Образование и производство – 2013



страница1/17
Дата08.11.2016
Размер8.57 Mb.
Просмотров2573
Скачиваний0
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
УДК 378+62
ОБРАЗОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО – 2013: материалы V региональной научно. технической конференции. Филиал УрФУ в г. Верхняя Салда. – Верхняя Салда, 2013. – 292 с.
В сборнике представлены материалы V региональной научно-технической конференции. Проблематика конференции: актуальные вопросы металлургического и машиностроительного производства, автоматизации процессов и производств и др. вопросы.

Материалы могут быть полезны специалистам промышленных предприятий и организаций, а также студентам и аспирантам.


Учредители конференции

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»

ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого президента россии Б.Н. Ельцина»

Оргкомитет конференции

Председатель:

Ледер М.О.

директор по науке и технологии

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

Сопредседатели:

Бабайлов Н.А.

директор Верхнесалдинского филиала УрФУ

Карагодин В.В.

директор по управлению персоналом

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

Члены оргкомитета:

Бабайлов Н.А. – директор Верхнесалдинского филиала УрФУ, к.т.н.; Утянская Т.В. – начальник отдела молодежной политики



ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»

Киселев А.Е. – полномочный представитель каф. «Автоматика», ИРИТ-РТФ, в Верхнесалдинском филиале УрФУ

Редакционная коллегия

Воронкова М.А. – директор по связям с общественностью и



региональным проектам ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»;

Бабайлов Н.А. – директор Верхнесалдинского филиала УрФУ, к.т.н.; Киселев А.Е. – полномочный представитель каф. «Автоматика», ИРИТ-РТФ, в Верхнесалдинском филиале УрФУ.


Доклады представлены в авторской редакции
© ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»

© ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого

президента россии Б.Н. Ельцина»

1.ПЛАВИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Исследование качества слитков, изготовленных однократным переплавом в гарнисажной дуговой печи

Корнилова Мария Анатольевна

инженер-исследователь I категории лаборатории титанового слитка службы плавильного производства НТЦ.


Поиски путей по снижению затрат на изготовление слитков титановых сплавов и повышению производительности неоднократно приводят к необходимости анализа существующих технологий плавления. На ВСМПО успешно эксплуатируются гарнисажные дуговые печи для выплавки слитков. Отличная рафинирующая способность этих печей позволяет получать бездефектные слитки роторного применения. Но у слитков есть существенный недостаток – наличие обширной усадочной раковины, что вызывает необходимость проведения дополнительного вакуумно-дугового переплава. Если это единственный недостаток слитков ГРЭ, то весьма привлекательной кажется разработка способов исключения усадочной раковины, например, путем индукционного нагрева литниковой зоны слитка. Чтобы ответить на вопрос, целесообразно ли вложение средств в подобные разработки, сначала нужно оценить качество слитков однократного гарнисажного переплава.

Проведена работа по оценке качества слитков однократного ГРЭ и изготовленных из них полуфабрикатов. Исследования проведены на слитках сплавов Ti-10V-2Fe-3Al и Ti6Al4V.

Оценке подвергалась химическая однородность слитков и наличие микроликвационных неоднородностей.

Результаты исследования показали достаточно однородное распределение химических элементов по сечениям и по высоте слитков как сплава Ti-10V-2Fe-3Al, так и Ti6Al4V, сопоставимое со слитками, выплавленными по схеме ГРЭ+ВДП.

Контроль макроструктуры биллетов из сплавов Ti-10V-2Fe-3Al и Ti6Al4V выявил бэта-флеки и другие виды ликваций. Ультразвуковой контроль прутков сплава Ti6Al4V выявил наличие пор в литниковой части слитка.

Таким образом, слитки однократного гарнисажного переплава обладают достаточным уровнем химической однородности. Вместе с тем, полуфабрикаты, изготовленные из слитков ГРЭ, характеризуются наличием пор и микроликвационных неоднородностей, таких как бэта-флеки и пятна. Неудовлетворительный уровень качества полуфабрикатов свидетельствует о нецелесообразности дальнейшего развития технологии изготовления слитков методом однократного ГРЭ.


