Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 34 ТЕХНОЛОГИЯ литья и деформации металла (УНЛДМ) дефор- мирование металла в требуемый профиль по- перечного сечения осуществляется с помощью подвижного составного кристаллизатора, ко- торый кроме функции теплоотвода, необходи- мого для кристаллизации металла, выполняет функцию инструмента его деформации [5–7]. На рис. 1 представлена конструктивная схема УНЛДМ (часть сечений элементов конструкции не показана). Установка имеет две плоскости симметрии – поперечную П1 и продольную П2 – и включает в себя охлаждаемый кристаллизатор, состоящий из двух подвижных боковых стенок  1 и двух подающих плит 2 . Рабочие поверхности боковых стенок кристаллизатора имеют вер- тикальные калибрующие участки и наклонные участки обжатия материала металлоизделия в твердожидком состоянии, расположенные под углом к прямолинейным участкам. Каждая из боковых стенок закреплена на приводных экс- центриковых валах (пары 3 и 4 ), закрепленных в станине 5 с помощью подшипников качения, и приводится ими во вращательное движение. При этом каждая точка боковой стенки движется по круговой траектории относительно своего цен- тра вращения в плоскости П2. Подающие пли- ты закреплены на станине с помощью плоских подшипников, приводятся в движение за счет эксцентриков, размещенных на нижней паре валов 4 , и совершают вертикальное возврат- но-поступательное движение. Такое взаимное движение стенок кристаллизатора приводит к циклической деформации заготовки и ее подаче в зону калибрования. За счет противонаправлен- ного вращения пар валов деформация материала заготовки происходит в результате механическо- го давления боковых стенок кристаллизатора и в меньшей степени в результате сдвига подающи- ми плитами. Для реализации устойчивого процесса по- лучения металлоизделий на УНЛДМ наряду с соблюдением температурных режимов кристал- лизатора требуется разработка оптимальных ус- ловий процесса его пластического деформирова- ния [8]. Определение этих параметров возможно только на основе анализа напряженно-дефор- мированного состояния (НДС), формирующе- гося в металлической заготовке. Такой анализ в процессах, сопряженных с большими пластиче- скими деформациями, связан с существенными трудностями как из-за отсутствия методик экс- периментального определения НДС по толщине заготовки, так и из-за сложности получения его расчетных значений. В этой связи определение деформированного состояния в формирующемся металлоизделии и энергосиловых параметров процесса на базе на- турного моделирования является актуальным на- правлением исследования. Цель данной работы состоит в создании методик экспериментально- го определения средней мощности пластическо- го деформирования и компонентов деформаций в полосе прямоугольного сечения, подвер- женной необратимому циклическому фор- моизменению в замкнутом с четырех сто- рон подвижном кристаллизаторе УНЛДМ, а также в получении экспериментальных данных об указанных характеристиках и верификации на их основе программного комплекса LS-DYNA. Необходимость такой верификации обусловлена известной дис- куссионностью вопроса выбора кинемати- ческих соотношений теории пластичности при больших деформациях [9]. Для получения данных о деформирован- ном состоянии заготовки необходимо вы- брать базовый экспериментальный метод, соответствующий условиям протекания исследуемого процесса (большие деформа- ции, необходимость их измерения по толщи- не заготовки, а не только на ее поверхности, Рис. 1. Конструктивная схема УНЛДМ: 1 – боковые стенки (бойки); 2 – подающие плиты; 3 , 4 – приво- дные эксцентриковые валы (верхняя и нижняя пара соответствен- но); 5 – станина