Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла

Соснин, Александр Александрович

Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

Соснин, Александр Александрович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Комсомольск-на-Амуре МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла»

Автореферат диссертации на тему "Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла"

На правах рукописи

005053771

СОСНИН Александр Александрович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА

01.02.04 — механика деформируемого твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 5 ОПТ 2012

Комсомольск-на-Амуре - 2012

005053771

Рабата выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИМиМ ДВО РАН)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, Одиноков Валерий Иванович.

Научный консультант: доктор технических наук, доцент

Черномас Вадим Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры

«Машины и технологии обработки материалов давлением» Южно-Уральского государственного университета Каплунов Борис Григорьевич (г. Челябинск)

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология самолетостроения» Комсо-мольского-на-амуре государственного технического университета Феоктистов Сергей Иванович (г. Комсомольск-на-Амуре)

Ведущая организация: Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс

Больших систем машин» УРО РАН (г. Екатеринбург)

Защита состоится 24 октября 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.092.02 в ФГБОУ ВПО «КнАГТУ» по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, факс (4217) 53-61-50, E-mail: dis@knastu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Комсомоль-ский-на-Амуре государственный технический университет»

Автореферат разослан «21» сентября 2012 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.092.02 ргч

доктор физико-математических наук, доцент , Г.С. Лейзерович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В настоящее время возрастает роль моделирования сложных технологических процессов, которое позволяет значительно упростить и уменьшить объем экспериментальных исследований и опытно-конструкторских работ, необходимых для их разработки. При получении металлоизделий с применением установки горизонтального литья и деформации металла (УГЛДМ) реализуется совмещенный металлургический процесс, при котором в подвижном составном кристаллизаторе материал металлоизделия одновременно кристаллизуется и деформируется. Известно, что для реализации устойчивого процесса получения металлоизделий на УГЛДМ определяющее значение имеет четкое соблюдение требуемых температурных режимов, обеспечивающих наиболее благоприятные условия пластического деформирования материала металлоизделия. Эти условия определяются конструктивными параметрами металлоизделия и инструмента (подвижных частей кристаллизатора УГЛДМ), а также теплофизическими, физико-механическими и технологическими свойствами материалов металлоизделия и инструмента. Определение требуемых температурных режимов процесса и оценка их влияния на напряженно-деформированное состояние формирующегося металлоизделия и инструмента связано с большими трудностями, как из-за отсутствия критериев оценки предельных значений напряжений и деформаций в металлоизделии и инструменте с точки зрения их технологически приемлемых значений, так и из-за сложности расчета этих значений. Кроме того, отсутствует методика построения численной схемы для решения краевых задач с целью определения полей температур и напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла. В этой связи описание и анализ процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ на базе совокупности теоретических и экспериментальных исследований с учетом кинематики и области контакта инструмента с формирующимся металлоизделием, является актуальным направлением исследования.

Соответствие научному плану работ и целевым комплексным пуограм-мам■ Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований 11-01-98500 р_восток_а «Математическое моделирование процессов протекающих в многокомпонентных системах» (2011-2013 гг.), гранта 09-1-ОЭМПУ-07 «Моделирование и исследование процессов формирования заготовки на установке горизонтального литья и деформации металла» (2009-2011 гг.), реализованного в рамках Программы фундаментальных исследований Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН № 13 «Трибологические и прочностные свойства структурированных материалов и поверхностных слоев», а также в соответствии с планом НИР ИМиМ ДВО РАН «Разработка, исследование и внедрение нетрадиционных методов обработки металлов давлением» (№ госрегистрации 01.2.006 11977).

Целью работы является построение адекватной модели, описывающей тепловые и деформационные процессы, протекающие в кристаллизаторе

УГЛДМ при формировании металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла.

Научная новизна обусловливается следующими положениями:

- осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие — инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла;

- осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения температур в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия;

- установлена взаимосвязь между напряженно-деформированным состоянием формирующегося в кристаллизаторе УГЛДМ металлоизделия и технологическими режимами его получения.

Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов диссертации обеспечивается математической корректностью постановок решаемых задач, основанных на использовании фундаментальных уравнений механики деформируемого твердого тела, уравнений математической физики, апробированного численного метода расчета, подтверждается соответствием теоретических результатов экспериментальным данным, полученным с помощью поверенного комплекса контрольно-измерительного оборудования.

Практическая значимость работы. На базе теоретических и экспериментальных исследований процессов, протекающих в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации», разработан пакет программ расчета значений температур, напряжений и деформаций, а также определены критерии их оценки с целью реализации устойчивого процесса получения металлоизделий совмещенным методом литья и деформации металла. Программы могут быть использованы в инженерной практике для определения основных параметров совмещенных процессов литья и деформации металла.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены автором на:

- УШ-ой Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века». Пенза, 2010 г.;

- ХХХУ-ой Дальневосточной Математической Школе-Семинаре имени академика Е.В. Золотова. Владивосток, 2010 г.;

- всероссийской конференции «Школа по фундаментальным основам моделирования обработки материалов». Комсомольск-на-Амуре, 2010 г.;

- научно-технической конференции «Математическое, вычислительное и информационное обеспечение технологических процессов и систем». Комсомольск-на-Амуре, 2010 г.;

- У1-ой международной заочной электронной научно-практической конференции «Технология». Комсомольск-на-Амуре, 2010 г.;

- научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИКОР». Екатеринбург, 2011 г.;

- УП-ой Российской научно-технической конференции «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». Екатеринбург, 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ. Из них 4 в ведущих рецензируемых журналах, 9 на конференциях, также имеются 2 свидетельства о Государственной регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Личный вклад автора. В совместных работах [1-15] автор диссертационной работы принимал активное участие в теоретических и экспериментальных исследованиях, а также обработке и анализе полученных результатов. Работа [11] выполнена автором лично.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы (134 наименования). Общий объем работы - 140 страниц, в том числе 94 рисунка и 22 таблиц, включенных в текст.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении описан объект исследования, обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель и определены задачи, решаемые в диссертации, а также представлены основные положения, выносимые на защиту.

Объектом исследования является УГЛДМ. На рис. 1 представлена принципиальная схема УГЛДМ.

Рис.1. Принципиальная схема УГЛДМ 5

Конструктивной особенностью УГЛДМ является наличие двух плоскостей симметрии - продольной (П1, рис.1) и поперечной (П2, рис.1). Установка включает двухручьевой охлаждаемый кристаллизатор, который состоит из четырех частей: двух боковых стенок 1, верхней 2 и нижней 3 стенок.

Расплавленный металл через разливочный стакан 4 заливается во внутреннюю полость кристаллизатора, где происходит кристаллизация и деформация металла в твердожидком и твердом состояниях. При вращении приводных эксцентриковых валов боковые стенки совершают навстречу друг другу сложное движение в горизонтальной плоскости, а верхняя и нижняя стенки совершают возвратно-поступательное движение. Такое взаимное движение стенок кристаллизатора способствует циклической деформации металла и попеременную выдачу металлоизделия в один их ручьев кристаллизатора УГЛДМ. Цикличность процесса деформации металлоизделия для каждого из ручьев выражается через угол поворота эксцентриковых приводных валов боковых стенок кристаллизатора УГЛДМ. Для первого ручья этот угол находится в пределах от 0° до 180°, а для второго ручья от 180° до 360° за один оборот эксцентриковых приводных валов. Деформация материала металлоизделия осуществляется за счет механического давления, которое создается за счет перемещения боковых стенок кристаллизатора относительно продольной плоскости симметрии (П1) УГЛДМ и перемещений верхней и нижней стенок кристаллизатора относительно поперечной плоскости симметрии (П2) УГЛДМ.

Первая глава диссертационной работы посвящена математическому моделированию процесса получения металлоизделий из технического алюминия АДО на УГЛДМ. Представлены обоснование выбранного метода исследования и математическая постановка задачи, определены начальные и граничные условия, разработаны численная схема и алгоритм решения задачи, а также результаты численного исследования тепловых и деформационных процессов, протекающих в металлоизделии на примере получения полосы (шинопровода) поперечного сечения 40х 12 мм из технического алюминия АДО.

Схема деформации металла с учетом плоскостей симметрии представлена на рис. 2. Области 1 и 2 — области жидкого и твердого металла соответственно.

к- 5.

Рис. 2. Схема деформации металла 6

Поверхность боковой стенки кристаллизатора разбита на 2 области S3 и 54, так как боковая стенка имеет зоны контакта как с жидким металлом, так и с твердым, в следствии чего эти области имеют различные граничные условия.

Весь цикл поворота эксцентрикового вала разбивался на т шагов. Исследовался процесс деформации на угле поворота 180°. Величина одного шага рт= 180 /т. Принимали, что деформируемый материал металлоизделия является несжимаемым и изотропно упрочняющимся. Массовыми и инерционными силами пренебрегали. Записывали в эйлеровой системе координат систему уравнений на временном шаге нагружения Дг,„

aV; о. (4)

(5)

стЛст,, ^=0,5(v,.+vy.J; Л' =^;Т = Т(Н,а,в)-Н = {2^у)12,

4=о, (6)

дО

ср— = div(xgrade), (7)

от

i= 1, 2, 3 (суммирование по повторяющимся индексам i,j).

Где a,\j - компоненты тензора напряжений; - компоненты тензора скоростей пластических деформаций; v, - проекции скоростей перемещений по координатным скоростям i = 1, 2, 3; х - коэффициент теплопроводности. При этом х = 5 0-температура; с - удельная теплоемкость; р - плотность. Интенсивность касательных напряжений Т = Т(Н,Ё,в) определяется по аппроксимации экспериментальных данных для материала металлоизделия.