Исследование характеристик и причин образования дефектов в слябах фирмы Антарес
Горина Александра Владимировна

инженер-исследователь 2 категории лаборатории титанового слитка службы плавильного производства НТЦ


За период май-август 2012 года на ВСМПО было поставлено 189 тонн слябов сплава Gr2 производства украинской фирмы «Антарес». В цехе 16 из слябов были изготовлены листы и плиты размерами 4÷30 мм.

При ультразвуковом контроле плит в подкате (30-78 мм) выявлены дефекты металлургического происхождения. Доля слябов с дефектами составила 51 %. Все дефекты имели схожую микроструктуру – несплошность, сопровождаемую укрупнённой альфа-фазой с бесструктурными частицами светлой травимости. На основании высокой микротвердости и отсутствия легирующих элементов все дефекты были классифицированы как газонасыщенные.

Фирмой «Антарес» были разработаны корректирующие мероприятия, направленные на исключение дефектов. Были внесены изменения в технологический процесс электронно-лучевого переплава, в частности, была снижена скорость литья за счет уменьшения скорости подачи шихты.

После введения корректирующих мероприятий, с августа 2012 года по март 2013 года на ВСМПО поставлено 240,5 тонн слябов производства фирмы «Антарес». При ультразвуковом контроле подката выявлены дефекты металлургического происхождения в 62,5 % слябов.

Внедрение корректирующих мероприятий не дало положительного эффекта.

В работе показана топография расположения дефектов в слябах, сделан вывод о причинах их образования и неэффективности корректирующих мероприятий.



ОЦЕНКА РИСКОВ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛИГАТУРЫ AL-85NB
Долматов Евгений Владимирович

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», НТЦ, цех 10, инженер – технолог.


Титановые сплавы на интерметаллидной основе в течение последних лет все чаще рассматриваются в качестве материала для изделий, работающих при высоких температурах. В ОАО «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» производство слитков интерметаллидных титановых сплавов не освоено, но ввиду активного интереса заказчиков задача освоения стоит весьма остро.

Титановый орто-сплав ВТИ-4 разработан ФГУП «ВИАМ» как материал для изготовления лопаток и корпусов КНД и КВД авиационных двигателей. Содержание ниобия в нем составляет 40%, в связи с чем требуется использование лигатуры Al-Nb с повышенным до 85% содержанием ниобия. Лигатура такого состава ранее не использовалась в плавильном производстве ВСМПО, поэтому появилась необходимость оценить ее с точки зрения дефектобезопасности.

Пробная партия лигатуры Al-85Nb была изготовлена в ОАО «Уралредмет» и поставлена на опытный участок НТЦ. Работа проводилась на лабораторных слитках массой 17 кг, выплавленных с использованием титановой губки и опытной лигатуры.

Цель работы состояла в исследовании экспериментальных слитков однократного и двойного вакуумно-дугового переплава на наличие тугоплавких включений.

Для обнаружения тугоплавких включений использовался метод рентгеновской дефектоскопии.

В результате работы сделан вывод о высокой степени риска образования дефектов в связи с неполным расплавлением частиц лигатуры Al-85Nb и рекомендована схема «печь с холодным подом + ВДП».


2. Кузнечное производство
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СРЕДНЕГАБАРИТНЫХ ШТАМПОВОК РАЗЛИЧНОЙ ГЕОМЕТРИИ ИЗ СПЛАВА TI-6AL-4V

Смирнов Денис Васильевич

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», научно-технический центр, инженер-конструктор.

В данной работе зададимся целью разработать инструмент для изготовления среднегабаритных поковок штампованных из сплава Ti-6Al-4V, используя принципы минимума затраченного материала на штамповые кубики, минимума механической обработки и соблюдений условий прочности.

В цену любой произведенной продукции, в частности штамповок из титановых сплавов, входит стоимость инструмента, необходимого для её производства. Соответственно, снижая затраты на производство инструментальной оснастки – снижается цена производимой продукции, делая её привлекательной для потенциального заказчика.

В работе рассмотрены принципы создания инструмента для получения среднегабаритных поковок штампованных из сплава средней прочности Ti-6Al-4V, на этапе проектирования его вида, формы, размеров. При проектировании задавались условием, при котором на инструмент придется минимум затрат на механическую обработку, а также по массе штамповых кубиков. С другой стороны ограничивались условиями, которые позволят создать инструмент обладающим достаточным запасом прочности.

В качестве примера приведена разработка окончательного набора штампов для получения штамповок, спроектированных компанией Boeing. При этом, какая-либо доработка геометрии штамповок не проводилась. В первую очередь произведен анализ сложности штамповок, выявлены особенности, которые могут повлиять на работу штампов. Далее выбран вариант изготовления инструмента, исходя из вышеперечисленных условий. Также рассмотрены другие варианты изготовления штампов, произведена их оценка.

В конечном итоге сделаны выводы о целесообразности использования выбранного варианта и выгода его использования для производства штамповок.
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Пчельников Алексей Викторович

ОАО "Корпорация ВСМПО-Ависма", научно-технический центр, инженер по информационным технологиям бюро инженерного анализа.

Одной из основных видов продукции на ОАО "корпорация ВСМПО-Ависма" являются поковки штампованные из титановых сплавов, поставляемые авиастроительных компаний. Выпуск конкурентной кузнечной продукции требует от предприятия снижения доли дефектной продукции. Наиболее эффективным является прогнозирование и предотвращение брака на стадии проектирования инструмента и разработки технологического процесса. Для этого на предприятии с 2001 года применяется моделирование методом конечных элементов в программе Deform.

Выявление дефекта при моделировании производится в несколько этапов:

1. исследуется весь процесс формообразования;

2. выявляются зоны, в которых возможно формирование дефеката;

3. подтверждается наличие дефекта в поковке.

Однако, моделирование не дает готовых решений для устранения прогнозируемых дефектов. Меры для устранения несоответствий, т.е. конкретные конструкторские и технологические решения должны принимать сами специалисты. Без готовых методик для устранения того или иного дефекта моделирование можно выполнять бесконечно долго, пока не будет случайно достигнут положительный результат. Применение типовых решений многократно сокращает время оптимизации геометрии штамповочного инструмента и технологии изготовления.

С применением моделирования на предприятии освоено более 400 наименований поковок. Высокая сходимость результатов моделирования с производством позволяет с большой долей вероятности спрогнозировать появление дефектов в поковке еще на стадии проектирования штамповочного инструмента.
Изготовление линзового компенсатора методом пошаговой формовки

Цыпленков Антон Анатольевич

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», научно-технический центр, служба главного технолога, ведущий инженер технолог.

Машиностроительное производство в «Корпорации ВСМПО-АВИСМА» развивается, но занимает очень незначительную часть от общего объема выпускаемой продукции. Производство теплообменного оборудования в цехе 38 корпорации можно охарактеризовать как единичное. Лишь по некоторым номенклатурным позициям можно говорить о мелкосерийном производстве. В таких условиях основной задачей, для повышения конкурентоспособности продукции является снижение себестоимости изготовления комплектующих и сборки в целом. Разработка типовых процессов, создание универсальных приспособлений и инструментов, унификация деталей и применение типовых узлов оборудования способствует снижению затрат и себестоимости оборудования. Процесс изготовления теплообменного оборудования на ВСМПО включает в себя все стадии от разработки и согласования проектов, до окончательного изготовления, контроля и отправки заказчику. Как правило, все изделия различны по назначению, конструкции и габаритам. В связи с этим, затраты на изготовление специальной оснастки ложиться дополнительной суммой на конкретное изделие, и не может быть распределено на другие. После разового применения, оснастка практически не используется и остается на складах в работоспособном состоянии без дальнейшего применения, ввиду своей уникальности.

В данной работе рассмотрено предложение по снижению затрат на изготовление типовых деталей теплообменного оборудования за счет изменения схемы изготовления и применения универсального штампа.

Линзовый компенсатор - часть теплообменного оборудования, которая служит для компенсации температурных деформаций корпусов теплообменников. Данная деталь занимает весьма незначительную часть от веса аппарата, но является неотъемлемой частью его. Диаметры применяемых линзовых компенсаторов при изготовлении продукции на ВСМПО от 600мм до 2400 мм.

