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

Розроблено та впроваджено технологічні процеси вальцювання заготовок з алюмінієвих сплавів за умов ізотермічного та наближеного до нього деформування, впровадження якого дозволить забезпечити зниження витрат гостродефіцитних дорогих металів у разі виготовлення штампованих поковок, профілів, вальцювальних штапів, зменшення трудомісткості їх виготовлення, підвищення продуктивності праці, одержання якісного виробу щодо геометричної форми, механічних властивостей і макро- та мікроструктури. Описано та розвинуто теоретичні й експериментальні аспекти дослідження течії металу в осередку деформування у перехідній і усталеній зонах у процесі вальцювання заготовок з урахуванням розвитку деформації у часі. Розроблено емпіричні формули для визначення розширення та випередження у процесі вальцювання заготовок за умов ізотермічного та наближеного до нього деформування. Розроблено класифікацію типових заготовок і профілів, технологічні рекомендації щодо розрахунку калібрів, технічне завдання на конструкцію промислового зразка спеціалізованого обладнання, типові технологічні процеси. На підставі результатів проведених експериментів на прикладі виготовлення профілю колодки парної з алюмінієвого сплаву АК4-1 показано, що профілі складного поперечного перерізу економічно вигідно виготовляти на обладнанні для вальціювання заготовок за умов ізотермічного деформування, оскільки підвищення пластичності уможливлює застосування обладнання, яке реалізує менше зусилля та має менші габарити.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена вдосконаленню безвідхідних способів поділу сортового прокату на мірні заготівки. Досліджено та розроблено перспективні напрямки розвитку технології та обладнання процесів відрізки зсувом і холодної ломки згином: використання динамічного і статико-динамічного навантаження при поділі прокату; вдосконалення механічних способів нанесення концентраторів напружень за один цикл роботи машини; використання утилізованої енергії пружної деформації станини та приводу для виконання корисної роботи нанесення концентраторів напружень; застосування диференційованого затиску прокату, ефективність яких обгрунтована теоретично і підтверджена експериментально. Розроблено і впроваджено у виробництво ряд конструкцій штампів для відрізки зсувом прокату з диференційованим затиском і запропоновано систему автоматизованого проектування подібних штампів. Розроблено новий спосіб поділу сортового прокату за схемою "зсув-ломка". Запропоновано нові конструктивні рішення в області вдосконалення безвідхідних способів поділу сортового прокату.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена удосконаленню й розвитку процесів очистки поверхні прокату від окалини. Розроблена теорія процесу, яка базується на термічному впливі води низького натиску. Крім підвищення якості поверхні обгрунтована можливість використання гідроочистки для стабілізації вихідної температури металу. Внаслідок цього знизиться різнотовщинність готової металопродукції.

  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

Проведено вивчення складу та структури твердих сплавів на умови руйнування робочої поверхні валків швидкісних дрібносортових прокатних станів і здійснено розробку альтернативних сплавів (високовуглецевих хромонікелевих сталей) для їх виготовлення з урахуванням переважаючого механізму зношування. Вперше за умов діючого виробництва досліджено особливості зношення калібрів валків з твердих сплавів передчистової та чистової групи клітей безперервних високошвидкісних дрібносортових прокатних станів. Встановлено, що використання твердих сплавів з великим розміром карбідних часток дозволяє підвищити експлуатаційні показники валків за рахунок зниження ефекту викришування поверхні калібра, більш рівномірної їх виробки. Обгрунтовано припущення, що тверді сплави вивченого складу можуть не бути найкращим матеріалом для виготовлення валків для використання за умов зношення з домінуючим механізмом термічної втоми. Запропоновано під час виготовлення таких валків використовувати теплостійкі високовуглецеві хромонікелеві сталі з більш високою, ніж у твердих сплавів теплопровідністю й стійкістю щодо утворення тріщин розпалу. Встановлено складний характер залежності структури та властивостей сталей від температури нагріву під час гартування та повторного нагрівання. Результати наукового дослідження використано для корегування технології виготовлення твердосплавних дискових прокатних валків, які серійно поставляються НВТ "ДОНІКС" на стани 150 ЗАТ "Макіївський металургійний завод" та ВАТ КГМК "Криворіжсталь". Виготовлено бандажі робочих валків з твердих сплавів та високовуглецевої хромонікелевої сталі, які пройшли успішні дослідно-промислові випробування за умов дрібносортових станів 250 ВАТ КГМК "Криворіжсталь".