В области, где металл находится в жидком состоянии, выполняются уравнения (4, 6, 7), а уравнения (5) будут иметь вид

<79-<т8в=2^. (8)

Здесь ц - коэффициент вязкости. Начальные условия записывали следующим образом

При г = 0: а0 = 0 s0 = 0; в = вй, (9)

где а0 - угол поворота эксцентрикового вала, е0 - начальная деформация металла, в0 - начальная температура в исследуемой области при полном раскрытии бойков (а0 = 0). Температуру <90, в отличие от а0 и £0, необходимо найти.

При установившемся режиме изменения температуры в системе в процессе деформации происходит в течении одного цикла, то есть при повороте эксцентрика от а = 0" до а = 180°. Далее боковые стенки расходятся и следует продвижение формирующегося металлоизделия верхней и нижней стенками в сторону выхода металлоизделия. Угол а при этом изменяется от 180° до 360°. Это период разгрузки (холостой ход). Считали, что за этот период происходит

полная рекристаллизация деформируемого металла, то есть следующий цикл начинается с начальных условий (9). Начальное поле температур перед циклом определяли из предположений, что при а = 0° калибрующие участки боковых стенок находятся на максимальном удалении друг от друга. Вся масса формирующегося металлоизделия перемещается верхней и нижней стенками кристаллизатора УГЛДМ при соответствующих граничных условиях, при этом скорость этого перемещения определяется скоростью движения верхней и нижней стенок

Уравнение теплопроводности для стационарно движущейся среды по областям кристаллизатора УГЛДМ записывали в следующем виде.

с/Л', — = с1п{хягас!в), (10)

охх

где криволинейная координата Х\ близка к траектории движения металла.

Граничные условия записывали из предположения, что граница исследуемой области описывается системой ортогональных поверхностей, а также, что для боковой стенки кристаллизатора учитывается агрегатное состояние металла:

(ап = ап = о-,з^ =0; (<т|2 = сг13)|^ =0;

(сг22 = а21 = а23)^ = 0; (сг23^ = 0;

Ы* (^21=^23)5 =0; (И)

* V 1

(°31 =0; (032^=0; = ~Ч/7Т1 '

=°; =0; у2|Я4=-(Уя)4;

у3|5 =0,1 = 6, 7;

6^=0,,/ = 2,3, 4, 5, 7; =0,1= 1,6. (12)

Где г5 - предел текучести материала при сдвиге; V - нормирующая скорость; (усД. = (ум - уи ). - скорость скольжения металла (ум) относительно инструмента деформации на ¡-й поверхности контакта; (у„ ). - скорость перемещения инструмента по нормали на 1-й поверхности контакта; - тепловые потоки через поверхности Б;, являющиеся поверхностями симметрии; )//, - коэффициенты трения на поверхности 5,; скорость перемещения (уД определяется из уравнения движения стенок кристаллизатора УГЛДМ путем дифференцирования по г и последующего проектирования на нормаль к поверхности формообразующего инструмента.

Уравнения движения стенок кристаллизатора УГЛДМ получали из геометрических и кинематических параметров кристаллизатора с использованием методов теоретической механики.

Для боковой стенки координаты произвольной точки в зависимости от угла поворота приводного вала:

Гх,(а) = е■ cosa + (х[ -е + A)cos/?- х'2 sin/? [x2(a) = (.v¡ —е + A)sin Р + х'2 eos¡3 + c

(13)

Для точек верхней и нижней стенок: х1(а)= х[ + с. sin a

г(а)-

(14)

„ е-sin о: ж , ,

где р = arctg—-—; а0 = а - —; х,, х2 - координаты точки при а = 0;

1Ъ L{a)=lS

где Да)=2л/6 + е sin а ; b — расстояние от центра кристаллизатора до центра приводного вала; е - величина эксцентрика приводного вала боковой стенки кристаллизатора; е, - величина эксцентрика приводного вала верхней и нижней стенки кристаллизатора; с - расстояние от центра приводного вала до продольной оси симметрии кристаллизатора. Температуры б1,, определяли с помощью линейной аппроксимации

Для решения задачи использовали численный метод, предложенный профессором Одиноковым В.И. и программу [14]. Согласно этому методу вся исследуемая область разбивалась на элементы ортогональной формы и для каждого элемента записывали в общем разностном виде системы (4-7) через значения (Ту v,, в по граням элемента и значениям в по элементу. После этого, полученные алгебраические системы решали с учетом начальных (9) и граничных условий (11, 12) по разработанным алгоритмам. Результатами решения задачи являлись значения средних температур по каждому элементу, напряжений, скоростей перемещения точек среды и деформаций.

На рис. 3 изображены эпюры нормальных напряжений, температур и деформаций, полученные из решения задачи.

„ -6.8

212

! 0.02

212

Хг, мм i►Л'ьмм

Рис. 3. Эпюры (сверху вниз) нормальных напряжений ст22 (кгс/мм2), температур (°С) и деформаций в металлоизделии на шаге 5 (а=150°).

Поскольку формирование напряженно-деформированного состояния металлоизделия в кристаллизаторе УГЛДМ напрямую связано с его тепловым режимом, то первоначально оценивали адекватность решения тепловой задачи (7) с начальным полем распределения температур (10) и граничными условиями (12). При этом #2= 750 °С, в7= 350 °С, температура кристаллизации

вк = 658,7"С, р = 2,7x103 кг/м3; х = 226 Вт/(м-°С); с = 930 Дж/(кг-°С). Геометрические параметры кристаллизатора УГЛДМ задавали исходя из реальных размеров кристаллизатора экспериментального стенда для физического моделирования процесса (рис. 3). В таблице 1 представлены данные средних температур вблизи поверхности боковой стенки различных сечений кристаллизатора УГЛДМ, полученные из физического и математического моделирования процесса при а =90°. Значения температур, полученные из математического моделирования тепловых процессов, завышены по сравнению с результатами физического моделирования. Среднее отклонение значений температуры по сечениям кристаллизатора УГЛДМ составляет 34,7°С. Очевидно, что значения напряжений в этом случае будут занижены по сравнению с реальными процессами.

Таблица 1

Средние значения температур вблизи поверхности контакта формирующегося _металлоизделия с боковой стенкой кристаллизатора УГЛДМ_

№ сечения 2-3 4-5 7-8 9-10 12-13 14-15 17-18

Расчетные значения, °С 750 635,7 578,6 492,9 407,1 366,1 350

Экспериментальные значения, °С 695,5 589,6 537,3 460,5 380,7 341,6 333,5

Величина отклонения, °С 54,5 46,1 41,3 32,4 26,4 24,5 17,5

Кроме того, скорости перемещения (уД частей составного кристаллизатора УГЛДМ, полученные из уравнений (13, 14) и оказывающие существенное влияние не деформационные процессы, могут быть приняты только в первом приближении к реальным процессам, протекающим в кристаллизаторе УГЛДМ. Это обусловлено тем, что уравнения (13, 14) получены с учетом допущений, построенных на идеализации устройства и не учитывающих условия сопряжения различных узлов и деталей реального устройства.

В связи с этим для адекватного описания процесса формирования металлоизделий с использованием УГЛДМ возникла необходимость построения комплексной модели устраняющей указанные недостатки.

Вторая глава диссертационной работы посвящена физическому моделированию тепловых процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при получении полосы (шинопровода) поперечного сечения 40 х 12 мм из технического алюминия АД0 ГОСТ 4784-97, в результате которого получены данные о распределении температур вблизи поверхностей контакта формирующегося металлоизделия с рабочими поверхностями формообразующего инструмента и на плоскости продольной симметрии металлоизделия.

Наличие продольной и поперечной плоскостей симметрии кристаллизатора УГЛДМ позволяет определить распределение температур на рабочих поверхностях боковых стенок, верхней и нижней стенок одной четвертой части составного кристаллизатора. На рис. 4 представлен вид одной четвертой части составного кристаллизатора, где схематично показаны точки, в которых установлены датчики измерения температуры (верхняя стенка кристаллизатора не показана). В качестве датчиков измерения температуры использованы термоэлектрические преобразователи (термопары) градуировки ХА(Ку по ГОСТ Р8.585-2001 с диаметром проволоки 0,5 мм. Показания термопар фиксировали с помощью многоканального измерителя температуры марки «Термодат-29М1» (ТУ 4218-004-12023213-2004, государственный реестр средств измерения России № 17602-04). Исследования проводили на экспериментальном стенде УГЛДМ при следующих начальных условиях и параметрах: температура заливки расплава - 750°С; степень обжатия металлоизделия в калибрующей части кристаллизатора - 0,25; скорость вращение приводных эксцентриковых валов -

Рис. 4. Вид одной четвертой части составного кристаллизатора со схемой расположения точек установки термопар и областей кристаллизатора (а) и конструкцией системы охлаждения (б)

2 с"1; геометрические параметры кристаллизатора - Ь,=40 мм; И2=25 мм; 14=30 мм; /^=170 мм; /¿=50 мм; /7=239 мм; 62=6 мм; 6,=22,5 мм; геометрические параметры системы охлаждения кристаллизатора - ¿,=16 мм; ¿,=12 мм; /,=60 мм; /2=30 мм; /^=12 мм; номинальное давление в системе охлаждения - регулируемое (0,05-0,2 кгс/см2); температура воды на входе в систему охлаждения - 5°С; объемный расход воды в системе охлаждения - регулируемый (30-50 см3/с); начальная температура центральной области кристаллизатора (значение температуры в точке 1 на рис. 3, а) - регулируемая (630-710°С).

Определение температурных полей вблизи поверхностей контакта металлоизделия с рабочими поверхностями формообразующего инструмента осуществляли при установившемся тепловом режиме кристаллизатора. Распределения температур в сечениях по высоте боковой стенки /г; вблизи ее рабочей поверхности по длине линии, описывающей профиль боковой стенки кристаллизатора (/ Ч4 + 15+ Ц) формируют область, ограниченную кривыми распределения температур при различных технологических режимах. После аппроксимации данных распределения температур экспоненциальными зависимостями получены уравнения кривых, ограничивающих область значений температур. Эту область записывали в виде неравенства:

491,1 ¡е-0*005* +178.696 <Г <647.329е_0'003д: + 36.586, Ъ<х<1* (15)

Аналогичным образом определяли распределения температур в точках вблизи рабочей поверхности нижней стенки на ее продольной плоскости симметрии по длине кристаллизатора (/7). После аппроксимации данных распределения температур экспоненциальными зависимостями получены уравнения кривых, ограничивающих область значений температур.

522,781 -е"0'007* +202,237 < Т < 633,129 ■ е-0,004* +9б>557 > (16)

Дополнительно получены уравнения регрессии, адекватно описывающие распределения температур во всех рассматриваемых точках и сечениях в зависимости от регулируемых (управляемых) параметров, что позволило записать начальные и граничные условия первого рода для решения тепловой и деформационной задач при построении математической модели процесса для случаев плоской и пространственной симметрии кристаллизатора УГЛДМ.

В третьей главе представлен алгоритм и результаты построения ЗБ модели в САБ-системе Т-Р1ех УГЛДМ. Проведен динамический анализ работы установки и анализ контактного взаимодействия подвижных частей кристаллизатора УГЛДМ с формирующимся металлоизделием.

Из анализа ЗБ-модель УГЛДМ в среде САБ-системы Т-Пех получены данные перемещений, скоростей и ускорений рабочих поверхностей стенок кристаллизатора в виде базы данных, включающей электронные таблицы для каждой из рабочих поверхностей кристаллизатора в формате ТХТ с матрицами размером тхп. Параметр т численно равен количеству положений эксцентриковых приводных валов в рассматриваемом пределе за их один оборот, а параметр п - количеству точек границ интервалов на которые разбивается образующая рабочей поверхности стенок кристаллизатора. Дополнительно получе-

ны данные о величине участков (зон) образующих рабочих поверхностей стенок кристаллизатора, контактирующих с формирующимся металлоизделием в зависимости от угла поворота эксцентриковых приводных валов при деформации клиновидной заготовки, характеризующей условную область затвердевшего в кристаллизаторе УГЛДМ металла. Данные автоматически сгруппированы в виде базы данных, с электронными таблицами в формате ТХТ для каждой из рабочих стенок кристаллизатора, со столбцами, каждый из которых соответствует одной из условных границ клина и строками, каждая из которых соответствует одному из положений эксцентриковых приводных валов в рассматриваемом пределе за их один оборот. Полученные из анализа ЗБ-модель УГЛДМ результаты в дальнейшем используют для решения деформационной и контактной задач.

В четвертой главе работы предложен и реализован алгоритм построения комплексной модели процесса получения металлоизделий на УГЛДМ, представлены данные численного решения и исследования его сходимости и устойчивости, а также сравнение результатов моделирования процесса по исходной и комплексной моделям. Проведена оценка адекватности разработанной комплексной модели.

При построении комплексной модели процесса в качестве исходной модели, была взята модель, описанная в главе 3. При этом значение температуры в0 в начальные условиях (9), а также значения температур Qi на внешних поверхностях Sj в граничных условиях (12) задавали по экспериментальным данным (2, 3), которые были получены из физического моделирования установившегося теплового режима кристаллизатора УГЛДМ. Значения скоростей точек инструмента (vn). в граничных условиях (11) определяли из кинематического анализа ЗБ-модели УГЛДМ.

На рис. 5 представлена блок схема алгоритма построения комплексной модели. В блок-схеме присутствует 2 цикла с постусловием. Первый отвечает за цикличность вычислений задачи на конкретном шаге до требуемой точности. Второй - за количество шагов у задачи в целом. Система уравнений, составленная для решения деформационной задачи, находится в первом цикле и постоянно проверяется на ошибку. Если ошибка составляет меньше необходимой точности, происходит переход на следующий шаг. В программе комплексной модели установки горизонтального литья и деформации металла для кинематической задачи координаты всех точек берутся из файла, полученного с помощью ЗЭ-Модсли в CAD-системе T-Flex. Так же для температурной задачи данные берутся из файла, содержащего необходимое поле температур, полученных экспериментально.

В таблице 2 представлены результаты решения задачи с использованием исходной и комплексной моделей по характерным сечения кристаллизатора УГЛДМ.

Рис. 5. Блок схема алгоритма построения комплексной модели

Таблица 2

Результаты решения задачи с использованием исходной и комплексной моделей по характерным сечения кристаллизатора УГЛДМ.

№ сечения

2-3

4-5

7-8

9-10

12-13

14-15 17-18

Т °С

тах '

750 * 742.7

689.5 670.7

631.7 612

523.3 507

433.1

420.2

428.1 399

т °с

748.8 700

635.7 595.5

578.6 543.2

492.9 464.8

407.1 386.4

366.1

345.2

,МПа

1.01 3.71

-6.25 -6.57

-24.64 -26.51

-Ъ9 -42

-45.62 -49.01

,МПа

0 0

0/2 0.26

-17.5 -19.73

-51.21 -55.03

-69.79 -74.9

-64.24 -68.97

0.19 0.24

0.06 0.05

0.15 0.15

0.24 0.24

* Примечание: Числитель - значения без уточнения граничных условий, знаменатель - с уточнением._

Из таблицы 2 видно, что в сечении 14-15 (рис. 3) находятся максимальные значения напряжений и деформаций, что было учтено при анализе получаемого металлоизделия.

Результаты исследования сходимости решения задачи представлены в таблицах 3 и 4. Для определения сходимости были выполнен расчет, в ходе которого на каждой итерации, для первого элемента сетки, брались в сравнение » Т

коэффициенты X = —. Так же для определения сходимости дробилась сетка.

Таблица 3

Результаты расчетов на сходимость решения задачи._

Номер итерации 12 13 14 15 16 17

Я', Па ■ с 340.58 340.49 340.49 340.49 340.49 340.49

(л'У-(лТ ,Па-с 0.09 0 0

0 1 0

Таблица 4

Результаты расчетов на устойчивость решения задачи.

Количество элементов в сечении Значение температур по сечениям, ° С

589.6 Значение температуры в сечении 4-5 из эксперимента

3 567.4

6 595.9 569.77

12 627.3 608.9 590.7 572.4

24 648.2 | 635.1 1 622 | 608.9 590.3 1 589.5 582.8 1 569.8

537.3 Значение температуры в сечении 7-8 из эксперимента

3 534.1

6 543.64 517.51

12 554.1 535.8 517.5 499.2

24 556.7 | 548.7 543.6 1 536.1 521. 1 517.5 504.4 1 491.4

460.5 Значение температуры в сечении 9-10 из эксперимента

3 500.9

6 491.38 465.24

12 480.9 462.6 444.3 1 426.1

24 480 | 478.3 468.2 I 461.1 439.1 | 426.1 412.9 | 399.9

Из таблицы 3 видно, что решение сходится на 13 итерации, и разность составляет 0.09, в связи с чем, дальнейшее увеличение количества итераций не целесообразно. Так же при исследовании на сходимость были взяты 4 разные сетки, а так же выбраны 3 произвольные значения температур (в данном случае на наклонном участке по сечениям 4-5, 7-8, 9-10 рис. 3). Берем во внимание то, что сетку дробили на интервале этих трех сечений. Первая сетка очень грубая, состояла из Зх элементов. Разница между экспериментальным значением и расчетным по сечению 4-5 составляет 22.2 °С. Следующая сетка выбрана в 2 раза мельче предыдущей, и составляет 6 элементов на данном отрезке. Минимальная разница между экспериментальным значением и расчетным, по сечению 45, составляет 6.3 °С. Далее сетка опять дробилась, и составляет уже 12 элементов на тот же участок. Искомая разница уже 1.1 °С, что находится уже в пределах погрешности вычислений. Но была взята ещё одна избыточная сетка, где количество элементов составляет 24 элемента на данный отрезок. Искомая разница составляет (по тому же сечению) 0.7 °С. Видим, что при дроблении сетки расчетные значения сходятся к экспериментальным. Следовательно, метом сходится.

Для анализа данных моделирования процесса получения металлоизделий были разработаны основные критерии, которым должен отвечать рассматриваемый процесс, и которые описывают предельное состояние материала металлоизделия в калибрующей области кристаллизатора УГЛДМ.

<Тт < а и < а в > '-1,2,3, (17)

где 0-""" - максимальные нормальные напряжения в направлении осей х\, х2 и х3, возникающие в металлоизделии при его обжатии в калибрующей области кристаллизатора, МПа; с/'7'" - предел прочности материала металлоизделия на сжатие (растяжение) при соответствующей температуре калибрующей области кристаллизатора, МПа; атт'т"' - предел текучести материала металлоизделия на сжатие (растяжение) при соответствующей температуре калибрующей области кристаллизатора, МПа

Условие для степеней деформаций:

у._у шах Т-Т

Е кр\ "' <£ ... <£кр=2»', (18)

шал .

где £ш - максимальная степень деформации, возникающая в металлоизделии при его обжатии в калибрующей области кристаллизатора, %; ¿щл" ~

критическая степень деформации материала металлоизделия на сжатие (растяжение, сдвиг) при заданной температуре калибрующей области кристаллизатора и соответствующая первому максимуму на кривой рекристаллизации материала, %; £Тк~2Ш - критическая степень деформации материала металлоизделия

на сжатие (растяжение, сдвиг) при заданной температуре калибрующей области кристаллизатора и соответствующая второму максимуму на кривой рекристаллизации материала, %.

Для проверки адекватности разработанной комплексной модели данные моделирования процесса получения металлоизделий из сплава АДО были опробованы на экспериментальном стенде УГЛДМ. Установлено, что при указанных технологических и конструктивных параметрах процесса условия (17, 18), а также условия требуемого распределения температур по областям кристаллизатора удовлетворяются (обеспечивается устойчивость процесса). Физико-механические свойства, полученной полосы (рис. 5), сравнивали с физико-механическими свойствами полосы, полученной по традиционной технологии холодной прокатки. Отмечено увеличение, более чем в 2 раза, пределов прочности (с 42 до 94,5 МПа) и текучести (с 28,6 до 94,2 МПа) образцов металлоизделий, полученных на УГЛДМ, при снижении, более чем в 3 раза, относительного удлинения (с 19 до 5,4%) по сравнению с холоднокатаными образцами.

айв -

4 - а. р 1

Рис. 6. Внешний вид полосы

Полученные данные свидетельствуют о значительном упрочнении материала металлоизделия, полученного совмещенным методом литья и прокатки по сравнению с традиционной технологией холодной прокатки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ 1. Осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла.

2. Осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения температур в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия.

3. С помощью физического моделирования тепловых процессов, протекающих при изготовлении металлоизделий на УГЛДМ, установлена продолжительность выхода теплового режима кристаллизатора на установившийся режим. Определены значения температур в сечениях по высоте боковой стенки и вблизи продольной плоскости симметрии по всей длине кристаллизатора, что позволило оценить распределения температур вблизи поверхностей контакта формирующегося металлоизделия и формообразующего инструмента.

4. В среде CAD-системы T-Flex разработана ЗБ-модель УГЛДМ, позволяющая определить кинематические характеристики формообразующего инструмента и установить области контакта инструмента с формирующимся металлоизделием в зависимости от угла поворота приводных валов УГЛДМ.

5. Установлена взаимосвязь между напряженно-деформированным состоянием формирующегося в кристаллизаторе УГЛДМ металлоизделия и технологическими режимами его получения.

6. Разработан пакет программ расчета значений температур, напряжений и деформаций, а также определены критерии их оценки с целью реализации устойчивого процесса получения металлоизделий.

7. Результаты экспериментального опробования технологии получения полосы (шинопровода) поперечного сечения 40 х 12 мм из технического алюминия АДО, свидетельствуют об адекватности разработанной комплексной модели. Это подтверждается устойчивостью процесса получения металлоизделия и высокими показателями его физико-механических свойств.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Одиноков В.И., Соснин A.A. Математическое моделирование процесса деформации металла на лнтейно-ковочном модуле горизонтального типа // Проблемы машиностроения и надежности машин, М.: Наука, 2012. №3, стр. 48-53 - ISSN 0235-7119

2. Черномас В.В., Ловизин Н.С., Соснин A.A. Исследование теплового режима кристаллизатора установки горизонтального литья и деформации металла при изготовлении металлоизделий из алюминиевых сплавов // Кузнечно-штамповочное производство - обработка материалов давлением , М., 2011, №10, стр. 39-45 - ISSN 0234-8241

3. Черномас В.В., Ловизин Н.С., Соснин A.A. Исследование распределения температур на поверхности контакта металлоизделия с верхней и нижней стенками кристаллизатора установки горизонтального литья и деформации металла вблизи его продольной плоскости симметрии // Кузнечно-штамповочное производство - обработка материалов давлением, М., 2011, №12, стр. 21-25 - ISSN 0234-8241

4. Черномас В.В., Ловизин Н.С., Сосннн A.A. Критерии устойчивости технологического процесса получения металлоизделий на установке горизонтального литья и деформации металла // Проблемы машиностроения и надежности машин, М.: Наука, 2012. №2, стр. 71-77 - ISSN 0235-7119

5. Технологические особенности процесса получения непрерывных металлоизделий с использованием установки литья и деформации металла. / В.В. Черномас, Н.С. Ловизин, С.Ю. Скляр, A.A. Соснин // Материалы и технологии XXI века: сборник статей VIII Международной научно-технической конференции. -Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. стр. 59-62. - ISBN 978-5-8356-0977-2

6. Ловизин Н. С., Черномас В. В., Соснин А. А. Математическая модель процесса получения металлоизделий на установке горизонтального литья и деформации металла. // Материалы и технологии XXI века: сборник статей VIII Международной научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2010. стр. 65-67. - ISBN 978-5-8356-0977-2

7. Ловизин Н. С., Черномас В. В., Соснин А. А. Математическая модель формирования металлоизделий с помощью совмещения процессов литья и деформации. // XXXV Дальневосточная математическая школа-семинар имени академика Е.В.Золотова. (31 авг.-5 сент. 2010 г.) - Владивосток сб. докл. [Электронный ресурс]. - Владивосток: ПАПУ ДВО РАН, 2010, стр. 562-565. (очное участие) -ISBN 978-5-7442-1500-2

8. Черномас В. В., Ловизин Н. С., Соснин А. А. Технологические особенности получения заготовок на установке горизонтального литья и деформации металла. // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы»: материалы Всеросскйской конференции «Школа по фундаментальным основам моделирования обработки материалов» и научно-технической конференции «Математическое, вычислительное и информационное обеспечение технологических процессов и систем» (Комсомольск-на-Амуре 26-28 октября 2010 года): В 5 т. Т. 4 / Редкол.: А. М. Шпилёв (отв. Ред.) и др. - Комсомльск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2010. стр. 130133 - ISBN 978-5-7765-0864-6

9. Черномас В. В., Ловизин Н. С., Соснин А. А. Влияние движение составных частей кристаллизатора установки горизонтального литья и деформации металла на процесс формирования заготовки. / Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы»: материалы Всеросскйской конференции «Школа по фундаментальным основам моделирования обработки материалов» и научно-технической конференции «Математическое, вычислительное и информационное обеспечение технологических процессов и систем» (Комсомольск-на-Амуре 26-28 октября 2010 года): В 5 т. Т. 4 / Редкол.: А. М. Шпилёв (отв. Ред.) и др. - Комсомльск-на-Амуре: ГОУВПО «КнАГТУ», 2010. стр. 134-137 - ISBN 978-5-7765-0864-6

10. Технология получения непрерывнолитых деформированных металлоизделий из цветных и черных сплавов. / В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Н.С. Ловизин, A.A. Соснин // Труды научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завер-

шенных фундаментальных исследований и НИКОР». В 2 т. Т.2. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - стр. 504-509 - ISBN 5-7767-0017-5.

11. Соснин A. A. 3D - модель малогабаритного универсального комплекса по производству алюминиевых шинопроводов. // Актуальные вопросы развития образовательной области «Технология»: материалы VI Международной заочной электронной научно-практической конференции (15-31 ноября 2010 года. -Комсомольск - на - Амуре): Изд-во АмГПГУ,2011. - стр. 234-238+вкладыш с рисунками на 1 стр. - ISBN 978-5-85094-424-7

12. Одиноков В.И., Соснин A.A., Коновалов A.B., Смирнов A.C. Формулировка задачи для математического моделирования совмещенного процесса получения металлоизделий / Материалы VII Российской научно-технической конференции "Механика микронеоднородных материалов и разрушение" (Электронный ресурс). Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2012. Электронный оптический диск, вкладка «Публикации»

13. Черномас В.В., Соснин A.A., Смирнов C.B., Коновалов A.B. Критерии устойчивости совмещенного технологического процесса получения металлоизделий / Материалы VII Российской научно-технической конференции "Механика микронеоднородных материалов и разрушение" (Электронный ресурс). Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2012. Электронный оптический диск, вкладка «Публикации»

14. Математическое моделирование процессов деформации металла на литей-но-ковочном модуле горизонтального типа: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615520 / В.И. Одиноков, A.A. Соснин. №2011613778; заявл. 24.05.2011; опубл. 14.07.2011. Реестр программ для ЭВМ.

15. Комплексное моделирование тепловых и деформационных процессов, протекающих в кристаллизаторе установки литья и деформации металла при получении металлоизделий: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012613947 / В.И. Одиноков, A.A. Соснин, С.Р. Саликов,; № 2012610027; заявл. 10.01.2012; опубл. 27.04.2012. Реестр программ для ЭВМ.

Соснин Александр Александрович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА

Автореферат

Подписано к печати 11.09.2012 Усл. печ. л. 1.16 Уч.-изд. л. 0.98

Формат 60x84/16 Тираж 100 экз. Заказ № 103

Издано в ИМиМ ДВО РАН. Комсомольск-на-Амуре, ул. Металлургов, 1 Отпечатано участком оперативной печати ИМиМ ДВО РАН. Комсомольск-на-Амуре, ул. Металлургов

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Соснин, Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ АДО НА УГЛДМ

1.1. Математическая постановка задачи.

1.2. Начальные и граничные условия.

1.3. Численная схема и алгоритм решения задачи.

1.4. Численное исследование процесса получения металлоизделий из алюминиевого сплава АДО.

1.5. Выводы.

2. ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ АДО НА УГЛДМ.

2.1. Исследование теплового режима вблизи боковых стенок кристаллизатора УГЛДМ.

2.2. Исследование распределения температур на поверхности контакта металлоизделия с верхней и нижней стенкой кристаллизатора УГЛДМ вблизи его продольной плоскости симметрии.

2.3. Анализ результатов физического моделирования процесса.

2.4. Критерии устойчивости технологического процесса получения металлоизделий на УГЛДМ.

2.5. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА ЗО-МОДЕЛИ УСТАНОВКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ И ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА НА БАЗЕ САО-СИСТЕМЫ Т

РЬЕХ.

3.1. Описание конструкции и принципа работы установки горизонтального литья и деформации металла.

3.2. Алгоритм построения З Б модели установки горизонтального литья и деформации металла.

3.3. Динамический анализ работы УГЛДМ.

