок П.8. Погрешность расчета внешнего диаметра для второго перехода

технологии №1

Рисунок П.9. Погрешность расчета толщины кольца для второго перехода

технологии №1

Рисунок П. 10. Погрешность расчета силы на оправке для второго перехода

технологии №1

Время, с

Рисунок П.11. Скорость подачи оправки для первого перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П.12. Погрешность расчета скорости роста диаметра для первого

перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П.13. Погрешность расчета внешнего диаметра кольца для первого

перехода технологии №2

Рисунок П.14. Погрешность расчета толщины кольца для первого перехода

технологии №2

Время, с

Рисунок П.15. Погрешность расчета силы на оправке для первого перехода

технологии №2

Рисунок П.16. Скорость подачи оправки для второго перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П. 17. Погрешность расчета скорости роста диаметра для второго

перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П.18. Погрешность расчета внешнего диаметра для второго перехода

технологии №2

Время, с

Рисунок П.19. Погрешность расчета толщины кольца для второго перехода

технологии №2

Е

£

и о*

ей

а с о

(С Щ

(С

г

а и

54 ■

02

- Эксперимент

- Моделирование

/лУ/

20

40

ни

80

100

Время, с

Рисунок П.20. Погрешность расчета силы на оправке для второго перехода

технологии №2

Рисунок П.21. Скорость подачи оправки для третьего перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П.22. Погрешность расчета скорости роста диаметра для третьего

перехода технологии №2

Время, с

Рисунок П.23. Погрешность расчета внешнего диаметра для третьего перехода

технологии №2

Время, с

Рисунок П.24. Погрешность расчета толщины кольца для третьего перехода

технологии №2

Время, с

Рисунок П.25. Погрешность расчета силы на оправке для третьего перехода

технологии №2

Рисунок П.26. Влияние ускорения оправки а на параметры раскатки для внешнего

диаметра 600 мм

Рисунок П.27. Влияние ускорения оправки а на параметры раскатки для внешнего

диаметра 610 мм

Рисунок П.28. Влияние ускорения оправки а на параметры раскатки для внешнего

диаметра 625 мм

Рисунок П.29. Влияние ускорения оправки а на параметры раскатки для внешнего

диаметра 650 мм

Рисунок П.30. Влияние ускорения оправки а на параметры раскатки для внешнего

диаметра 700 мм

П. 2

Исходные данные

^ = (а;, рЛ

р = (D,Гo.5,ст(D),F,Гo.o5,Гo.95,Wo,Яo,P/Po,5/D,5/Я}

51 = {0.5, 700, 937, 1.6, 0.97, 879, 942, 97, 180, 1, 0.14, 0.54}

52 = {0.25, 700, 937, 1.6, 0.97, 879, 942, 97, 180, 1, 0.14, 0.54}

53 = {-0.2, 700, 937, 1.6, 0.97, 879, 942, 97, 180, 1, 0.14, 0.54} 5р = (-0.4, 700, 937, 1.6, 0.97, 879, 942, 97, 180, 1, 0.14, 0.54} С = 37; С2 = 21; С3 = 14; = ?

Гауссовский процесс. Построение п-мерного нормального распределения

<5;, 5;) = ^(а;-а;)2 + (0;-0;)2+ ... + (Р;/Рш-Р;/Р;о)2

ку = о/ехр ( -

С (51)

С^)

^з)

2/2

( 0

N(0,^) = N1 0 ,

V 0

, где с^ = 1.53; I = 0.75

кц ^12 ^13

к21 к22 к23

к31 к32 к33

¿(51, 52) = 0.0625 кЙВр(51, 52) = 1.532ехр ( -

р(

37 21 14

= N(0,^) = N

0.06252 2 х 0.752

= 2.21

2.34 2.21 1.51 2.21 2.34 1.95 1.51 1.95 2.34

Добавление переменной в нормальное распределение

С(51>

С^)

С(5з)

= N

11 к12 к13 к1 р

21 к22 к23 к2р

31 к32 к33 к3р

р1 кр2 кр3 Ъ "-рр ] )

Расчет условного мат. ожидания и дисперсии

к11 к12 к13 к1р С(51)"

К = к21 к22 к23 ; Кхр к2р = С^)

к31 к32 к33 кзр. С(*з)-

С^)

С(5з)

= N1

К =

в =

0 2.34

0 2.21

0 1.51

0 1.14

2.34 2.21 1.51

2.21 2.34 1.95

1.51 1.95 2.34

37 21 14

Кр = [1.14, 1.61, 2.26]

2.21 2.34 1.95 1.61

1.51 1.95 2.34 2.26

1.14 1.61 2.26 2.34

С(5р) = = К£рК

= = к

>-рр

Кхр К Кхр

К-1 =

11.45 -15.36 5.42 -1 5.36 22.02 -8.46 5.42 -8.46 3.98

С(5р) = ^Ср|С = КЖрК-1С = 19.1

о(5р) = 2С„|С = крр

К£рК 1^жр = °.°2

Выбор следующего значения ускорения

= - ^(а£,р;) + /М^Ю = -Мср|с + £%|с а = аг^шах(УСВ(5;))

Расчет иСВ для диапазона ускорений

УСЯ^) = -19.08 а = -0.05 мм/с2

2

р

р

р

р

а, мм/с2 -0.5 -0.45 -0.05 0 0.05 0.45 0.5

исв -22.18 -20.63 - 12.8 -13.16 -13.91 -33.43 -37

Форма №2840-Вз-А 15-2

пут

ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «КОРПОРАЦИЯ ВСМПО-АВИСМА»

о I. 09. 2025

Акт

Об использовании результатов диссертационной работы аспиранта кафедры МТ6 «Технологии обработки давлением» МГТУ им. Н.Э. Баумана Евдокимова Данилы Валериевича

Настоящий акт составлен в том, что результаты диссертационной работы Евдокимова Д.В. использованы при производстве профильных колец методом радиально-осевой раскатки в условиях ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА». Автором рассмотрены зависимости влияния скорости подачи оправки на геометрические и физические характеристики колец на разных этапах раскатки, разработана математическая модель управления скоростью подачи оправки стана, учитывающая формирование профиля кольца, стабильность протекания процесса и возможный перегрев материала.

Предложенная методика может быть использована при составлении графика скорости роста кольца в зависимости от оптимальной подачи оправки, с целью дальнейшего моделирования в программных комплексах ОРогт, 0ЕР011М, а также для настройки основных технологических параметров в программном обеспечении кольцераскатного стана.

Директор по науке и технологии - началь ВСМПО

Заместитель директора по обработке мет О давлением и термообработке - главный к

Заместитель главного кузнеца по кольцераска! производству

Инженер-технолог 1 категории по кольцераскаткному производству

М.О. Ледер

В.А. Кропотов^, ,

Д.С. Калинин И.С. Тарасов