Современные информационные технологии/ 3.Программное обеспечение

к.ф.-м.н. Любанова А.Ш., Солопко И.В.

Сибирский федеральный университет, Россия

Автоматизация проектирования параметров инструмента установки для совмещения непрерывного литья и прессования

В современной металлургической промышленности широко применяются совмещенные процессы непрерывного литья-прессования показывающие большой экономический эффект, так как за счет отсутствия промежуточного нагрева обрабатываемого металла, позволяют значительно снизить существенную долю общих энергетических затрат производства, уменьшить металлоемкость, снизить площади, сократить штаты, снизить расходы на содержание и амортизацию оборудования [1]. Технологически непрерывное получение литой заготовки можно осуществлять в кристаллизаторах роторного или карусельного типа с последующей подачей ее в установку непрерывного прессования по способу Conform [2]. В лаборатории кафедры «Обработки металлов давлением» Сибирского федерального университета смонтирована установка для совмещения непрерывного литья цветных металлов и сплавов с непрерывным прессованием профилей подобно способу Conform на базе карусельного кристаллизатора. Принцип действия установки заключается в следующем: жидкий металл заливается через литниковую коробку в ручей вращающегося колеса-кристаллизатора и кристаллизуется до входа в разъемный контейнер, образованный на участке сопряжения ручья и башмака. Разъемный контейнер прямоугольного или квадратного сечения, одна часть которого неподвижна относительно другой. Продольное перемещение слитка приводит к его распрессовки осаживанием до заполнения контейнера по всему поперечному сечению при этом непрерывно нарастает величина площади контакта слитка с контейнером до момента достижения активными силами трения величины достаточной для выдавливания в отверстие матрицы в виде пресс-изделия. Таким образом, контейнер по длине разделяется на две зоны: первая – зона неполного контакта, на протяжении которой силы контактного трения создают вторую зону – полного контакта, обеспечивающую давление для экструдирования металла. Это обуславливает неравномерное распределение сдвиговых деформаций металла в зоне перед матрицей из-за большого градиента скоростей течения металла по сечению деформационной зоны, поэтому характер течения металла в разъемном контейнере существенно отличается от его течения при традиционном прессовании из неподвижного контейнера. При проектировании конструктивных параметров, в частности прессового узла данной установки важно решение задачи определения длины контейнера, необходимой для создания величины силы активного трения, равной усилию прессования металла, т.е. выполнение условия стабильности протекания прессования по принципу Conform (рис. 1).

1 – разъемный контейнер; 2 – упор; 3 – матрица; 4 – дугообразный выступ.

Рис. 1 - Деформирующий инструмент установки непрерывного литья-прессования карусельного типа

Несмотря на достигнутые успехи в разработке конструкции оборудования и технологического процесса получения разнообразных профилей из цветных металлов непрерывным литьем-прессованием, продолжается изучение этого способа с целью повышения его технико-экономических показателей и расширения областей его применения, создаются базы теоретических и экспериментальных исследований этого процесса (см., например, [3-5]). Актуальна необходимость автоматизации проектирования параметров инструмента установки для совмещения непрерывного литья и прессования, для изготовления новых модификаций установок отечественной промышленностью.

С целью повышения оперативности проектирования оптимальных конструктивных параметров экспериментальной установки для непрерывного литья-прессования методом Conform на базе карусельного кристаллизатора разработан алгоритм и программный модуль в среде быстрой разработки приложений (RAD) C++ Builder на платформе Microsoft Windows (рис. 2).

Рис. 2 - Главное окно программы

Минимальные системные требования разработанного ПО: ОС Windows Vista, процессор Intel Pentium D, ОЗУ 2 ГБ, место на жестком диске – 20 МБ, клавиатура, мышь, минимальное разрешение экрана 1024x768.

Программа для автоматизации проектирования параметров инструмента установки для совмещения непрерывного литья и прессования является полнофункциональным 32-х разрядным приложением, имеет интуитивно понятный интерфейс.

В ней предусмотрен контроль вводимой информации, блокировка некорректных действий пользователя, корректное завершение вычислений с соответствующей диагностикой при превышении имеющихся вычислительных ресурсов, включает в себя справочную информацию о работе системы и подсказки пользователю. После ввода исходных параметров процесса прессования, матрицы и колеса-кристаллизатора вычисленные оптимальные значения конструктивных параметров для проектирования деформирующего инструмента могут быть экспортированы и сохранены в файл формата рабочей книги MS Excel.

Разработанное программное решение реализовано на основе обобщения и усовершенствования методики проектирования технических и технологических параметров совмещенного процесса, решены задачи, связанные с оптимизацией геометрических параметров и формы прессового инструмента.

Литература

1. Локшин М.З., Шамраев В.Н., Авдеев В.В., Богатов В.Ю. Современные способы непрерывного прессования труб, профилей и проволоки//Технология легких сплавов. – 1992. – №10. – C.60-65.

2. Сергеев В.М., Горохов Ю.В., Соболев В.В., Нестеров Н.А. Непрерывное литье-прессование цветных металлов. М.: Металлургия, 1990.-85с.

3. Горохов Ю.В., Солопко И.В., Суслов В.П. Расчет минимальной длины контейнера при непрерывном прессовании способом «Конформ»//Цветные металлы, 2010, №10, С.81-85.

4. Горохов Ю.В., Солопко И.В., Суслов В.П., Крылов М.А. Особенности пластического течения материала заготовки в деформационной зоне при непрерывном прессовании способом «Конформ»//Цветные металлы, 2010, №12, С.69-71.

5. Горохов Ю.В., Солопко И.В. Снижение энергозатрат при непрерывном прессовании металла способом Конформ путем оптимизации формы и размеров инструмента Вестник МГТУ им. Г.И. Носова, 2010, №1, С.52-55.