3.4. Анализ контактного взаимодействия подвижных частей кристаллизатора УГЛДМ с формирующимся металлоизделием.

3.5. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО АЛЮМИНИЯ АДО НА УГЛДМ.

4.1. Сравнение результатов математического и физического моделирования процесса.

4.2. Алгоритм построения модели.

4.3. Исследование точности решения.

4.4. Экспериментальное опробование процесса получения металлоизделий из алюминиевого сплава АДО.

4.5. Выводы.

Введение диссертация по механике, на тему "Теоретическое и экспериментальное исследование совмещенного процесса литья и деформации металла"

В настоящее время возрастает роль моделирования сложных технологических процессов, которое позволяет значительно упростить и уменьшить объем экспериментальных исследований и опытно-конструкторских работ, необходимых для их разработки.

Математические модели, адекватно описывающие деформацию металлоизделий в процессе их изготовления, основаны на уравнениях механики деформируемого твердого тела, служащих для определения напряжений и деформаций, исходя из заданных внешних воздействий. От точности решения поставленной задачи зависит адекватность проводимого теоретического анализа изучаемому явлению.

Развитие методов решения задач механики деформируемого твердого тела идет двумя путями: получение точных решений и разработка приближенных методов.

Точное решение краевых задач по деформации тела произвольной формы связано со значительными математическими трудностями. Поэтому для получения точных аналитических решений приходится прибегать к тем или иным отступлениям, приводящим к упрощению задачи.

В теории пластичности точные методы хорошо развиты применительно к решению задач, в которых система уравнений пластического течения принадлежит к гиперболическому типу - метод характеристик (метод линий скольжения).

Первые результаты по методам решения плоских задач были получены в работах Г. Генки [1, 2] и Л. Прандтля [3]. Дальнейшее развитие метод характеристик получил в трудах Д.Д. Ивлева [4], С.Г. Михлина [5], В.В. Соколовского [6, 7], Р. Хилла [8] и других ученых.

Более широкий круг задач охватывают приближенные методы, позволяющие во многих случаях избежать математических затруднений.

Из вариационных методов широко распространены методы, в основе которых лежат экстремальные принципы возможных перемещений Лагранжа и принцип Кастильяно (минимума дополнительной работы). Применительно к различным моделям деформируемых сред эти принципы получили развитие в работах Д.Д. Ивлева и Г.И. Быковцева [9] и др.

При решении задач пластичности большое распространение получил вариационный принцип возможного изменения поля скоростей на действительном поле напряжений. Построенное на этом принципе вариационное уравнение преобразуют с учетом уравнений неразрывности и состояния деформируемой среды к функционалу, достигающему при определенных условиях минимума на истинных скоростях перемещений [10].

Точное решение построенного уравнения или определение минимума функционала связано с неменьшими математическими трудностями, чем точное решение системы дифференциальных уравнений пластического течения. Поэтому прибегают к приближенным методам [11].

На практике широкое распространение получил метод Ритца - работы И.Я. Тарновского, A.A. Поздеева, B.J1. Колмогорова и др. [12, 13]. Суть его состоит в том, что приближенное решение задачи отыскивают в виде суммы ряда координатных функций, удовлетворяющие условию полноты и нулевым условиям на границе области течения и ряда функций, удовлетворяющих заданным условиям на поверхности. Построенные ряды подставляют в вариационное уравнение, из которого получают систему алгебраических уравнений, сложность решения которой определяется сложностью физической модели деформируемой среды и видом координатных функций.

Наиболее широкое применение при решении различного рода инженерных задач в настоящее время получил метод конечных элементов (МКЭ) и его различные варианты [14, 15]. МКЭ сочетает в себе математические достоинства вариационных и проекционных методов с разреженностью матриц получаемых систем алгебраических уравнений, характерной для систем уравнений разностного типа и существенно облегчающей процесс нахождения решений таких систем.

Кроме того, алгоритм МКЭ достаточно просто поддается программной реализации на ЭВМ [16].

Однако, несмотря на указанные достоинства, пакеты прикладных программ, основанные на МКЭ не всегда способны удовлетворить потребности исследователя. Так, например, в своей работе [17] В. Л. Колмогоров отмечает, что положительный имидж пакетов МКЭ создан за счет описания кинематики течения материалов, хорошо соответствующей физической картине течения. Однако в плане расчета напряжений результаты, с точки зрения точности могут не удовлетворять уравнениям динамики и граничным условиям в напряжениях, и, как следствие, неадекватно отражают физическую картину явлений.

В данной работе используется метод, разработанный В. И. Одиноковым [18 - 20] для решения задач упругости и пластичности в случае, когда геометрия деформируемого тела может быть описана системой ортогональных поверхностей. Преимуществом данного метода является простота и алгоритмичность, а так же единство подхода к решению различных классов задач.

При получении металлоизделий с применением установки горизонтального литья и деформации металла (УГЛДМ) реализуется совмещенный металлургический процесс, при котором в подвижном составном кристаллизаторе материал металлоизделия одновременно кристаллизуется и деформируется.

Ниже представлена блок-схема известных способов совмещения металлургических процессов (рис. В 1).

Рис. В 1 Блок-схема совмещенных технологических процессов

Как видим из блок-схемы, к совмещенным методам относятся процессы, которые реализуются по двум основным схемам:

1) Последовательное совмещение отдельных технологических процессов в едином потоке.

2) Совмещение нескольких технологических процессов в одном устройстве.

К первой схеме относятся литейно-прокатные агрегаты, на которых совмещаются в едином технологическом потоке два традиционных процесса - непрерывное литье и прокатка. Разработкой и внедрением таких технологий и комплексов оборудования в нашей стране занимается Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения ВНИИМЕТМАШ им. акад. А. И. Целикова.

Особенностью последовательного совмещения отдельных технологических процессов является то, что на каждом агрегате общей линии необходимо решать одну конкретную задачу. Сначала необходимо получить непрерывно литой слиток, затем необходимо получить оптимальные условия для его последующего деформирования и т.д.

Ко второй схеме относятся агрегаты «Conform and Castex», которые являются разработкой технологии экструзии. В этом случае, оборудование компонуется в виде единого устройства, основными элементами которого являются: узел непрерывной кристаллизации металла (обычно роторного типа) и формообразующая матрица, через которую осуществляется прессование закристаллизовавшегося металла.

Сюда же относятся разработанные в России совмещенные процессы литья и прессования на базе метода непрерывного прессования «Conform» [113, 114]. Ещё один пример совмещения нескольких технологических процессов в одном устройстве - установки литья и деформации металла (УЛДМ), разработкой которых занимается коллектив института машиноведения и металлургии ИМиМ ДВО РАН, которые бывают двух типов: горизонтального (УГЛДМ) и вертикального (УВЛДМ). Технологический процесс получения металлоизделий с использованием УЛДМ, в отличии от процесса «Conform and Castex», построен на других принципах. Функцию узла непрерывной кристаллизации металла и формообразующей матрицы выполняют стенки подвижного составного кристаллизатора со сложной их взаимной траекторией движения.

Совмещение отдельных технологических процессов в одном устройстве ведет к ряду усложнений, так как приходится решать комплексную задачу, учитывающую условия разного класса задач, решение которых даст необходимые технологические параметры для реализации совмещенного процесса. Усложнение происходит потому, что отсутствует

разделение общего процесса на отдельные технологические операции, все операции протекают одновременно и в одном устройстве.

В ИМиМ ДВО РАН разработан новый процесс деформации металла, реализующий идею полного совмещения процессов кристаллизации жидкого металла и его последующего деформирования в заданный профиль. Конструкция, реализующая данный процесс, выполнена в виде кристаллизатора с подвижными стенками, которые осуществляют:

- отвод тепла из зоны кристаллизации;

- подачу металла в зону деформации;

- обжатие металла в заданный профиль;

- калибровку и выдачу профиля.

Процесс не имеет аналогов ни в России, ни за рубежом. По данным технологиям и конструкциям получено более 50 патентов РФ и построена опытно-экспериментальная установка.

Объектом исследования является установка горизонтального литья и деформации металла (УГЛДМ). На рис. В 2 представлена принципиальная схема УГЛДМ.

Рис. В 2. Принципиальная схема УГЛДМ 9

Конструктивной особенностью УГЛДМ является наличие двух плоскостей симметрии - продольной (П1, рис. В 2) и поперечной (П2, рис. В 2). Установка включает двухручьевой охлаждаемый кристаллизатор, который состоит из четырех частей: двух боковых стенок 1, верхней 2 и нижней 3 стенок [91-109].

Известно, что для реализации устойчивого процесса получения металлоизделий на УГЛДМ определяющее значение имеет четкое соблюдение требуемых температурных режимов [109], обеспечивающих наиболее благоприятные условия пластического деформирования материала металлоизделия. Эти условия определяются конструктивными параметрами металлоизделия и инструмента [108] (подвижных частей кристаллизатора УГЛДМ), а также теплофизическими [115-120], физико-механическими [12110

125] и технологическими [126-130] свойствами материалов металлоизделия и инструмента. Определение требуемых температурных режимов процесса и оценка их влияния на напряженно-деформированное состояние формирующегося металлоизделия и инструмента связано с большими трудностями, как из-за отсутствия критериев оценки предельных значений напряжений и деформаций в металлоизделии и инструменте с точки зрения их технологически приемлемых значений, так и из-за сложности расчета этих значений.

Кроме того, отсутствует методика построения численной схемы для решения краевых задач с целью определения полей температур и напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла. В этой связи описание и анализ процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ на базе совокупности теоретических и экспериментальных исследований с учетом кинематики и области контакта инструмента с формирующимся металлоизделием, является актуальным направлением исследования.

