Анализ формоизменения эллиптических стальных днищ при горячей штамповке : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.16.05

📅 2019 год
Горбунова, Ю. Д.
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….……. 4
1 СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫХ
ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ДНИЩ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)……………………. 9
1.1 Требования к конструкции, материалу и качеству эллиптических
днищ. Требования нормативной документации……………………………. 9
1.2 Разработка технологического процесса горячей штамповки
эллиптических днищ…………………………………………………………. 14
1.3 Основные этапы штамповки эллиптических днищ……………………. 26
1.4 Контроль качества горячештампованных эллиптических днищ……… 28
1.5 Факторы, влияющие на изменение толщины стенки эллиптических
днищ при горячей штамповке………………………………………………. 31
1.6 Результаты ранее проведенных исследований изменения толщины
стенки днищ при горячей штамповке………………………………………. 35
1.7 Возможности компьютерного моделирования процессов обработки
металлов давлением………………………………………………………… 40
1.8 Выводы, постановка целей и задач исследования……………………… 42
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ
ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ДНИЩ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКЕ……………… 44
2.1 Методика проведения эксперимента……………………………………. 44
2.2 Результаты экспериментального исследования………………………… 49
2.3 Анализ результатов экспериментального исследования………………. 64
2.4 Влияние зазора между сменным кольцом и пуансоном на форму
эллиптических днищ…………………………………………………………. 65
2.5 Статистическая оценка экспериментальных данных………………….. 67
2.6 Выводы……………………………………………………………………. 75
3 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЯЧЕЙ
ШТАМПОВКИ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ДНИЩА…………………………….. 77
3.1 Постановка задачи………………………………………………………… 77
3.2 Результаты компьютерного моделирования. Сопоставление
результатов теоретического и экспериментального исследований……….. 79
3.2.1 Форма модели штампованного днища…………………………….. 80
3.2.2 Силовые параметры рассчитанного процесса штамповки……….. 80
3.2.3 Изменение толщины модели штампованного днища…………….. 83
3.2.4 Анализ распределения показателей напряженно-
деформированного состояния по объему днища………………………… 87
3.3 Выводы……………………………………………………………………. 91
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА…… 93
4.1 Защита поверхности заготовок при помощи покрытий……………….. 93
4.2 Изготовление многослойной заготовки………………………………… 96
4.3 Оценка качества горячештампованных эллиптических днищ с
использованием комплексных показателей………………………………… 97
4.4 Выводы……………………………………………………………………. 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………… 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………… 109
Приложение. Акт о внедрении результатов диссертационной работы…….. 124

Актуальность темы исследования
Крупногабаритные стальные детали сосудов и аппаратов, применяемых в
химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности,
должны обладать достаточной прочностью в условиях эксплуатации на
протяжении расчетного срока службы. Одними из наиболее металлоемких
конструктивных элементов сосудов и аппаратов являются их замыкающие
элементы – днища.
Преимущественное применение нашли рассматриваемые в данной работе
эллиптические днища, так как такая форма образующих обеспечивает более
высокие прочностные характеристики. В условиях серийного производства
эллиптические днища изготавливаются горячей листовой штамповкой на
гидравлических прессах. В силу особенностей этого вида обработки давлением,
днище получается с переменной толщиной стенки. Технологическое утонение
стенки днища в процессе горячей штамповки компенсируется за счет увеличения
толщины листовой заготовки.
В ПАО «Уралхиммаш» в настоящее время, для выполнения норм
российских и международных стандартов ASME, DIN и др., расчетную толщину
листовой заготовки днища увеличивают на 15% для компенсации утонения при
горячей штамповке, что приводит к значительному повышению металлоемкости
детали.
Таким образом, исследования, направленные на обоснование возможности
снижения исполнительной толщины заготовки горячештампованного
эллиптического днища при сохранении требуемой прочности, являются
актуальными, так как приводят к экономии металла. Снижение металлоемкости
деталей обеспечивает также и экономию энергоресурсов на предприятии, поэтому
данное исследование соответствует одному из приоритетных направлений
развития науки РФ, связанному с энергоэффективностью и энергосбережением, и
является актуальным.
В связи с этим, исследования, направленные на изучение изменения
толщины стенки эллиптических днищ при горячей штамповке и на
совершенствование технологии их изготовления, следует считать актуальными.
Степень разработанности темы

По итогам выполненного исследования можно заключить, что
поставленные цели и задачи выполнены в полном объеме.
1. Проведено широкое экспериментальное исследование фактической
разнотолщинности крупногабаритных эллиптических горячештампованных днищ
для различных групп сталей, при различных режимах обработки. В рамках
эксперимента исследовано 60 днищ, изменение толщины стенки при штамповке
определено в 3500 точках, рассмотрены следующие марки сталей: Ст3, 20ЮЧ,
09Г2С, 12Х18Н10Т, SA-240 Type 304L, сталь марки 12ХМ с плакирующим слоем
из стали марки 08Х18Н10Т, сталь марки 22К с плакирующим слоем из стали
марки 08Х18Н10Т.
2. Выявлена зависимость параметров формоизменения днищ от группы
марки стали, из которой изготовлено днище. Также исследованы закономерности
формоизменения днищ из двухслойного стального листа.
3. В результате экспериментального исследования получены следующие
новые закономерности, оформленные в виде регрессионных зависимостей:
 наименьшее относительное утонение 1,5% имеют днища из аустенитных
сталей марок 12Х18Н10Т, SA-240 Type 304L, штампованные в два перехода. Зона
с максимальным утонением расположена в эллиптической части (угол
ориентировки ~50° от центральной оси днища);
 максимальное утонение днищ из углеродистых и низколегированных
марганцово-кремнистых сталей марок Ст3, 09Г2С, штампованных в один переход,
достигает 3,4%, штампованных в два перехода, – 4,3%. Угол ориентировки зоны с
максимальным утонением составляет ~43° относительно центральной оси днища;
 величина и характер распределения утонения днищ из двухслойного
стального листа (сталь марки 12ХМ с плакирующим слоем из стали марки
08Х18Н10Т, сталь марки 22К с плакирующим слоем из стали марки 08Х18Н10Т)
соответствуют днищам из углеродистых и низколегированных марганцово-
кремнистых сталей.
4. Для получения минимальной толщины стенки днища, обеспечивающей
необходимую прочность сосуда или аппарата, при расчете исполнительной
толщины днищ из аустенитных сталей технологическую прибавку для
компенсации утонения стенки при штамповке допускается снизить c 15% до 7%,
для днищ из углеродистых и низколегированных сталей – до 10%. Что
обеспечивает значительное снижение металлоемкости.
5. Разработана трехмерная компьютерная модель процесса горячей
штамповки эллиптического днища с размерами 1600×28 мм из стали
12Х18Н10Т с использованием программного комплекса DEFORM-3D.
Сопоставление результатов компьютерного моделирования с результатами
экспериментального исследования показало достаточную сходимость по силовым
параметрам и по разнотолщинности днищ.
6. Разработана методика комплексной оценки качества
горячештамповочных эллиптических днищ с использованием принципов
квалиметрии.
7. Разработаны мероприятия, направленные на совершенствование
существующего технологического процесса изготовления горячештампованных
днищ, в том числе на уменьшение утонения стенки днищ.
8. Внедрение результатов работы в производство обеспечит снижение
расходов на производство эллиптических горячештампованных днищ из
углеродистых и низколегированных сталей на 3 121 460 руб. в год, из
аустенитных сталей – на 16 683 108 руб. в год, что подтверждено актом внедрения
результатов диссертационной работы.
Перспективой дальнейшей разработки темы является исследование
особенностей и закономерностей деформирования при горячей штамповке
крупногабаритных деталей другой формы, например, полусферических днищ,
применяемых в химической и нефтяной аппаратуре.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету