АНАЛИЗ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА В ПРОЦЕССАХ ГОРЯЧЕЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Данилов А.В., Яковченко А.В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Сборник трудов студентов физико-металлургического факультета. ДонНТУ 2009 г.

Напряжение течения металла является одной из основных составляющих, оказывающих существенное влияние на точность расчета энергосиловых параметров прокатки. Большой вклад в создание методов расчета напряжения течения металла внесли: Зюзин В.И., Бровман М.Я., Динник А.А., Андреюк А.В., Николаев В.А. и др. В настоящей работе предложена усовершенствованная методика расчета напряжения течения металла на базе метода планируемого эксперимента. Эксперимент спланирован по плану второго порядка. Исследования проведены для следующих марок сталей: конструкционной обыкновенного качества стали 3; конструкционной углеродистой качественной нелегированной стали 45; шарикоподшипниковой стали ШХ15; конструкционной легированной стали 12ХН3А; високолегированной нержавеющей стали ХН18Н9Т. Применено центральное композиционное ортогональное планирование в зависимости от трёх факторов ε (степень деформации), υ (скорость деформации), Θ (температура деформации). Связь между натуральными и кодовыми переменными определяли по формуле

где х_i - кодовое значение переменной; Χ_i - натуральное значение переменной; x_i0 - значение i-й переменной на нулевом уровне; δ_i - интервал варьирования i-й переменной. Результаты перевода натуральных переменных в кодовые представленны в табл.1. Таблица 1 - Кодирование факторов и уровни их варьирования

Предложено напряжение течения металла определять в виде полинома второй степени

где a₀,a₁,...,a₁₀ - коэффициенты полинома, определяемые на основе результатов экспериментальной информации по σ_т. Из технологических соображений вибраны следующие границы исследования факторов: ε = 0,2 - 0,4, υ = 10 - 100с^-1, Θ = 900 - 1200⁰С. Рассчеты по определению напряжения течения метала проведены по методам: Зюзина В.И.; Андреюка Л.В.; Николаева В.А. и по новой формуле. План-матрица эксперимента, полученные результаты расчетов по методу Зюзина В.И. и по новой формуле для стали 12ХН3А представлены в табл.2.

Таблиця 2 - План-матрица эксперимента, полученные результаты расчетов по методу Зюзина В.И. и по новой формуле для стали 12ХН3А

Коэффициенты полинома (1.2) определены при помощи программы Statistica и представлены в табл.3.

Таблица 3 – Коэффициенты полинома (1.2)

В результате выполненных расчетов установлено, что средняя ошибка определения напряжения течения металла по методу Зюзина В.И. по отношению к экспериментальным данным составляет 3,9 %. Аналогичные расчеты получены и по другим методам. По новому методу ошибка равна 1,0 %. В заключении отметим, что полином (1.2) дает возможность увеличить точность аппроксимации экспериментальной информации по напряжению течения металла.

Литература

1. Зюзин В.И., Бровман М.Я., Мельников А.Ф. Сопротивление деформации сталей при горячей прокатке. М.: Металлургия, 1964г.,270с.
2. Целиков А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. - М.: Металлургиздат, 1962. 494 с.
3. Применение теории ползучести при обработке металлов давлением / А. А., Поздеев, В.И. Тарновский, В.И. Еремеев и др.-М.: Металлургия, 1973.,192с.
4. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1976.,488с.
5. Динник А.А. Истинные пределы текучести стали при горячей прокатке. - В кн.: Теория прокатки: Материалы конф. по теоретич. вопр. прокатки. Днепропетровск, 1962, с.157-173.
6. Андреюк Л.В., Гурков А.А., Тюленев Г.Г. Об учете упрочнения стали при дробной деформации. - Сталь, 1968, №3, с.245-246.
7. Теория прокатки. Справочник / Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И.
8. Николаев В.А. Теория процессов прокатки. Запорожье. ЗГИ А. 2004.-184с.