Целью работы является построение адекватной модели, описывающей тепловые и деформационные процессы, протекающие в кристаллизаторе УГЛДМ при формировании металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

- осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения полей температур и напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла;

- проведено теоретическое и экспериментальное исследование процессов, протекающих в системе «формирующееся металлоизделие - инструмент деформации» при получении полосы из технического алюминия АДО;

- разработан пакет программ расчета значений температур, напряжений и деформаций, а также определены критерии их оценки с целью реализации устойчивого процесса получения металлоизделий совмещенным методом литья и деформации металла;

- опробована технология получения полосы (шинопровода) поперечного сечения 40x12 мм из технического алюминия АДО.

В соответствии с решенными в диссертационной работе задачами сформулированы основные положения, выносимые на защиту:

- Построить пространственную математическую модель тепловых процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при изготовлении непрерывнолитых деформированных металлоизделий;

- Построить пространственную математическую модель деформационных процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при изготовлении непрерывнолитых деформированных металлоизделий;

- Провести физическое моделирование тепловых процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при изготовлении непрерывнолитых деформированных металлоизделий, с целью получения поля распределения температур;

- Создать ЗБ-модель УГЛДМ в среде САХ)-системы Т-Пех;

Построить комплексную модель процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при изготовлении непрерывнолитых деформированных металлоизделий;

- Рассчитать поле температур, напряжений и деформаций;

- Найти критерии их оценки.

Первая глава диссертационной работы посвящена математическому моделированию процесса получения металлоизделий из технического алюминия АДО на УГЛДМ. Представлены обоснование выбранного метода исследования и математическая постановка задачи, определены начальные и граничные условия, разработаны численная схема и алгоритм решения задачи, а также результаты численного исследования тепловых и деформационных процессов, протекающих в металлоизделии на примере получения полосы (шинопровода) поперечного сечения 40x12 мм из технического алюминия А ДО.

Вторая глава диссертационной работы посвящена физическому моделированию тепловых процессов, протекающих в кристаллизаторе УГЛДМ при получении полосы (шинопровода) поперечного сечения 40x12 мм из технического алюминия АДО ГОСТ 4784-97, в результате которого получены данные о распределении температур вблизи поверхностей контакта формирующегося металлоизделия с рабочими поверхностями формообразующего инструмента и на плоскости продольной симметрии металлоизделия.

В третьей главе представлен алгоритм и результаты построения ЗО модели в САО-системе Т-Р1ех УГЛДМ. Проведен динамический анализ работы установки и анализ контактного взаимодействия подвижных частей кристаллизатора УГЛДМ с формирующимся металлоизделием.

Работа выполнена в лабораториях и на экспериментальной базе Института машиноведения и металлургии ДВО РАН (г. Комсомольск-на-Амуре), при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований 11-01-98500 рвостока «Математическое моделирование процессов протекающих в многокомпонентных системах» (2011-2013 гг.), гранта 09-1-ОЭМПУ-07 «Моделирование и исследование процессов формирования заготовки на установке горизонтального литья и деформации металла» (2009-2011 гг.), реализованного в рамках Программы фундаментальных исследований Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН № 13 «Трибологические и прочностные свойства структурированных материалов и поверхностных слоев», а также в соответствии с планом НИР ИМиМ ДВО РАН «Разработка, исследование и внедрение нетрадиционных методов обработки металлов давлением» (№ госрегистрации 01.2.006 11977).

Заключение диссертации по теме "Механика деформируемого твердого тела"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Осуществлена постановка, разработана численная схема и решена пространственная краевая задача для определения напряженно-деформированного состояния в системе «формирующееся металлоизделие -инструмент деформации» в процессе формирования металлоизделия совмещенным методом литья и деформации металла.

4. В среде САБ-системы Т-Р1ех разработана ЗЭ-модель УГЛДМ, позволяющая определить кинематические характеристики формообразующего инструмента и установить области контакта инструмента с формирующимся металлоизделием в зависимости от угла поворота приводных валов УГЛДМ.

7. Результаты экспериментального опробования технологии получения полосы (шинопровода) поперечного сечения 40x12 мм из технического алюминия АДО, свидетельствуют об адекватности разработанной комплексной модели. Это подтверждается устойчивостью процесса получения металлоизделия и высокими показателями его физико-механических свойств.

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Соснин, Александр Александрович, Комсомольск-на-Амуре

1. Генки Г. О некоторых статически определимых случаях равновесия в пластических телах. Сб. «Теория пластичности». ИЛ. 1948.

2. Генки Г. О медленных стационарных течениях в пластических телах с приложениями к прокатке, штамповке и волочению. Сб. «Теория пластичности». ИЛ. 1948.

3. Prandtl L. Zeit und Math. Mech. 1923.

4. Ивлев Д.Д. Об определении перемещений в упруго-пластических задачах теории идеальной пластичности. Сб. «Успехи механики деформируемых сред». -М.: «Наука», 1975.

5. Михлин С.Г. Основные уравнения математической теории пластичности. М.: Изд. АН СССР, 1934.

6. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: «Гостехиздат», 1969.

7. Соколовский В.В. Построение полей напряжений и скоростей в задачах пластического течения // Инж. д-л, Т.1, Вып. 3, 1961.

8. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ,1956.

9. Ивлев Д.Д., Быковцев Г.И. Теория упрочняющегося пластического тела. -М.: «Наука», 1971.

10. Ильюшин A.A. Некоторые вопросы теории пластического течения // Изв. АН СССР, № 2, 1958.

11. Михлин С.Г. Численная реализация вариационных методов. М.: «Наука», 1966.

12. Тарновский И.Я., Поздеев A.A., Вайсбург P.A., Гунн Г.Я., Котельников В.Л., Тарновский В.И., Скороходов А.Н., Колмогоров В.Л.

13. Вариационные принципы механики в теории обработки металлов давлением. «Металлургиздат», 1963.

14. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: «Мир, 1977. 349с.

15. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках. М.: «Мир», 1984.

16. Aho А.V., Hopcroft J.E., Ullman J.D. Data Structures and Algorithms. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1983.

17. Колмогоров В.Jl. Численное исследование больших пластических деформаций и разрушения металлов // КШП. ОМД. № 2, 2003. С. 4-16.

18. Одиноков В.И. О конечно-разностном представлении дифференциальных соотношений теории пластичности // Прикладная механика, 1985. Т.21. № 1. С. 97-102.

19. Одиноков В.И. Численное исследование процесса деформации материалов бескоординатным методом-Владивосток: Дальнаука, 1995.168 с.

20. Одиноков В.И., Каплунов Б.Г., Песков A.B., Баков A.A. Математическое моделирование сложных технологических процессов. Ин-т машиноведения и металлургии ДВО РАН. -М. Наука, 2008, - 176с.

21. Совмещение непрерывной разливки стали с прокаткой / В.Б. Ганкнн, Б.Е. Гуревич, A.A. Целиков, A.M. Ротенберг // Бюллетень института «Черметинфорнацня», 1970.-№11.- С. 13-22.

22. Преимущества нагрева и прокатки слитков с повышенным теплосодержанием / В.И, Барбаев, М.Ф. Витущенко, В.В. Мантуров, Е.П. Фет // Сталь, 2000 №6. - С. 42-45.

23. Производство проката из слитков с жидкой сердцевиной / B.C. Бойко, Э.Н. Шебаниц, В.Е. Зеленский и др. // Сталь, 2001. №7. - С. 43-45.

24. Штройбель X. Процесс непрерывного литья тонких слябов с обжатием жидкой сердцевины концепции и результаты эксплуатации // Черные металлы, 1999. - Декабрь. - С. 37-40.

25. Литье и обжатие с разливкой тонких слябов на заводе фирмы «Маннесмангерен-верке АГ» / Х.-Ю. Эренберг, Л. Паршат, Ф-П. Плешиучниг и др. // МРТ, 1990.- С. 46-59.

26. Мазур И.П., Лисица A.A., Третьякова Н.З. Применение операции деформирования слябов с жидкой сердцевиной при производстве горячекатаного проката // Известия вузов. Черная металлургия, 2002. №9. - С. 35-38.

27. Мазур И.П., Барышев В.В., Седых М.О. Математическая модель упругопластического деформирования непрерывно-литого слитка с жидкой сердцевиной // Производство проката, 2002. №9. - С. 2-6.

28. Третьяков В.А., Мазур И.П., Лисица A.A. Расчет деформации непрывнолитого сляба в двухфазном состоянии // Сталь, 2001.-№6. С. 54-56.

29. Сивак Б. А., Рогов И. С. Литейно-прокатные агрегаты для металлургических мини-заводов. Часть П. Листовые литейно-прокатные агрегаты // Бюллетень «Черная металлургия» АО «Черметинформация», 2001.-№4.-С. 14-22.

30. Сапожников А.Я. Мелкосортные станы конструкции ВНИИМЕТМАШа для мини-заводов // Сталь, 1999. №6. - С. 61, 62.

31. Шевакин Ю.Ф., Кручер Н.Г. Развитие непрерывных и совмещенных процессов литья и прокатки цветных металлов на литейно-прокатных агрегатах // Цветные металлы. 1997. №5. С. 71-74.

32. Коркушко B.C., Маленьких А.Н., Горбунов В. А. Совершенствование литейной машины агрегата непрерывного литья и прокатки алюминиевой катанки // Цветные металлы. 1998. №4. С. 71-73.

33. Черняк С.Н., Коваленко П.А., Симонов В.И. Бесслитковая прокатка алюминиевой ленты. М.: Металлургия, 1976. 130 с.

34. Василевский П.А., Железняк Л.М., Козловских Н.Ф., Котельников В.П., Хайкин Б.Е. // Способ подготовки медной непрерывнолитой заготовки к волочению, патент на изобретение 02146976 28.07.1998

35. Кузнецов С.А., Гарбер Э.А., Семенов С.Ю., Виноградов А.И. // Способ подготовки поверхности заготовки к волочению и устройство для его осуществления, патент на изобретение 02118212

36. Арсентьева Н.С., Казанцев Е.А., Железняк Л.М., Тихоняк А.Н. // Получение непрерывнолитой заготовки для волочения прутков и проволоки в ОАО «КУЗОЦМ», Металлург. 2008. № 5. С. 61-63.

37. Чеботарев В.А., Самсонов A.B. // Реконструкция литейно-прокатных агрегатов алюминиевой катанки, Тяжелое машиностроение. 2008. №5. С. 20-21.

38. Маточкин В. А. // Особенности термической обработки и подготовки поверхности высокоуглеродистой катанки-проволоки при волочении, Сталь. 2007. № 6. С. 55-57.

39. Жучков С.М.,Маточкин В.А.,Горбанев А.А.//Развитие технологии производства высококачественной катанки, Сталь.2007.№ 5.С. 77-82.

40. Канцельсон М.П. Литейно-прокатные агрегаты для производства катанки из цветных металлов: Обзор Текст. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1990., Металлургическое оборудование. Сер.1., вып. 1. -45 с.

41. Грибов A.A., Гланц H.H., Петухова Т.А. Новый совмещенный процесс получения катанки из бескислородной меди // Цветные металлы. 1993. №10. С. 49-50.

42. Непрерывное литье и прессование' цветных металлов / В.М. Сергеев, Ю.В. Горохов, В.В. Соболев, Н.А.Нестеров. М.: Металлургия, 1990. 87 с.

43. Установка для непрерывного литья и прессования металла: Патент 2100136 / С.Б. Сидельников, H.H. Довженко, A.B. Ешкин. №95121390/02; Заявл. 19.12.1995; Опубл. 27.12.1997. Бюл. №36. 6 с.

44. Устройство для непрерывного литья и прессования полых профилей: Патент 2200644 РФ / С.Б.Сидельников, H.H. Довженко, А.И. Гришечкин, Е.С. Си-делышкова. №2001110206/02; Заявл. 13.04.2001; Опубл. 20.03.2003. Бюл. №8. 6 с.

45. Сергеев М.В., Шеркунов ВТ., Горохов Ю.В., Гилевич Ф.С., Ждановская В.А. Получение пресс-изделий литьем-прессованием металла // Цветные металлы. 1988. № 12. С. 65-67.

46. Совмещенный способ литья,и обработки давлением: A.c. 866875 СССР / Е.М. Савицкий, Ю.Ф. Ефимов, Г.Т. Омарова, Т.М. Фролова. №2789462/22-02; Заявл. 13.07.1979; Опубл. 29.06.1979. 3 с.

47. Способ жидкой штамповки: A.c. 1577916 СССР / Г.А. Кривонос, O.A. Солодуха, A.A. Сапрыкин, И.Я. Белоусов, Л.Г. Гришин, Н.Г. Колосенок, Е.М. Покровский. №4281742/27-02; Заявл. 13.07.1987; Опубл. 15.07.1990. Бюл. №26. 5 с.

48. Установка для непрерывного прессования металла: Патент 1785459 РФ / H.H. Довженко, С.Б. Сидельников, H.H. Загиров. Опубл. 1992, №48.

49. Гилевич Ф.С., Довженко H.H., Сидельников С.Б. Получение проволоки, прутков и труб из алюминиевых сплавов совмещенным методом литья и непрерывного прессования // Технология легких сплавов. 1990. №11. С. 54-56.

50. Сидельников С.Б., Довженко H.H., Ешкин A.B. Установка для непрерывного литья и прессования металла. Информационный листок, Красноярский ЦНТИ,95.98. серия Р.55.35.35, 1998. 2 с.

51. Галиев Р.И. Разработка и исследование процесса совмещенной прокатки-прессования с целью повышения эффективности производствадлинномерных пресс-изделий из алюминиевых сплавов: Дис. канд. тех. наук: 05.03.05 / КГАЦМиЗ. Красноярск, 2004, 198 с.

52. Патент №2077765 Би. Способ получения непрерывнолитых полых заготовок и устройство для его реализации/Стулов В.В., Одиноков В.И. Опубл. 20.04.97. Бюп.№11.

53. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №95103322/02/ 006222 от 29.07.96. Способ получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок/Стулов В.В., Одиноков В.И.

54. Свидетельство на полезную модель №2525. Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок/Стулов В.В. Одиноков В.И. Опубл. 16.08.96. Бюл.№8.

55. Свидетельство на полезную модель №2526. Устройство для непрерывной разливки металла/Стулов В.В., Одиноков В.И. Опубл. 16.08.96. Бюл.№8.

56. Патент №2079390 БИ Устройство для непрерывного литья заготовок/ Стулов В.В., Одиноков В.И. Опубл. 20.05.97. Бюл.№14.

57. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №94041105/02/ 040449 от 27.06.96. Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления/Стулов В.В., Одиноков В.И.

58. Патент №2077766 Би. Способ непрерывной разливки металлов и установка для его осуществления / Стулов В.В., Одиноков В.И. Опубл. 20.04.97. Бюл-№11.

59. Патент № 2158653 1Ш. Установка для получения непрерывнолитых деформированных заготовок / В.В. Стулов, В.И. Одиноков. Опубл. 10.11.2000, Бюл. №31.8 с.

60. Патент № 2084310 1Ш. Способ непрерывного литья заготовок и устройство для его осуществления / В.В. Стулов, В.И. Одиноков. Опубл. 20.07.1997, Бюл. №20. 12 с.

61. Патент № 2041011 1Ш. Устройство для непрерывного литья заготовок / В.И. Одиноков. Опубл. 09.08.1995, Бюл. № 22.4 с.

62. Патент №2103105 БШ, МКИ 6 В22 Д11/00, 11/04. Способ получения непрерывнолитых полых заготовок и устройство для его реализации / В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №95117313/02. Заявл. 12.10.95. Опубл. 27.01.98. Бюл.№3,- 14 с.

63. Патент №2112623 БШ, МКИ 6 В22 ДМ/04. Способ получения непрерывнолитых полых заготовок и устройство для его осуществления / В.В.Стулов, В.И.Одиноков. -№96113980/02. Заявл. 11.07.96. Опубл. 10.06.98. Бюл.№ 16.-Юс.

64. Патент №2136435 БШ, МКИ 6 В22 ДМ/04. Способ получения непрерывнолитых деформированных полых заготовок и устройство для его осуществления /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №98116776/02. Заявл. 08.09.98. Опубл. 10.09.99. Бюл. №25. - 8 с.

65. Патент №2146574 БШ, МКИ 7 В22 ДМ/04. Способ получения непрерывнолитых полых биметаллических деформированных заготовок и устройство для его осуществления /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. -№98123214. Заявл. 22.12.98. Опубл. 20.03.2000. Бюл. №8. 14 с.

66. Патент №2146575 БШ, МКИ 7 В22 ДМ/051. Способ получения непрерывнолитых полых биметаллических заготовок и устройство для его осуществления /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №98123215. Заявл. 22.12.98. Опубл. 20.03.2000. Бюл. №8. - 12 с.

67. Патент №2156177 БШ, МКИ 7 В22 ДП/04. Устройство для получения непрерывнолитых полых биметаллических деформированных заготовок. /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №99103556/02. Заявл. 23.02.99. Опубл. 20.09.2000. Бюл. №26. - 12 с.

68. Патент №2151022 Ш, МКИ 7 В22 Д11/04.Устройство для получения непрерывнолитых профильных заготовок /В. В. Стул ов, В.И.Одиноков. №99103519/02. Заявл. 23.02.99. Опубл. 20.06.2000. Бюл. №17.-10 с.

69. Патент №2154543 1Ш, МКИ 7 В22 ДМ/051. Устройство для получения непрерывных профильных заготовок из деформируемого металла / В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №99105109/02. Заявл. 16.03.99 Опубл. 20.08.2000. Бюл. №23. - 12 с.

70. Патент №2148466 БШ, МКИ 7 В22 Д11/04. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных цилиндрических заготовок / В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №98102556/02. Заявл. 16.02.98. Опубл. 10.05.2000. Бюл. №13.- Юс.

71. Патент №2155650 1Ш, МКИ 7 В22 Д11/08. Затравка для установки непрерывной разливки и деформации заготовок /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. -№98104820/02. Заявл. 02.03.98. Опубл. 10.09.2000. Бюл. №25 14 с.

72. Патент №2148467 ЬШ, МКИ 7 В22 Д11/04. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. -№98102595/02. Заявл. 16.02.98. Опубл. 10.05.2000. Бюл. №13.-10 с.

73. Патент №2147483 1Ш, МКИ 7 В22 Д11/051. Устройство для получения непрерывнолитых деформированных заготовок /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. -№99П0288/02. Заявл. 20.05.99. Опубл. 20.04.2000- Бюл. №11.- Юс.

74. Патент №2105631 БШ. МКИ 6 В 22 Д 11/04. Кристаллизатор для непрерывной разливки и деформации металла/В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №95117310/02. Заявлено 12.10.95. Опубл. 27.02.98. Бюл. №6. Юс.

75. Патент № 2084311 ЬШ. МКИ 6 В 22 Д 11/04. Сборный кристаллизатор для непрерывной разливки металла /В.В.Стулов, В.И.Одиноков. №94043921/02. Заявлено 14.12.94. Опубл. 20.07.97. Бюл. №20. 12 с.

76. Патент РФ № 2073586. Установка для получения непрерывных деформированных заготовок / В.И. Одиноков. Опубл. 20.02.97. Бюл. № 5.

77. Патент РФ №2227082. Устройство для непрерывного литья и деформации металла/ В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас, М.Б. Соболев, A.B. Зайцев. Опубл. 20.04.04. Бюл. №11.

78. Патент РФ № 2225770. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков. Опубл. 20.03.04. Бюл. № 8.

79. Одиноков В.И., Стулов В.В. Литейно-ковочный модуль. Литье и деформация. Владивосток: Дальнаука, 1998.150 с.

80. Одиноков В.И., Стулов В.В. Получение непрерывнолитых деформированных профильных заготовок на литейно-ковочном модуле: Моногр.- Владивосток: Изд-во Дальневосточ. ун-та, 2000.-97 с.

81. Одинокое В.И., Стулов В.В. Получение непрерывно литой алюминиевой заготовки на литейно-ковочном модуле // Литейное производство. 1996. № 1. С. 18-20.

82. Одинокое В.И., Стулов В.В. Влияние конструкции кристаллизатора на качество непрерывнолитой заготовки // Литейное производство. 1996. №4. С. 24-26.

83. Одиноков В.И., Стулов ВВ. Получение непрерывнолитых деформированных профильных заготовок на литейно-ковочном модуле. Владивосток: Изд-во Дальневосточ. ун-та, 2000. 97 с.

84. Одиноков В.И., Стулов В.В. Получение непрерывнолитых деформированных полых заготовок на литейно-ковочном модуле. Владивосток: Изд-во Дальневосточ, ун-та, 2002. 141 с.

85. Одиноков В.И., Черномас В.В., Ловизин Н.С. Исследование процесса получения металлоизделий из цветных и черных сплавов на установке вертикального литья и деформации металла. Владивосток, Дальнаука, 2011. - 106 с.

86. Одиноков В.И., Черномас В.В., Ловизин Н.С. Литейно-ковочный модуль вертикального типа для производства непрерывнолитыхдеформированных заготовок из железоуглеродистых сплавов/Юбработка металлов. 2008. №2. С. 10-12.

87. Скляр С.Ю., Одиноков В.И., Ловизин Н.С. Решение тепловой задачи для процесса получения металлоизделий на литейно-ковочном модуле вертикального типа // Труды НГТУ им. P.E. Алексеева. 2010. № 2. С. 250-257.

88. Патент РФ № 2351428. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков. Опубл. 10.04.09. Заявка № 2007109244

89. Патент РФ № 2354493. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков., В.А. Коломин. Опубл. 10.05.09. Заявка № 2007109242

90. Патент РФ № 2354494. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков. Опубл. 10.05.09. Заявка № 2007109246

91. Патент РФ № 2225772. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков., A.B. Зайцев. Опубл. 20.03.04. Заявка № 2002122688

92. Патент РФ № 2225773. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков. Опубл. 20.03.04. Заявка № 2002122689

93. Патент РФ № 2225774. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, В.В. Черномас, Б.И. Проскуряков., A.B. Зайцев. Опубл. 20.03.04. Заявка № 2002122690

94. Патент РФ № 2227082. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас, М.Б. Соболев, A.B. Зайцев. Опубл. 20.04.04. Заявка № 2003109044

95. Патент РФ № 2323801. Горизонтальная машина для непрерывной разливки и деформации металла /В.В. Стулов, В.И. Одиноков. Опубл. 10.05.08. Заявка №2006133418

96. Патент РФ № 2312736. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас,. Опубл. 20.12.07. Заявка № 2005137667

97. Патент РФ № 2312734. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас,. Опубл. 20.12.07. Заявка № 2005137622

98. Патент РФ № 2312735. Устройство для непрерывного литья и деформации металла /В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас,. Опубл. 20.12.07. Заявка № 2005137637

99. Патент РФ № 2401176 Черномас В.В., Одиноков В.И., Скляр С.Ю. Устройство для непрерывного горизонтального литья и деформации металла. Опубл. 10.11.2010. Бюл. № 31.

100. Патент № 2073586 ІШ Одиноков В.И. Устройство для непрерывного литья и деформации металла. 1997. Б.И. № 5.

101. Патент РФ № 2401176 Черномас В.В., Одиноков В.И., Скляр С.Ю. Устройство для непрерывного литья и деформации металла. Опубл. 10.10.2010. Бюл. № 28.

102. Патент РФ № 2401175 Черномас В.В., Одиноков В.И., Скляр С.Ю. Устройство для непрерывного горизонтального литья и деформации металла. Опубл. 10.10.2010. Бюл. № 28.

103. Одиноков В.И., Проскуряков Б.И., Черномас В.В. Непрерывный процесс кристаллизации металла при одновременном его деформировании. Ин-т машиноведения и металлургии ДВО РАН. М. Наука, 2006. - 111с.

104. Одиноков В.И., Черномас В.В., Ловизин Н.С. Литейно-ковочный модуль горизонтального типа для производства непрерывнолитых деформированных заготовок из цветных сплавов/Юбработка металлов. 2008. №1. С.12-14.

105. Одиноков В.И., Черномас В.В., Ловизин Н.С., Стулов В.В., Скляр С.Ю.Технология получения металлоизделий на установке горизонтального литья и деформации металла// Металлург. 2009. №7. С.47-49.

106. Одиноков В.И., Черномас В.В., Ловизин Н.С., Стулов В.В., Скляр С.Ю. Исследование процесса получения заготовок на установке горизонтального литья и деформации металла//Заготовительные производства в машиностроении. 2009. №12. С.6-8.

107. Johann F., Langerweger J., Maddock В. Recent Developments in Conform and Castex // Continuous Extrusion Technology. Light Metal Age. -Aug 1988. -pp. 23-28

108. Сергеев B.M. Непрерывное литье-прессование цветных металлов/ B.M. Сергеев, Ю.В. Горохов, В.В. Соболев, H.A. Нестеров. М.: Металлургия, 1990. - 85 с.

109. Сидельников С.Б., Довженко H.H., Ворошилов С.Ф., Применение совмещенных методов прокатки-прессования для получения пресс-изделий из алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов. -1999. № 1-2. - С. 131 - 136.

110. Сергеев В.М. Непрерывное литье-прессование цветных металлов/В.М. Сергеев,Ю.В. Горохов, В.В. Соболев, H.A. Нестеров. -М.: Металлургия, 1990. -85 е.,

111. Сидельников С.Б., Довженко H.H., Ворошилов С.Ф., Применение совмещенных методов прокатки-прессования для получения пресс-изделий из алюминиевых сплавов,//Технология легких сплавов. -1999. -№ 1-2. -С. 131 -136

112. Шаталов, Р. Л. Зависимость пластических характеристик сплава цинк-титан от температуры при растяжении и кручении / Р. Л. Шаталов, В. К. Портной, А. М. Кац // Цветные металлы. 2005. - №7. - С. 92-94

113. Харитонов Е. А., Алексеев П. Л., Романенко В. П., Ахмедшин Р. И // Исследование теплового состояния титановых сплавов при радиально-сдвиговой прокатке. Цветные металлы. 2008. - N 2. - С. 88-90

114. Остриков О. М. Влияние термической обработки на пластические характеристики аморфных сплавов на основе железа // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. - N 4. - С. 35-36

115. Баранов, М. В. Влияние скорости охлаждения на структуру и свойства алюминиевых сплавов 8011 и 8006 в условиях бесслитковойпрокатки / M. В. Баранов, Р. К. Мысик, В. Ю. Бажин // Цветные металлы. -2007. №5. -С. .90-91

116. Новиков А. В., Злотин JI. Б. Исследование процессов литья и обработки цветных металлов и сплавов. -М.: Металлургия, 1982. -88 с.

117. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов.-М.:МИСиС, 2001.-416 с.

118. Бажин, В. Ю. Формирование алюминиевой полосы при бесслитковой прокатке Текст. / В. Ю. Бажин, М. В. Баранов //Расплавы. -2005. №4.-С. . 55-61 .

119. Бровман, М. Я. Протяженность зоны пластической деформации и допустимая скорость при бесслитковой прокатке / М. Я. Бровман, В. А. Николаев, В. П. Полухин // Металлы. 2007. - №1. - С. . 44-49.

120. Бровман М.Я., Николаев В.А., Полухин В.П. // Сопротивление пластической деформации стали в процессе валковой бесслитковой прокатки/ Металлы. 2007. № 4. С. 33-40.

121. Бровман М.Я., Николаев В.А. // Технологические основы и критерии выбора диаметра валков-кристаллизаторов при бесслитковой прокатке. Производство проката. 2007. № 11. С. 2-6.

122. Бажин В.Ю., Баранов М.В. // Особенности получения фольговой заготовки из алюминиевых сплавов. Расплавы. 2006. № 2. С. 47-54.

123. Патент РФ № № 2146974, МПК7В 21 В 1/46. Способ производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате / В.М. Салганик, И.Г. Гун, A.C. Карандаев и др.

124. Патент РФ № 2078418, МКИ6 В 21 В 1/46. Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате / И.Г. Гун, В.М. Салганик, А.Г. Соловьев.

125. Патент РФ № 2089307, МКИ6 В 21 В 1/46. Способ сверхкомпактного производства бесконечной горячекатаной полосы на непрерывно-реверсивном литейно-прокатном агрегате / ИХ. Гун, В.М. Салганик, А. Г. Соловьев и др.

126. Хендрикс К. Технология непрерывного литья полосы революция в черной металлургии: Пер.с нем. // Черные металлы. -1995, оет. -С. 38-45.

127. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. М.: Машиностроение 1980. 157 с.

128. Одиноков В.И., Черномас В.В., Зайцев A.B., Соболев М.Б. Связь диаграмм состояния заливаемых в кристаллизатор сплавов с его тепловыми режимами// Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 6. С. 37-42.

129. Строжев М.В., Попов A.A. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 4-е изд. М.Машиностроение, 1977. 423 с.

130. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 2-е изд. М.Металлургия, 1978. 260 с.