It is shown that when modeling the processes of forging and stamping, it is necessary to take into account not only the hardening of the material, but also softening, which occurs during hot processing. Otherwise, the power parameters of the deformation processes are precisely determined, which leads to the choice of more powerful equipment. Softening accounting (processes of stress relaxation) will allow to accurately determine the stress and strain state (SSS) of the workpiece, as well as the power parameters of the processes of deformation. This will expand the technological capabilities of these processes. Existing commercial software systems for modeling hot plastic deformations based on the finite element method (FEM) do not allow this. This is due to the absence in these software products of the communication model of the component deformation rates and stresses, which would take into account stress relaxation. As a result, on the basis of the Maxwell visco-elastic model, a relationship is established between deformation rates and stresses. The developed model allows to take into account the metal softening during a pause after hot deformation. The resulting mathematical model is tested by experiment on different steels at different temperatures of deformation. The process of steels softening is determined using plastometers. It is established experimentally that the model developed by 89 ... 93 % describes the rheology of the metal during hot deformation. The relationship between the components of the deformation rates and stresses is established, which allows to obtain a direct numerical solution of plastic deformation problems without FED iterative procedures, taking into account the real properties of the metal during deformation. As a result, the number of iterations and calculations has significantly decreased.

No abstract

Запропоновано спосіб кування поковок, який полягає в осаджені заготовок з увігнутими гранями. Розроблено методику теоретичних досліджень, яка полягала в дослідженні механізму закриття штучних осьових дефектів в заготовках. Дослідження проводилися на основі методу скінчених елементів. Основним параметром дослідження була глибина увігнутих граней заготовки. Цей параметр варіювався в діапазоні 0,75; 0,80 і 0,85. Кут увігнутих граней становив 120°. Результатами теоретичних досліджень були розподіли: деформацій, температур і напружень в тілі заготовки в процесі осадження заготовок з увігнутими гранями. На основі цих параметрів встановлювався показник напруженого стану в осьовій зоні заготовки. Для перевірки отриманих теоретичних результатів була розроблена методика експериментальних досліджень. Дослідження проводилися на свинцевих і сталевих заготовках. В результаті теоретичних досліджень було встановлено, що ефективною глибиною увігнутих граней є співвідношення діаметрів виступів і уступів рівних 0,85. Для цього співвідношення відбувається інтенсивне закриття осьового дефекту. Це пояснюється високим рівнем стискають напружень при осаджені заготовок з увігнутими гранями. Встановлена ефективна ступінь деформації, при якій відбувається інтенсивне закриття дефектів. Встановлені розподіл деформацій за перерізом і висоті заготовки, а також зміна показника напруженого стану в процесі осадження заготовок з увігнутими гранями. Закриття осьових дефектів було підтверджено експериментальними дослідженнями на свинцевих і сталевих зразках. Було здійснено впровадження нового способу осадження заготовок з увігнутими гранями. Результати ультразвукового контролю дозволили встановити, що отримані деталі не мають внутрішніх дефектів, які перевищують вимоги європейського стандарту SEP 1921. Проведені дослідження дозволили зробити висновок про високу ефективність запропонованого нового способу осадження заготовок з увігнутими гранями, яка полягала у підвищенні якості осьової зони крупних поковок з використанням цього способу Ключові слова: увігнуті грані, осадження, напруженодеформований стан, осьові дефекти злитка, високоякісні поковки

No abstract

The work's purpose is to increase the forging ingot's quality. A crystallization mechanism of shortened ingots has been investigated. The shortened ingots allow changing a direction of the metal solidification. The rational geometry of the ingot (a ratio of height to diameter and a value of taper) needs to be determined. The special technique of the theoretical and experimental investigations has been developed. The theoretical investigations have been carried out by finite element method. An adequacy test of the theoretical results has been carried out by experimental investigations on transparent and metallic models (pure aluminum) of the ingots. The macrostructure investigations of the shortened ingots with directional solidification have been produced. A hardness distribution on the longitudinal section has been investigated. It was found that for the ingot with the ratio of H/D = 1.1 the most part of the ingot's body (60-70%) has a dense, homogeneous and small-grained structure. The small grain, which provides a dense structure, forms at the bottom and in the corners from the bottom side. The distribution of the grain dimensions along the ingot radius at different height levels allows to conclude that the bottom and middle parts along the height have the same small-grained structure. The high and uniform hardness values are characteristic for the ingot with H/D = 1.1. The middle and hot-top layers of the ingot have commensurate hardness, which have a difference from the bottom part maximum on the 5%. The ingot with the reverse taper of 7% allows to make a most dense and homogeneous structure. Thus, the improvement in the large forged quality ingots is possible by providing the directional solidification and reverse taper.