Бондаренко С.В.

ИМиМ ДВО РАН, Комсомольск-на-Амуре

Экспериментальное исследование пластического формоизменения неоднородной заготовки на устройстве вертикального литья и деформации металла (УВЛДМ)

Целью исследования является моделирование деформационных процессов, протекающих в материале заготовки при формировании металлоизделия в кристаллизаторе УВЛДМ. Конструкция устройства изложена в работе [1]. Кинематика движения бойков описана в работе [2]. Исследования проводились экспериментально-теоретическим методом делительных сеток [3]. В работе исследовались три типа образцов из свинцово-сурьмяного сплава марки ССу ГОСТ 1292-81, отличающихся своей конструкцией (толщиной, пористостью и компоновкой слоев заготовки). В таблице 1 представлены типы образцов, которые использовались для физического моделирования процесса деформации на УВЛДМ.

Номер образца	Схема компоновки слоев образца	Толщина слоя образца, мм		Длина слоя образца, мм	Ширина слоя образца, мм	Пористость, %
		0	1
1	0-1-0	3	5	280	60	5
2	1-0-1					11
3	1-1-1					16
Примечание: 0 – слой без пористости; 1 – пористый слой

Таблица 1 - Типы образцов

На поверхность каждого из слоев образца наносили координатную сетку в виде продольных и поперечных рисок, глубиной 1 мм, образующих квадратные ячейки базой 10 мм. Пористость моделировалась путем изготовления в исходной полосе отверстий диаметром 5 мм с центрами в узлах каждой из ячеек квадратной сетки. Внешний вид слоев образцов и схема координатной сетки представлены на рис.1. Для предотвращения слипания слоев образца между собой на их контактные поверхности наносили слой индустриального масла марки И-5А ГОСТ 20799-88. Для исключения относительного смещения слоев образца друг относительно друга в процессе деформации, их фиксировали между собой свинцовыми заклепками диаметров 5 мм по всему периметру образца.

000251658240После проведения эксперимента образец разделяли по слоям, фотографировали и анализировали изменение координатной сетки, нанесенной на поверхности каждого из слоев. Измерения искажения элементов координатной сетки проводили с помощью программы обработки цифровых изображений «Image Pro Plus 6.0». Компоненты деформации, которые характеризуют истинные удлинения (укорочения) и сдвиг ячеек координатной сетки рассчитывали в пакете MathCAD исходя из измерений величины осей вписанных в ячейку координатной сетки эллипсов и углов поворота этих осей относительно исходной (до деформации) координатной сетки [4]. На рис. 2 представлен внешний вид и схема координатной сетки слоев составного образца №1 после проведения испытания.

00251660288С помощью экспериментального метода координатных делительных сеток установлены компоненты деформации и картина распределения деформаций, происходящих в пористом материале заготовки при формировании металлоизделия в кристаллизаторе УВЛДМ. Общая деформация увеличивается по мере удаления от оси симметрии образца (вследствие дополнительных сдвигов), где преобладает чистое вытягивание. Сдвиговые деформации также растут от центра к периферии.

Литература:

1. Одиноков В.И., Проскуряков Б.И., Черномас В.В. Теоретическое и экспериментальное исследование непрерывного процесса кристаллизации металла при одновременном его деформировании. М.: «Наука». 2006 г. – 111с.

2. Одиноков В.И., Проскуряков Б.И., Черномас В.В., Стулов В.В., Ловизин Н.С. Повышение надежности литейно-ковочного модуля //Проблемы машиностроения и надежности машин//. – 2009 №2, С. 66-69.

3. Дель Г.Д., Новиков Н.А. Метод делительных сеток. М.: Машиностроение. 1979 г., 144 с.

4. Андрейченко В.А. Теоретические основы экспериментальных исследований пластического формоизменения: Учеб пособие/В.А. Андрейченко; Тул. Гос. Ун-т. - Тула, 2002. – 68 с.