  Скачати повний текст

Розроблено комплексну технологію підвищення зносостійкості коліс суцільнокатаних, яка включає в себе технологію нанесення покриттів з подальшою термообробкою. Встановлено якісні та кількісні технологічні параметри формування зносостійкого покриття на базі хромофосфатів. Досліджено природу та специфіку нової комплексної обробки робочої поверхні коліс. Теоретично й експериментально доведено, що висока якість та властивості нового покриття забезпечують підвищення зносостійкості коліс з підвищенням їх експлуатаційних характеристик. Проведено дослідження та розрахунки оптимальних режимів формування нового хромофосфатного покриття t °= 50 +- 2 °С, С= 9 +- 1 %, т= 35 +- 5 хв. Досліджено залежності зносостійкості поверхневого шару від температури, часу витримки та концентрації насичувального середовища. Встановлено зв'язок між складом і структурою покриття та його зносостійкістю та довговічністю.

  Скачати повний текст

Розроблено метод фазомодульованої кореляційної спекл-інтерферометрії, який базується на використанні кореляції фаз спеклів. З використанням цього методу створено прилад, чутливий до деформацій порядку 0,1 мкм. Удосконалено голографічний метод діагностики фізико-механічних властивостей листових матеріалів, який є неруйнівний та дозволяє проводити дослідження за нестаціонарних умов. Оптимізовано комплексний метод визначення компонент тензора піддатливості гексагональних і кубічних монокристалів на підставі даних дослідження полікристалічних структур. Одержано повний набір пружних модулів ряду актуальних матеріалів листової форми з кубічною та гексагональною симетрією кристалів. Розроблено метод прогнозування пружних властивостей матеріалів кубічної симетрії кристалів за заданої текстури. Одержано розподіл залишкових напружень, які виникають у разі прокатки та відпалювання листових матеріалів з використанням рентгенівських методів та методів кореляційної спекл-інтерферометрії.

  Скачати повний текст

Побудовано просторову фазово-концентраційну діаграму, яка дозволяє визначити межу до- і заперитектичної фазових областей кристалізації конструкційних сталей залежно від вмісту вуглецю, кремнію й марганцю. Показано, що у сталях, які містять 0,25 - 0,33 % вуглецю, легованих кремнієм і марганцем (близько 1,0 % кожного елемента), структура аустеніту характеризується найменшими розмірами дендритних вісей (I, II, III порядків), зерен, а також рівномірним розподілом ділянок концентраційної мікронеоднорідності. Виявлено спадкоємний взаємозв'язок концентраційних і морфологічних особливостей дендритної структури з параметрами кінцевої структури прокату. Установлено, що у конструкційному прокаті з низьколегованих сталей, що містять кремній і марганець, концентраційна мікронеоднорідність утворюється переважно внаслідок розвитку лікваційних процесів кремнію. Кількість і рівномірність чергування зон, збагачених і збіднених легувальними елементами, впливає на комплекс механічних властивостей та експлуатаційних характеристик конструкційного прокату.

  Скачати повний текст

Проведено промислове випробування ДТО прокатки за знижених температур під час кінцевих етапів процесу за умов дрібносортового стану 250-1 меткомбінату "Криворіжсталь". Встановлено підвищення характеристик міцності та пластичності термозміцненої арматури, отриманої за знижених температур, що сприяє підвищенню рівня довговічності такого прокату.

