К вопросу моделирования процессов охлаждения проволоки при термодеформационном формировании наноразмерной структуры
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2017-4-7-12Ключевые слова:
волочение, ТДО, технология, моделирование, охлаждение, гидрогазодинамика, проволока, спрейер, волокаАннотация
Для формирования наноразмерной структуры в конструкционных сталях разработана технология термодеформационной обработки. Технологическая модель процесса включает скоростной индукционных нагрев проволоки до температур 900-1000 °С, позволяющий осуществить полиморфное превращение и гомогенизацию высокотемпературной фазы, деформацию волочением и регламентированное охлаждение с целью формирования полигонизированной наноразмерной структуры. Последний этап играет определяющую роль в процессе полигонизации и получаемой размерности субструктуры. Для управления процессом регламентированного охлаждения, формирующего и фиксирующего наноразмерную полигонизированную структуру, разработана математическая модель для технологической схемы деформации проволоки с использованием монолитной стационарной волоки. При использовании монолитной стационарной волоки охлаждение начинается в выходном конусе волоки. Описаны физические процессы, проходящие на этапе охлаждения при термодеформационной обработке проволоки. Обоснованы физические допущения, упрощающие математическую модель. Разработаны исследуемые и расчетные области процесса охлаждения проволоки после выхода ее из монолитной стационарной волоки. В решении математической модели заключены два подхода: разделение решения на несколько этапов и решение задачи сопряженного теплообмена.Библиографические ссылки
Фролов К. В. Проблемы надежности и ресурса изделий машиностроения // Проблемы надежности и ресурса в машиностроении : сб. научн. трудов. М. : Наука, 1988. С. 5-35.
Бернштейн М. Л. Структура деформированных металлов. М. : Металлургия, 1977. 432 с.
Шаврин О. И. Технология и оборудование термомеханической обработки деталей машин. М. : Машиностроение, 1983. 176 с. : ил.
Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов / под ред. В. С. Ивановой. М. : Наука, 1965. 180 с.
Valiev R. Z., Alexandrov J. V., Zhu Y. T. and Lowe T. C. Paradox of strength and ductility in metals processed by severe plastic deformation. J. Mater. Res, 2002, 17, p. 5.
Wang Y. M., Ma E. Three strategies to achieve uniform tensile deformation in a nanostructured metal. Acta mater, 2004, 52, pp. 1699-1709.
Технология производства изделий из композиционных материалов, пластмасс, стекла и керамики. Т. III-6 / под общ. ред. В. С. Боголюбова // Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. Разд. 6. Нанотехнологии в машиностроении, с. 544-555. М. : Машиностроение, 2006. 576 с.
Лякишев Н. П., Алымов М. И. Наноматериалы конструкционного назначения // Российские нанотехнологии. 2006. Т. 1, № 1-2. С. 71.
Бернштейн М. Л., Займовский В. А., Капуткина Л. М. Термомеханическая обработка стали. М. : Металлургия, 1983. 480 с.
Шаврин О. И. Формирование наноразмерной субструктуры в материале деталей машин // Вестник ИжГТУ. 2011. № 1. С. 4-7.
Shavrin O. I. Influence of Nanotechnology on Coiled Springs Operational Characteristics // Nanostructures, nanomaterials and nanotechnologies to nanoindustry / Edited by Vladimir I. Kodolov, DSc, Gennady E. Zaikov, DSc, and A. K. Haghi, PhD. Apple Academic Press, Inc., 2014. Pp. 259-273.
Shavrin O. I., Scvortsov A. N., Maslov L. M. Manufacturing schemes of nanoscalestructure formation in machin parts // Machines, Technologies, Materials. 2015. Iss. 6. Pp. 34-37.
Шаврин О. И. Опыт применения индукционного нагрева в технологиях высокотемпературной термомеханической обработки // Индукционный нагрев. 2010. № 14. С. 31-35.
Шаврин О. И., Скворцов А. Н. Конечно-элементное моделирование термодеформационных процессов при изготовлении высокопрочной проволоки // Вестник ПНИПУ. Механика. 2016. № 1. С. 147-165.
Пат. РФ 2 549 798. Устройство для деформации проволоки из стали, линия и способ производства высокопрочной проволоки из стали / О. И. Шаврин. Опубликовано 27.04.15, бюллетень № 12.
