Винтовая прошивка
Винтовая прошивка (поперечно-винтовая прокатка, винтовая прокатка) относится к классу инкрементальных процессов, когда деформация происходит в локализованном малом участке изделия и само изделие обрабатывается последовательно. При этом очаг деформации перемещается по всему изделию и таким образом обеспечивается деформация во всем объеме.
Винтовая прошивка широко используется для получения бесшовных труб и гильз. Главным в таком процессе является эффект Манессмана, когда создаётся состояние всестороннего растяжения при вращении заготовки валками, наклоненных под небольшим углом к оси заготовки. Более того, благоприятное напряженно-деформированное состояние в очаге деформации при прокатке на трехвалковых и двухвалковых станах позволяется получать поковки с равномерной структурой по сечению трубы и благоприятными механическими свойствами.
Для поперечной прокатки характерной особенностью является то, что после обжатия на некоторую величину заготовки по диаметру может происходить нарушение сплошности и развитие трещины и полости в центральной части заготовки. Выполняя оценку напряженно-деформированного состояния и используя критерии разрушения в QForm возможно установить, произошло ли образование полости, а также зону металла, вовлеченного в процесс вязкого разрушения.
Технология винтовой прошивки получила наибольшее распространение для изготовления бесшовных труб и гильз с диаметром до 1,5 метров.
Такие инкрементальные процессы наиболее сложны в моделировании и предъявляют особые требования к ядру расчетных программ и генератору сетки конечных элементов:
- Необходима специальная сетка в зоне перемещающегося очага пластической деформации
- Требуется сохранение объема заготовки на протяжении всего процесса деформирования
- Необходимо приемлемое время расчета при одновременном обеспечении высокой точности расчета.
- Учет вращательного движения заготовки при построении системы разрешающих уравнений метода конечных элементов.
Так современный программный комплекс QForm выполняет все предъявляемые требования к моделированию процессов винтовой прошивки.
Преимущества
- Анализ напряженно-деформированного состояния в очаге пластической деформации между раскатными валками и прошивнем.
- Оценка влияния технолоических факторов на качество процесса: форма прошивня, схема прошивки, угол наклона валков, влияние элементов конструкции прошивного стана.
- Предсказание температурного поля в заготовке и инструменте.
- Расчет напряженно-деформированного состояния и износа в инструменте.
- Возможность исследования влияния углов наклона валков для отладки новых технологий на компьютере.
Специальный функции QForm для моделирования процессов винтовой прокатки и винтовой прошивки
- Возможность импорта отлитой заготовки из программ моделирования литья (например, ProCAST) для последующего анализа пористости в теле трубы после прошивки.
- Возможность расчета пользовательских подпрограмм, позволяющих оценить качество детали (например, эффект Манессмана).
- Специальные алгоритмы для расчета процессов с вращающейся заготовкой, снижающие время расчета таких процессов.
- Пакетный режим для отладки новых технологий.
- Специальное поле перемещения материала, позволяющее оценить скручивание поверхности.
- Специальное граничное условие «толкатель» для создания условия заталкивания заготовки в начальный момент времени.
- Возможность использования большого числа инструментов для задания деформирующих инструментов и элементов конструкции стана.