  Скачати повний текст

Проаналізовано вплив холодного деформування на властивості металів і сплавів, залежність властивостей матеріалів від історії їх деформування, визначено основні характеристики напруженого стану та критерії руйнування за монотонного та немонотонного деформування металів і сплавів, проведено аналіз способів оцінювання деформвальності заготовок, наведено вимоги до термоелектричних матеріалів. Визначено межі області ефективного використання металів як основних матеріалів для термоелектричних генераторів струму. Висвітлено технологічні умови пластичного деформування й їх вплив на режими волочіння тонких дротів, закономірності зміни пластичності металу в процесі волочіння та проміжних термообробок. Розроблено режими волочіння тонкого термопарного дроту з сплавів хромель, копель і сплавів системи нікель-молібден діаметром 200 - 70 мкм, які мають однорідні механічні властивості й якісну поверхню без карбідних та окисних включень і забезпечують високу чутливість і лінійність термоелектричних характеристик термопар з даних сплавів у температурному інтервалі 300 - 900 К.

  Скачати повний текст

Розглянуто методи перфорації листового матеріалу за умов застосування валкових механізмів, а також методи визначення обвідних параметричних сімей ліній на площині. Одержано формули зв'язку між нерухомою та рухомою системами координат для процесів перфорації різних видів. Для опису обвідних у реальних випадках розроблено геометричну інтерпретацію проекційного методу їх визначення. Запропоновано алгоритми профілювання пуансона шляхом обкочування контурів отворів конкретних фігур, що пробиваються (кола, прямокутника, трикутника, кута). Для перевірки вірогідності розглянутого методу розв'язано ряд тестових прикладів з відомими або прогнозованими рішеннями.

  Скачати повний текст

Розглянуто проблему підвищення ефективності роботи нагрівальних колодязів з верхнім опалюванням і покращання якості нагріву зливків. Встановлено, що найбільш істотне підвищення питомої продуктивності даних колодязів забезпечується організацією двостороннього симетричного нагріву металу. Наведено результати комплексного дослідження нагрівання зливків у нагрівальному колодязі з використанням додаткової зони опалення. Представлено порівняльну характеристику температурного поля робочого простору типового та реконструйованого колодязів і розподіл температур у тілі дослідного зливка. Розроблено раціональні режими нагріву зливків у нагрівальних колодязях за умов нестабільної роботи прокатного стану. Наведено розрахункову залежність теплового стану зливків наприкінці попередньої витримки їх у колодязях залежно від її тривалості.

  Скачати повний текст

Удосконалено технологію безвідходного розділення в штампах з метою підвищення геометричної точності та якості поверхні розділення у разі відрізання П-подібних профілів. На підставі виконаного аналізу механічних схем розділення та виконаної класифікації рухів рухомого ножа стосовно фасонних профілів визначено фактори, які мають вплив на геометричну точність та якість поверхні розділення. Показано, що для якісного різання профілів, які мають складну форму поперечного перерізу, потрібний складний рух рухомого ножа. Зазначено, що розроблені технологічні та конструктивні рішення під час відрізання профілів П-подібного перерізу можуть бути використаними для розробки технології різання в штампах профілів складної геометричної форми, у тому числі гнутих профілів, сортових, листових, гофрованих і спеціального призначення, які мають різну форму поперечного перерізу.

  Скачати повний текст

Теоретично досліджено шляхи підвищення ефективності процесу штампування деталей з титанових сплавів. Проаналізовано силові та швидкісні параметри технологічного устаткування та схем навантаження заготовки. Набула подальшого розвитку методика розрахунку ККД генератора імпульсних струмів електрогідравлічної установки для штампування деталей. Досліджено поводження титанових сплавів за високошвидкісного навантаження. Визначено шляхи інтенсифікації та розроблено технологію електрогідравлічного штампування заготовок з титанових сплавів. Наведено рекомендації щодо розширення області застосування електрогідравлічної обробки металів.

  Скачати повний текст

Висвітлено актуальні питання стійкості процесу деформації за умов інтенсивних обтиснень, розроблено технології прокатування високих штаб із максимальними кутами захвату. На підставі аналізу контактного тиску запропоновано теоретичне пояснення стійкості процесу прокатування високих штаб із негативним випередженням. На базі аналізу внутрішнього напруженого стану металу розвинуто методику визначення довжини задньої зони позаконтактної деформації, що дозволяє встановити граничні умови деформації високих штаб та максимальні кути контакту в сталому режимі, а також визначити вплив задньої зовнішньої зони на випередження. Доведено, що у разі прокатування високих штаб із значними обтисненнями силові умови на контакті якісно не змінюють напружений стан в осередку деформації та задній зовнішній зоні.

