Вперше для створення математичних моделей процесу тривимірної течії металу використано варіаційний метод і показано, що процеси характеризуються специфічною тривимірною течією металу, яка не є вісесиметричною і до цього часу не враховувалась в теоретичних рішеннях. Проаналізовано процес видавлювання, який враховує особливості формування осередку деформації, кінцеву формозміну та силовий режим за умов тривимірної течії. Встановлено, що тонкостінні циліндричні деталі за певних умов можна одержувати з квадратної заготованки.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод розрахунку та проектування процесу гвинтової екструзії (ГЕ) на підставі дослідження напружено-деформованого стану заготовки та дослідження моделі формування структури та властивостей металів у процесі даної обробки. За умов ГЕ виявлено активні ділянки поверхні контакту заготовки з матрицею. Виявлено, що перетікання металу у межах поперечного перерізу заготовки може бути описано перетворенням простого зсуву з одночасним поворотом, пропорційним куту зсуву. На даній основі удосконалено експериментально-розрахунковий метод, що став придатним для проектування ГЕ. Розроблено модель процесів формування структури та властивостей матеріалу за ГЕ. Удосконалено метод проектування процесу шляхом застосування об'єктно-орієнтованого підходу та розроблено 4 проектні операції. Результати наукового дослідження використано у процесі розробки технологічної схеми виготовлення титанового дроту з застосуванням ГЕ та для обгрунтування зменшення висоти гвинтової ділянки матриць для обробки вторинних алюмінієвих сплавів.

  Скачати повний текст

Розроблено методи розрахунку пресового інструменту та раціональних деформаційних і температурно-швидкісних режимів процесу гарячого прямого пресування спеціальних прес-виробів з алюмінієвих і магнієвих сплавів з метою підвищення їх якості. За допомогою математичного моделювання визначено спільний вплив на формозмінення металу комплексу безрозмірних параметрів конструкції плоских форкамерних матриць, зокрема, ступінчастих. Визначено вплив геометрії пресового інструменту та температурно-швидкісних параметрів процесу на температуру, силу пресування, механічні властивості та структуру металу профілів і труб з алюмінієвих і магнієвих сплавів (АА1070, АА6060, АА6082, AZ31B), що дозволяє забезпечити високі показники якості прес-виробів спеціального призначення. Розроблено способи одержання прес-виробів великого поперечного перерізу з рівномірною дрібнозернистою структурою металу з використанням кутового пресування. Створено нові технології виробництва довгомірних алюмінієвих труб у бухтах, рам алюмінієвих вікон з терморозв'язкою для пасажирських вагонів, а також капілярних труб з магнієвих сплавів системи Mg - Ca.

  Скачати повний текст

Охарактеризовано процес формоутворення профілів різей на межі об'єднання режимів накопичування у незаповнених і заповнених контурах інструменту з метою підвищення та стабілізації величини зовнішнього діаметра та додаткового зміцнення профілю без порушення умов стійкості протікання даного процесу. Запропоновано методику визначення нечітких сумісних оцінок електричного опору зони деформації та координат положення рухомого інструменту, що дозволяє ідентифікувати параметри профілю, що накопичується. З урахуванням ітераційних алгоритмів, методу адаптивної матричної апроксимації добутком ортогональних поліномів функції відгуку бази правил нечіткого регулятора наведено аналітичний опис бази правил і проведено її уточнення відповідно до обраного критерію керування.

  Скачати повний текст

Досліджено подальший розвиток на базі енергетичного методу верхньої оцінки математичній моделі силового режиму процесу радіально-прямого видавлювання на конусній оправці. Розроблено й апробовано нові способи видавлювання порожнистих деталей з перемінною товщиною стінки. Встановлено методику проектування технологічних процесів точного об'ємного штампування видавлюванням порожнистих деталей з перемінною товщиною стінки та програмне забезпечення.

  Скачати повний текст

Здійснено узагальнення та нове розв'язання науково-технічної задачі збільшення технологічних можливостей процесів поперечного видавлювання за рахунок використання протитиску, який створюється твердим середовищем. З використанням методів прикладної теорії пластичності розвинуто математичні моделі напружено-деформованого стану процесів поперечного видавлювання заготовок з протитиском, який створюється допоміжним металом. Установлено залежність величини протитиску від фізико-механічних властивостей металу, що видавлюється, і геометричних характеристик порожнини. Розроблено методи оцінки впливу основних параметрів процесу на межову формозміну заготовок і технологічну спадковість готових виробів. Одержано залежності величини відновленого ресурсу пластичності від значень використаного ресурсу пластичності перед відпалом і кількості відпалів. Експериментально доведено вірогідність теоретичних результатів, на підставі яких розроблено практичні рекомендації щодо проектування процесів холодного поперечного видавлювання з використанням протитиску. Запропоновано методи вибору допоміжного металу та геометричних характеристик порожнини.