Стандартный типовой процесс изготовления линзового компенсатора выглядит следующим образом:



Номер операции

Наименование, вид операции

Эскизы, изображения, (будут представлены позже)

1

Вырезка заготовок




2

Формовка наружного борта полулинзы




3

Формовка внутреннего борта полулинзы




4

Токарная обработка по наружному диаметру




5

Сварка двух полулинз




6

Токарная обработка по внутреннему диаметру




7

Контрольные операции




Основная проблема при изготовлении полулинзы компенсатора заключается в отсутствии штампового инструмента. Процесс штамповки весьма несложный, и не требует особых навыков и технологий, но габариты и массы штампов очень велики. Соответственно, требуются прессы значительных размеров. Штамп предназначен для конкретной полулинзы из стандартного ряда с определенными наружным и внутренним диаметрами и толщиной стенки. В связи с чем, зачастую возникает проблема с поиском предприятий, имеющих данную оснастку и способных отштамповать данные изделия для ВСМПО. Изготовление штампов под конкретный теплообменник крайне не выгодно и накладно, если в дальнейшем его применение маловероятно.

Изготовление полулинз по представленной далее технологии исключает ряд перечисленных проблем.



Номер операции

Наименование, вид операции (выделены отличия от стандартной схемы)

Эскизы, изображения, (будут представлены позже)

1

Вырезка заготовок




2

Пошаговая формовка наружного борта полулинзы




3

Токарная обработка по наружному диаметру




4

Сварка двух полулинз




5

Раскатка внутреннего борта полулинзы




6

Окончательная токарная обработка по внутреннему диаметру




7

Контрольные операции




Новая технология изготовления не отличается от стандартной количеством и видами операций. Значительная разница в применяемом оборудовании и инструменте.

Пошаговая формовка борта происходит на маленьком штампе последовательно. Борт формируется за 4-5 кольцевых проходов штамповки в зависимости от габаритов изделия.

Штамп для данной операции требуется незначительных габаритов (300 х 250 х 300) и весом около 150кг. Сменные элементы под каждый типоразмер полулинзы весят не более 50кг.

Раскатка внутреннего борта осуществляется (в представленной технологии) на четырехвалковой машине в специальных роликах. Габариты роликов (D~500мм, H=100…200мм) зависят от геометрии поперечного сечения изделия и практически не зависят от диаметра. Остальные операции аналогичные стандартной технологии. Таким образом в представленной технологии значительно сокращаются затраты на оснастку. Используется другой тип оборудования. Появляется универсальность инструмента.

В настоящее время проведены все этапы опытных работ по изготовлению полулинз по данной технологии. Дорабатываются раскатные ролики для получения требуемых размеров изделий. Предварительные результаты позволяют сделать вывод о перспективности данных разработок и применения данного способа изготовления к другим деталям теплообменных аппаратов.

Исследование процессов прессования в программе QFORM

Первухин Александр Евгеньевич, Первухина Дарья Николаевна

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г.Екатеринбург


В настоящее время для потребностей промышленного металлургического производства широко используются методы математического моделирования процессов обработки металлов давлением. Исключение этапов физического моделирования снижает затраты по внедрению новых технологий и машин в промышленное производство. Это обеспечивается активным использованием высокопроизводительных компьютеров и современных систем инженерного анализа (Computer-Aided Engineering, CAE), использующих аппарат метода конечных элементов. В последние годы исследования различных технологических процессов получения металлоизделий с помощью САЕ систем активно развиваются на кафедре Обработки металлов давлением УрФУ в рамках научно-исследовательской работы магистрантов и аспирантов. Результаты этих исследований востребованы на металлургических предприятиях Уральского региона. В представленной работе выполнен анализ разработанных математических моделей течения металла в процессах прямого и обратного прессования труб, в т.ч. из алюминиевых сплавов. Для решения поставленной задачи выбрана программа инженерного анализа QFORM (разработчик ООО «Кванторформ», Россия). В работе определено напряженно-деформированное состояние в объеме деформируемой заготовки на всех этапах процесса прессования и выполнен расчет энергосиловых параметров прессования для обеспечения материало- и энергосбережения в реальных процессах металлургического производства.





а)

б)

Рис.3. Поле температуры в деформируемой заготовке при: а) вытекании металла из канала матрицы; б) стационарной стадии

Полученные результаты позволяют осуществить рациональный выбор температурно-скоростных условий течения металла при прессовании с целью получения качественных металлоизделий.

