Development of a new process for expanding stepped tapered rings

Abstract

Досліджено новий спосіб розкочування великогабаритних конусних кілець зі ступінчастим профілем. Запропонований спосіб полягає у деформуванні заготівки з уступом східчастим бойком. Запропонована методика проведення досліджень методом скінчених елементів. Методика призначена для визначення залежностей напружено-деформованого стану та формозміна заготiвки у процесі розкочування східчастим бойком. Змінними параметрами були відносна висота виступу східчастих заготівок, яка варіювалась в інтервалі 2,2...2,5. На основі скінчено-елементного моделювання були встановлені: розподіл інтенсивності деформацій у перерізі поковки після розкочування ступінчастим бойком. Визначалась конусність поковок, яка утворюється при розкочуванні за даним способом. Результати скінчено-елементного моделювання перевірялися експериментальними дослідженнями на свинцевих та сталевих зразках. Була запропонована методика проведення експериментальних досліджень. Скінчено-елементне дослідження дозволило встановити, що розкочування ступінчастим бойком призводить до утворення поковки конусної форми. Це пояснюється тим, що при обтисканні уступу йде більша тангенціальна деформація кільцевої заготівки в зоні уступу, ніж зоні виступу внаслідок різної висоти ступінчастої заготівки. Результати скінчено-елементного моделювання були підтверджені експериментами в лабораторних умовах на свинцевих та сталевих зразках. Збільшення діаметру виступу заготівок призводить до збільшення ступеня деформації виступу, що викликає збільшення діаметра отвору виступу. Аналіз макроструктури конусної кільцевої поковки зі ступінчастим профілем дозволив встановити, що при використанні операції розкочування ступінчастого кільця східчастим інструментом волокна структури повторюють форму деталі, що виключає їх перерізання при механічній обробці. В результаті досліджень було встановлено, що розкочування ступінчастих конусних заготівок можливе, це розширює технологічні можливості процесу розкочування велико габаритних поковокКлючові слова: ступінчасте конусне кільце, розкочування, ступінчастий бойок, розподіл деформацій, формозміна, конусність UDC 621.735.3

Modeling and improvement of saddling a stepped hollow workpiece with a profiled tool

“…It is possible to eliminate the saddling operation by using new ingots [3,4]. As stated in paper [5], in order to improve the quality of forgings for responsible purposes, to develop new and promising power plants with enhanced capacity, a technology was devised for the production of large-sized rings. Work [6] assesses the technical advantages of producing large-sized forgings for responsible purposes.…”

“…Work [6] assesses the technical advantages of producing large-sized forgings for responsible purposes. However, the cited studies [2][3][4][5][6] do not describe the technological modes and recommendations for rings forging.…”

FEM simulation of bending and torsion tests of similar size RHS but of the different production options

“…When testing galvanized steel sections, the thickness of the zinc coating is generally neglected as an absolutely thin film [39]. Changing the design of the structural section [40][41][42] or introducing of consistent direct-forming with longitudinal welding of the edges of the closed section requires evaluation of the indices of stiffness and strength (stresses) of RHS to identify the advantages or disadvantages of new processes.…”

Determining the deformed state in the process of rolling conical shells with a flange

“…The main issue related to the advancement of machine engineer-ing is to design improved energy-saving processes that would contribute to better quality and decrease the consumption of metal and energy. Achieving the set goals will make it possible to practically implement the resource-saving manufacturing process to forge billets for the manufacture of reactor bodies [1]. The optimization parameters are the following: high mechanical properties and competitive cost of billets to produce parts for particularly responsible purposes.…”