Прогнозирование структуры металла в процессах поперечно-клиновой прокатки

Рассмотрен метод компьютерного прогнозирования размеров зерен металла, их разориентации, границ зерен и плотности дислокаций в зависимости от режимов поперечно-клиновой прокатки. Выявлены закономерности формирования параметров структуры металла в зависимости от напряженного состояния методами компьютерного моделирования. Напряженное состояние описано двумя параметрами: средним напряжением и параметром третьего инварианта девиатора напряжений. Впервые установлено влияние напряженного состояния в очаге деформации на параметры структуры металла. Новый метод позволяет повысить качество изделий путем компьютерной оптимизации режимов прокатки. Приведены результаты определения структуры металла и параметров напряженно-деформированного состояния в очаге деформации при горячей прокатке вала водяного насоса из стали 45. Проведена верификация и анализ данных виртуальных экспериментов по формированию структуры конструкционных сталей в процессах поперечно-клиновой прокатки. Для анализа выходных данных моделирования использованы параметры прогнозирования расчета границ зерен, размера зерен. Созданная компьютерная модель прогнозирования характеристик структур металла в зависимости от режимов пластической деформации обеспечивает при минимальных затратах и без проведения натурных экспериментов нахождение оптимальных термодинамических и напряженно-деформированных режимов пластического течения металла, гарантирующих наивысшие эксплуатационные свойства получаемых изделий.

пластическое деформирование, структура металла, напряженно-деформированное состояние, пластичность

1. Кожевникова, Г. В. Повышение усталостной прочности валов посредством поперечно-клиновой прокатки / Г. В. Кожевникова, А. О. Рудович, В. Я. Щукин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2017. – № 12. – С. 19–31.

2. Пластичность и разрушение / под общ. ред. В. Л. Колмогорова. – М.: Металлургия, 1977. – 336 с.

3. Качанов, Л. М. Основы механики разрушения / Л. М. Качанов. – М.: Наука, 1974. – 312 c.

4. Бернштейн, М. Л. Структура деформированных металлов / М. Л. Бернштейн. – М.: Металлургия, 1977. – 431 с.

5. Задоян, Д. М. Определение плотности избыточных дислокаций по рентгенографическим оценкам размеров кристаллических блоков и разориентировки малоугольных границ / Д. М. Задоян, Л. А. Азизбекян, М. К.Валюженич // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. –2003. – Вып. 19. – С. 177–179.

6. Абрамов, А.А. Использование пакета LS-DYNA для компьютерного моделирования процесса поперечно-клиновой прокатки / А. А. Абрамов, Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2011. – №. 2. – С. 41–50.

7. Кожевникова, Г. В. Теоретические и технологические основы поперечно-клиновой прокатки заготовок из сталей с ограниченной пластичностью: дис. ... докт. техн. наук: 05.02.07 / Г. В. Кожевникова. – Минск, 2015. – 430 л.

8. Kozhevnikovа, G. Cross-wedgerolling / G. Kozhevnikova. – Minsk: Belorusskaya nauka, 2012. – 321 p.

9. Астапчик, А. С. Исследование пластичности металла заготовок поперечно-клиновой прокатки / А. С. Астапчик, Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2014. – № 3. – С. 31–36.

10. Кожевникова, Г. В. Теория и практика поперечно-клиновой прокатки / Г. В. Кожевникова. – Минск: Беларус. навука, 2010. – 291 с.

11. Кожевникова, Г. В. Решение задачи гибки листа методом полей линий скольжения / Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2018. – Т. 63, № 4. ‒ С. 416–423.https://doi.org/10.29235/1561-8358-2018-63-4-416-423

12. Щукин, В. Я. Белорусская школа поперечно-клиновой прокатки / В. Я. Щукин, Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2016. –№ 1. – С. 43–50.

13. Кожевникова, Г. В. Исследование кинематики течения металла при поперечно-клиновой прокатке с использованием компьютерного моделирования / Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2013. – № 1. – С. 47–53.

14. Практическое руководство к программному комплексу DEFORM-3D: учеб. пособие / B. C. Паршин [и др.]. – Екатеринбург: УрФУ. – 2010. – 266 с.