  Скачати повний текст

Показано, що за умов гвинтового пресування швидкість течії металу складається з двох компонентів: перший відповідає траєкторіям, що описують матеріальні точки, "вморожені" у поперечний переріз, що рухається за гвинтовим каналом, другий - рухові матеріальних точок усередині контуру поперечного перерізу. Це призводить до того, що на вході та виході з осередку деформації є дві зони інтенсивної деформації та між ними - зона малої деформації. Одержано співвідношення з метою визначення величини та розподілу накопиченої матеріалом деформації й енергосилових параметрів процесу, що враховують зазначені особливості течії металу. Теоретично та експериментально показано, що рух матеріальних точок усередині контуру поперечного перерізу призводить до вирівнювання деформації за перетином заготівки. Визначено основні керуючі параметри гвинтового пресування: відношення мінімального до максимального розміру поперечного перерізу; кут нахилу гвинтової лінії до осі пресування; протитиск; довжина ділянки гвинтової матриці, що калібрує. Визначено характер їх впливу на показники якості заготівок. З використанням одержаних співвідношень розроблено програму для ПЕОМ "Twist extrusion", яка дозволяє розрахувати основні параметри процесу гвинтового пресування. Розроблено технологічне оснащення, технологію гвинтового пресування та засади технології накопичення великих ступенів деформації у заготівках міді марок М0 та М1 і титану марки ВТ1-0 з підвищеними механічними властивостями (сполучення високої міцності та пластичності), що може бути пояснено сформованою в них ультрадрібнозернистою структурою.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичні й експериментальні дослідження напружено-деформованого та граничного станів (НДГС) інструменту для холодного видавлювання (ХВ) і гідростатичної обробки (ГСО) пористих і суцільних заготовок з використанням гідроекструзії (ГЕ), гвинтової екструзії (ГвЕ) і реверсивної закритої прошивки (РЗП) з накладанням протитиску та магнітного поля. Удосконалено методи аналізу НДГС інструменту зі змінною по довжині товщиною стінки від навантажень, що прикладені у різних його частинах, визначено найбільш жорсткі з них, запропоновано алгоритм побудови діаграм граничного стану для визначення оптимального бандажування вузла та розроблено схему ранньої діагностики актів пластичності та руйнування елементів матриць. Встановлено, що розрахунок міцності інструменту для ХВ та ГСО на прикладі моделі Ляме призводить до значних помилок і потребує застосування поправок. Розроблено алгоритми розрахунку параметрів інструменту, які перевірено за умов виробництва партій заготовок з конструкційних та інструментальних матеріалів, мікроволокон, а також за ГСО матеріалів з накладанням магнітного поля. Запропоновано математичну модель ГЕ пористого ортотропного пакету дротяних елементів, за допомогою якої встановлено стаціонарні умови одержання мікроволокон і відповідні граничні умови проектування інструменту. На підставі результатів дослідження силових режимів ГЕ, ГвЕ і РЗП встановлено, що тиск на пуансоні у разі застосування протитиску може зрости на величину, яка дорівнює протитискові.

  Скачати повний текст

Визначено залежності характеристик формозміни металу від комплексу безрозмірних геометричних параметрів конструкції плоских форкамерних матриць у разі пресування суцільних профілів з тонкостінними елементами з алюмінієвих сплавів. Визначено вплив на кривизну елементу профілю, що отримується за матрицею, факторів: зміщення середньої лінії каналу щодо середньої лінії форкамери, зміщення каналу щодо центру матриці, довжина паска, глибина паска та ширина форкамери, поперечний розмір контейнера. Проведено теоретичний аналіз пластичної течії металу за допомогою двовимірного кінцево-елементного математичного опису, якого удосконалено з питань аналітичного визначення локальної матриці жорсткості. Експериментально досліджено вплив коефіцієнта витяжки та кривизну вихідного профілю у разі асиметричного пресування крізь складену форкамерну матрицю. Запропоновано та обгрунтовано удосконалення методу розрахунку конструкції плоских форкамерних матриць, що забезпечує підвищення точності прес-виробів і ресурсоощадження.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено рішенню задачі отримання свинцевих волокон пресуванням литих гранул з метою використання їх для виробництва пористих фільтруючих елементів при очистці агресивних середовищ. Рішення наукової проблеми отримання волокон з програмуванням якостей кінцевого продукту виконано при комплексному розгляді сукупного впливу вихідного стану литих гранул і режимів пресування. Розглянуто механізм формоутворення гранул у процесі вібраційного диспергування розплаву. Розроблено методи дослідження дискретного середовища в його динаміці, які основані на аналізі контактної взаємодії часток, принципів статистичної механіки та реологічних проявів. Аналітичним шляхом отримано рівняння нерівномірності деформації при пресуванні гранул, яке дозволило керувати процесом отримання волокон заданих розмірів. Розроблено технологію виготовлення фільтруючих елементів із свинцевих волокон і проведено випробування їх при очистці забруднених електролітів. Показано, що волокнисті фільтри за технологічними та експлуатаційними якостями кращі від застосовуваних зараз фільтрів з металокераміки та бусофіду.

  Скачати повний текст

Вирішено актуальну науково-технічну задачу розвитку теорії рівноканального кутового пресування (РККП) шляхом урахування комплексного впливу геометрії матриці, зміцнення матеріалу, умов тертя на параметри процесу, а також удосконалення технології виготовлення субмікрокристалічних мідних й алюмінієвих заготовок за рахунок комбінованого застосування кутового та прямого гідропресування замість традиційного способу РККП. На базі комплексного урахування впливу геометрії матриці, зміцнення матеріалу й умов тертя одержало розвиток уявлення про верхню оцінку тисків РККП заготовок через матриці з закругленим зовнішнім кутом і без закруглення. Встановлено основні положення механізму впливу кута перетину каналів і фактора тертя за РККП з утворенням застійної зони на розподіл швидкостей деформацій заготовок з ідеально пластичного та зміцненого матеріалу.

  Скачати повний текст

Вперше запропоновано критерій для визначення параметрів стабільного гідропресування компонентів біметалевих складених заготовок на підставі врахування особливостей формування зв'язків між їх елементами в осередку деформації. Одержано співвідношення для визначення міцності на зсув з'єднання компонентів біметалевих складених заготовок в осередку деформації з урахуванням механічного зачеплення мікронерівностей складових композита й утворення металевих зв'язків між ними. Удосконалено математичну модель процесу гідропресування біметалевих прутків, яка відрізняється можливістю здійснення розрахунку міцності з'єднання компонентів, необхідну для їх пропорційного плину.

  Скачати повний текст

Розроблена методика для проведення аналізу напружено-деформованого стану (НДС) складових бандажованих матриць для холодного і полугарячого видавлювання. На підставі методу скінчених елементів створений програмний комплекс для розв'язання термо-пружно-пластичної контактної задачі в двовимірній постановці. Розроблена методика для достовірного завдання навантажень, при якій одночасно визначають НДС, як у заготівці, що пластично деформується, так і в інструменті з урахуванням їхнього взаємного впливу один на одного. Дана методика дозволила врахувати реальну контактну взаємодію між заготівкою і матрицею, з урахуванням особливостей конфігурації внутрішньої поверхні робочої вставки, без її спрощення. Проведено ряд розрахунків різноманітних типів багатошарових бандажованих матриць для холодного і полугарячого видавлювання, і дані рекомендації по вибору оптимальних механічних (величина натягу та кут конусності бандажа) та фізичних (жорсткість бандажа) параметрів конструкції, з метою зменшення інтенсивності напруження на робочій поверхні робочої вставки.

  Скачати повний текст

Удосконалено існуючі методи автоматизованого розрахунку та проектування та наведено практичні рекомендації щодо удосконалення технологій і устаткування процесів поперечної та поперечно-гвинтової прокатки, а також поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів. На підставі числового рекурентного рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги виділеного елементарного об'єму середовища деформації розроблено математичні моделі напружено-деформованого стану металу та ступеня використання його запасу пластичності під час реалізації процесів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки, а також поперечно-радіального видавлювання вісесиметричних ребристих металовиробів. Зазначено, що використання даного підходу дозволяє повною мірою врахувати реальний характер розподілів геометричних параметрів, механічних властивостей і умов контактного тертя у всьому об'ємі зони пластичної формозміни. Експериментально підтверджено достатній ступінь вірогідності одержаних теоретичних рішень. Показано можливість використання приводу обертання безпосередньо через деформовану заготовку, що дозволило максимально спростити конструкцію та знизити питому металоємність станів поперечної і поперечно-гвинтової прокатки. На підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень сформульовано та вирішено задачі щодо астоматизованого проектування технологічних режимів роботи і конструктивних параметрів механічного устаткування станів поперечної та поперечно-гвинтової прокатки. Наведено практичні рекомендації щодо розширення сортаменту та підвищення якості та зниження собівартості одержуваних вісесиметричних ребристих металовиробів.

  Скачати повний текст

Уперше детально проаналізовано напружено-деформований стан (НДС) опор пуансонів і виштовхувачів, які спираються на плоскі плити з центрально розташованим отвором. Показано, умови, за яких максимум нормальної контактної напруги приходиться на периферійну частину опори або на центральну. Установлено вплив бандажа опори на її НДС, що дає можливість зменшити розтягувальні напруги у небезпечній точці опори. З використанням методології структурного аналізу та проектування SADT (Structured Analysis and Design Technique) побудовано алгоритм проектування штампів.

  Скачати повний текст

Вперше із використанням рівнянь Нав'є-Стокса та перенесення вихору стосовно процесу рівноканального кутового пресування встановлені основні закономірності впливу геометрії кутового штаму та фізико-механічних властивостей заготівок на характер течії деформівного матеріалу, виникнення макроротору й енергосилові параметри процесу. Уточнено залежності силових і деформаційних параметрів рівноканальної пластичної течії металів від геометрії штампу та фактора тертя із урахуванням деформаційного зміцнення, макроротації матеріалу заготівки, протяжності порожнини штампу, а також маршруту багатопрохідного деформування. Одержали подальшого розвитку уявлення про характер впливу зовнішнього та внутрішнього радіусів штампу для рівноканального кутового пресування, а також довжини деформівної заготівки на величину викривлення форми початкової ділянки та нерівномірність розподілу деформацій за перерізом заготівки.

  Скачати повний текст

З використанням методу верхньої оцінки розроблено математичні моделі процесів плоского й вісесиметричного комбінованого видавлювання ступінчастих стрижневих деталей з фланцем, що дають змогу визначити силовий режим деформування та проаналізувати постадійну формозміну заготовки. Базуючись на методі планування уперше встановлено емпіричну залежність для визначення силових параметрів за умов комбінованого видавлювання стрижневих деталей з осьовим відростком і фланцем. Одержано закономірності, що дають змогу врахувати вплив геометрії перехідних крайок матриці та пуансона на плини металу в осьовий відросток і у фланець. Визначено, що радіуси скруглення, величини фасок і кути їх нахилу, а також умови контактного тертя між заготовкою та деформуючим інструментом є керуючими параметрами у разі оптимізації режиму деформування.

  Скачати повний текст

Розкрито проблеми підвищення ефективності процесів холодного видавлювання вісесиметричних порожнистих виробів на основі розробки і застосування технологічних способів видавлювання з розтягненням стінки заготовки, які забезпечують зниження енерго- та металоємності виробництва, підвищення стійкості оснащення та одержання виробів прогнозованої якості. Розроблено методики теоретичного аналізу процесів видавлювання вісесиметричних порожнистих виробів зі ступінчастою зовнішньою поверхнею з розтягненням стінки заготовки методом скінченних елементів і методом балансу потужностей, що дозволяє виявити вплив розтягувальних зусиль на силові режими, розподіл питомих зусиль на деформуючому інструменті, закономірності формозміни металу, а також виконати інженерні розрахунки параметрів одержання виробів з мінімальними зусиллями деформування та виробів прогнозованої якості. Визначено величини зменшення зусиль деформування та розподіл питомих зусиль за холодного видавлювання порожнистих виробів з різними ступенями деформації та кутом конусу пуансона. Виявлено величини зміцнення та ступінь використання ресурсу пластичності здеформованого металу. Зазначено, що запровадження запропонованих технологічних схем, методик їх розрахунку та нових конструкцій штампового оснащення суттєво розширює можливості холодного видавлювання порожнистих виробів з важкодеформівних сталей і зменшує енерговитрати.

  Скачати повний текст

Вперше інженерним методом визначено аналітичні залежності для визначення контактних напружень і зусиль деформування в процесах холодного прямого видавлювання з роздачею прямокутних профілів. Одержали подальший розвиток скінченно-елементні моделі традиційного прямого видавлювання та видавлювання з роздачею прямокутних профілів з круглих заготовок, що дозволило встановити закономірності формозміни металу та причини зменшення зусиль деформування під час видавлювання з роздачею. Для процесу холодного видавлювання з роздачею профілів вперше методом скінчених елементів встановлено характер розвитку напружено-деформованого стану в заготовці та раціональні розміри матриці, які забезпечують мінімальні зусилля видавлювання та необхідну кінцеву геометрію вибору. Теоретичним аналізом вперше встановлено вплив розмірів вихідної заготовки та коефіцієнта тертя на кінцеву геометрію профілів за прямого видавлювання з роздачею.

  Скачати повний текст