Результаты исследований могут быть интересны предприятиям Свердловской области, имеющим в своем составе производство прессованных труб: ОАО «КУМЗ» (г.Каменск-Уральский) – алюминиевые сплавы, ОАО «ВСМПО-АВИСМА» (г.Верхняя Салда) – титановые сплавы, ОАО УГМК (г.Ревда) – медные сплавы и др.

Научно-исследовательский проект «Математическое моделирование прессования» был представлен на XVI Областной конкурс 2013 года на лучшую научную работу студентов высших и средних специальных учебных заведений Свердловской области «Научный Олимп» по направлению «Новая промышленная техника и технологии».

РАСЧЕТ Напряженно-Деформированного Состояния при свободной ковке



Бабайлова Александра Николаевна, Буркин Сергей Павлович

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», г.Екатеринбург

Моделирование процессов свободной ковки заготовки произведено в программе инженерного анализа DEFORM 3D, которая позволяет оптимизировать технологические процессы непосредственно за компьютером, а не в ходе физических экспериментов.

В работе исследуется технология ковки, при которой цилиндрическая литая заготовка осаживается на гладких плитах, затем кантуется и осаживается по диаметру до формирования поперечного сечения, близкого квадратному. Полученная поковка протягивается плоскими бойками до квадратного сечения или обкатывается до круглого сечения. Вторая осадка после кантовки поковки также выполняется на гладких плитах с относительной высотной деформацией =0,4…0,6, как и в первом случае.

Особенностью является то, что вторая осадка осуществляется в направлении перпендикулярном оси исходной заготовки, т.е. оси слитка. Это обеспечивает лучшую, чем при противонаправленной ковке проработку литой структуры. Далее заготовка снова кантуется и осаживается в направлении третьей оси, перпендикулярной направлениям двух предыдущих осадок. Если набранная степень уковки или степень деформации сдвига удовлетворяет предписанным требованиям, то передельная поковка протягивается, как правило, в направлении оси исходного слитка на пластину или плиту заданных размеров. Если деформация, накопленная при ковке по данной схеме, признается недостаточной, то применяется схема ковки с тремя осадками.

Эта схема деформации существенно повышает степень уковки и, как правило, удовлетворяет условиям достаточной проработки литой структуры заготовки практически любых металлов и сплавов.

В работе представлены результаты математического моделирования технологии ковки труднодеформируемых металлов и сплавов.

Предложенный вариант всесторонней ковки заготовок из литой цилиндрической заготовки эффективен во всех случаях пластической обработки, когда требуется большая степень уковки или формирование однородной изотропной структуры и свойств металла. Число циклов деформирования с периодическим восстановлением формы и размеров заготовки может быть произвольно большим (ограничений по суммарной накопленной степени деформации в данной технологии нет).

Разработанная технология реализует более благоприятную схему напряженного состояния для повышения пластичности металла. При этом заготовка сохраняет устойчивость даже при непредвиденных искажениях формы передельных заготовок, вызванных неоднородностью свойств сплава и температурных полей, а также нестабильностью контактных условий трения.

В работе определено напряженно-деформированное состояние при всесторонней ковки заготовок (с учетом неоднородных температурных полей в заготовке и инструменте). Осуществлен анализ теплового режима ковки и построены поля температуры по сечению заготовки.

Выполнен расчет накопленной степени деформации. Для всех этапов деформирования цикла ковки заготовки были получены графики зависимости силы деформации по времени.

ВЫБОР поля скоростей при распрессовке слитка в контейнере


Каталог: files
files -> Основная часть 1 История создания школы
files -> Методические рекомендации по проведению Дня Знаний, посвященного Году кино в РФ
files -> Подросток и компьютерные игры
files -> Программа духовно-нравственного развития и воспитания обучающихся на уровне среднего общего образования
files -> Правила закаливания… Выпуск №1. Чтоб улыбка сияла. Мама первый стоматолог
files -> О существовании значения игры преследования
files -> Учебное пособие по нейрохирургии. Часть I. Краткая история нейрохирургии. Черепно-мозговая травма санкт-Петербург 2015


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал