ВЛИЯНИЕ СХЕМ ШТАМПОВКИ КОЛЕСНЫХ ЗАГОТОВОК НА СИЛОВЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ФОРМОВОЧНОГО ПРЕССА И ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА ДЕФОРМАЦИИ

Обеспечение стабильности размеров штампованно-катаных железнодорожных колес, рациональных силовых режимов работы прессов и высокой стойкости деталей инструмента деформации металла, а также уменьшения массы исходных заготовок являются актуальными научно-техническими задачами. Указанная стойкость во многом определяет затраты, связанные с выбором марки стали для штампов, технологии их изготовления и технологической смазки. В настоящей работе на основе результатов конечно-элементного моделирования выполнен анализ влияния схем штамповки колесных заготовок на силовые режимы работы формовочного пресса и износ инструмента деформации применительно к современным прессопрокатным линиям. Показано, что схемы штамповки, которые предусматривают регламентированное распределение металла между центральной и периферийной частями подаваемой в штампы заготовки, характеризуются рациональным силовым режимом формовочного пресса. Величина средней силы в этом случае составляет 63 – 70 % от величины средней силы при штамповке из заготовки, осаженной гладкими плитами. Исключение преждевременного заполнения ступицы способствует уменьшению средней (по верхнему и нижнему штампам) величины износа формовочных штампов на 20 – 24 %. Установлено, что в  процессе обжатия металла в области диска, чем раньше образуется подпор течению металла со стороны формовочного кольца, тем меньше величина проскальзывания деформируемого металла относительно поверхности формовочных штампов в зонах их наиболее интенсивного износа (перехода от диска к ободу) и, как следствие, меньше величина износа. Также определено, что схема деформирования металла в формовочных штампах, обеспечивающая заполнение гребня при осевом обжатии металла в зоне обода, снижает проскальзывание металла относительно поверхности формовочных штампов в местах перехода от диска к ободу. Дополнительное снижение величины износа в этом случае составляет 27 – 33 %. Стабильность размеров штампованно-катаных железнодорожных колес возможна на основе схем штамповки, обеспечивающих регламентированное распределение металла между центральной и периферийной частями заготовки и ее самоцентровки в формовочных штампах. Это позволит уменьшить массу исходных заготовок на 7 – 10 кг.

1. Kushnarev A.V., Kirichkov A.A., Bogatov A.A., Puzyrev S.S. Modernization of railroad wheel manufacturing technology at Evraz Ntmk // Metallurgist. 2017. 60 (9 – 10). Р. 1080 – 1086.

2. Gorbatyuk S.M., Pavlov S.M., Shapoval A.N., Gorbatyuk M.S. Experience in application of screw rolling mill for deforming the billets of refractory metals // Metallurg. 1998. (5). Р. 32 – 35.

3. Gorbatyuk S.M., Pavlov V.M., Shapoval A.N., Gorbatyuk M.S. Experimental use of rotary rolling mills to deform compacts of refractory metals // Metallurgist. 1998. 42 (5 – 6). Р. 178 – 183.

4. Gorbatyuk S.M., Kochanov A.V. Method and equipment for mechanically strengthening the surface of rolling-mill rolls // Metallurgist. 2012. 56 (3 – 4). Р. 279 – 283.

5. Zakharov A.N., Gorbatyuk S.M., Borisevich V.G. Modernizing a press for making refractories // Metallurgist. 2008. 52 (7 – 8). Р. 420 – 423.

6. Vdovin K.N., Tochilkin Viktor V., Tochilkin Vasilii V. Technologies for controlling flows of steel and the development of refractory structures for the tundish of a four-strand continuous caster // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. Vol. 57. No. 1. Р. 6 – 8.

7. Kushnarev A.V., Kirichkov A.A., Petrenko Y.P., Bogatov A.A. Production of high-quality railroad wheels // Steel in Translation. 2010. Vol. 40. Issue 3. Р. 268 – 272.

8. Kushnarev A.V., Kirichkov A.A., Shestak V.D. etc. Introduction of wheel production on a new pressing and rolling line // Steel in Translation. 2010. Vol. 40. Issue 12. Р. 1098 – 1100.

9. Yakovchenko A.V., Perkov B.A., Korzh D.V. etc. The ways for lowering in metal consumption upon production of seamless rolled wheels // Metallurgicheskaya i Gornorudnaya Promyshlennost. 2002. Issue 4. Р. 42 – 44.

10. Кушнарев А.В. Разработка научных основ и внедрение современной технологии производства железнодорожных колес с высокими эксплуатационными характеристиками // Инновационные технологии в металлургии и машиностроении: Сб. науч. тр. – Екатеринбург: Унив. Тип. «Альфа Принт», 2012. С. 626 – 637.

11. Снитко С. А., Яковченко А. В. Механизм исправления асимметрии при штамповке колесных заготовок // Обработка материалов давлением: Сб. науч. тр. – Краматорск: ДГМА, 2012. № 4(33). С. 95 – 99.

12. Снитко С.А. Технологические схемы и механизмы, обеспечивающие повышение точности и стабильности размеров штампованных колесных заготовок // Сталь. 2013. № 10. С. 72 – 80.

13. Solomonov K.N. Application of CAD/CAM systems for computer simulation of metal forming processes // Materials Science Forum. 2012. Vol. 704 – 705. Р. 434 – 439.

14. Larin S.N., Platonov V.I., Solomonov K.N. Approach to assessment of microdamages accumulated during the constrained molding of shells made of the material subject to energy theory of creep and damage // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2017. Vol. 52. No. 4. Р. 679 – 684.

15. Данченко В.Н., Дыя Х., Шрамко А.В. и др. Исследование напряженного состояния формовочных штампов и условий контактного трения с помощью компьютерного моделирования при штамповке заготовок железнодорожных колес // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. 2012. № 46(952). С. 28 – 32.

16. Кушнарев А.В., Киричков А.А., Богатов А.А. и др. Стойкость штампового инструмента при изготовлении железнодорожных колес // Производство проката. 2015. № 5. С. 46 – 48.

17. Бобырь С.В., Демина Е.Г., Беседнов С.В. и др. Влияние химического состава и типа поверхностных дефектов на стойкость штампов пресса 10 000 тонн из низколегированных сталей // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2014. № 1. С. 65 – 69.

18. Дыя Х., Сыгут М. Теоретический анализ износа калибров в процессе прокатки круглых прутков // Вестник МГТУ им. Г.Н. Носова. 2013. № 3. С. 41 – 47.

19. Рычков С.С., Кинзин Д.И. Моделирование износа валков методом конечных элементов при прокатке в калибрах простой формы // Калибровочное бюро. 2013. Вып. 1. С. 29 – 42.

20. Snitko S., Duzhurzhi A. Features finite-element modeling of the deformation exact mass // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2012. Vol. 9. Nо. 9. Р. 1505 – 1510.