  Скачати повний текст

Досліджено технологічну енергетику маловідходного технологічного процесу фрикційного формоутворення. Вивчено канали та потужність втрат енергії, витраченої в процесі вільного фрикційного формоутворення циліндричних деталей. Теоретично розроблено математичну модель теплопотоків через тіло тертьового та деформуючого інструменту (ТДІ), розглянутого як основний канал втрат енергії. У моделі передбачено розв'язання поставленої задачі за умов теплообміну на робочій поверхні першого та другого родів. Визначено реальні значення питомої теплогенерації на робочій поверхні, необхідні для розв'язання задачі за умов теплообміну другого роду експериментальним шляхом. На базі дослідження теплових потоків у тілі ТДІ доведено, що по мірі його прогрівання, витрати енергії на внутрішнє споживання знижуються, корисне використання енергії у циклічному технологічному процесі доходить до 95 % від генерованої на робочій поверхні. Одержано експериментально-теоретичний опис процесу зношення робочої поверхні інструменту для умов вільного формоутворення. Знайдено математичні залежності між діаметральними розмірами заготовки та виготовленої деталі. Висвітлено зміни мікроструктури та мікромеханічних властивостей матеріалу інструменту та деталі, виготовленої за умов вільного формоутворення. Проведено порівняння техніко-економічних показників двох конкуруючих технологій: фрикційного формоутворення й обробки металу різанням на прикладі виготовлення втулок восьми типорозмірів.

  Скачати повний текст

На підставі системного підходу визначено три найбільш ефективні напрямки енергоощадження: зниження втрат металу з окалиною, підвищення стійкості устаткування, зниження витрат палива шляхом поліпшення утилізації тепла димових газів. Отримано наближений аналітичний розв'язок задачі нагрівання зливків з урахуванням окиснення, з використанням якого проведено дослідження впливу теплофізичних властивостей металу й окалини, швидкості окиснення, місця тепловиділення під час окиснення на формування температурного поля й окалиноутворення. За результатами дослідження визначено, що на формування температурного поля та динаміку нагрівання основний вплив мають коефіцієнти теплопровідності металу та розміри зливка. Експериментально визначено розмір константи швидкості окиснення металу для умов нагрівання зливків вуглецевистої сталі в регенеративних колодязях. Розроблено режим нагрівання, який забезпечує економію палива та зниження втрат металу з окалиною. Запропоновано та досліджено нові конструкції насадок регенераторів, що забезпечили підвищення температури нагрівання газу та повітря, економію палива, підвищення стйікості насадок, можливість відмови від використання висококалорійного газу під час опалювання колодязів. Апробовано розроблену конструкцію регенераторів, що забезпечує двостадійний режим спалювання газу.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розглянуто теорію побудови багаторівневих інтегрованих систем комплексного керування товстолистовим станом, яка охоплює рішення задач планування та організаційного керування виробництвом у прокатному цеху, оптимізації керування технологічними процесами нагріву, прокатки та обробки прокатної продукції. Реалізовано глобальну постановку задачі створення інтегрованих систем автоматизованого керування (ІАСК), за якої окремі керуючі підсистеми, що оптимізуються, об'єднуються вищим координатором в єдиний керуючий комплекс, який функціонує за обраним єдиним критерієм оптимізації роботи всього об'єкту. Установлено, що можливості технічного сполучення окремих функціональних підсистем до єдиної моделі керуючого комплексу забезпечуються наступними взаємно-інтегрованими системами: планування виробничих ресурсів підприємства або цеху, керування виробництвом, відкритою системою керування технологічними процесами та регулювання технологічними параметрами. За результатами математичного аналізу організаційно-технологічних процесів синтезовано структуру ІАСК, яка здійснює оптимальну інтеграцію процесів нагріву, прокатування та термічної обробки даної продукції. Запропоновано структуру машинної підтримки процесу прокатування ІАСК, яка включає етапи та зміст робіт всього періоду щодо створення, упровадження та експлуатації системи.

  Скачати повний текст