Моделирование раскатки на прессе для Уралмашзавод
Проект выполнен специалистами нашей компании по заказу Уралмашзавода с целью цифрового анализа технологии раскатки кольцевой поковки «Венец» до её внедрения в производство. Задача носила типовой для современного машиностроительного предприятия характер: за счёт компьютерного моделирования исключить дорогостоящие и длительные натурные эксперименты, заранее выявить потенциальные проблемы технологии и подобрать оптимальные режимы деформирования.
Деталь — венец; материал поковки — сталь 38Х2Н3М; температурный диапазон обработки — 1220–880 °C. Раскатка выполнялась на прессе усилием 10 000 тс: кольцевой заготовке ø3500×600 (внутренний диаметр — ø900) придавали форму плоским бойком на оправке ø830. В рамках работы требовалось проанализировать поведение материала на всех этапах, оценить проработку структуры, исследовать итоговые форму и размеры поковки, а также обосновать технологические параметры. Проект был реализован в сжатые сроки — за 2 рабочих дня на расчёты и 1 день на подготовку отчёта — что демонстрирует эффективность цифрового подхода к подготовке производства.
ЗАДАЧА
- проанализировать поведение материала (стали 38Х2Н3М) на разных этапах технологического процесса при изменяющейся температуре (1220–880 °C);
- исследовать итоговую форму и размеры поковки и убедиться в их соответствии требованиям к детали «Венец»;
- оценить напряжённо‑деформированное состояние поковки (включая проработку материала и возможные зоны недоработки или избыточных деформаций);
- подобрать оптимальные режимы деформирования (усилия, количество и параметры проходов, температурные интервалы) для обеспечения качества изделия;
- сократить затраты на подготовку производства и отладку техпроцессов, а также снизить сроки освоения изделия за счёт предварительного компьютерного анализа.
РЕШЕНИЕ
- выполнено компьютерное моделирование процесса раскатки кольцевой поковки на прессе 10 000 тс с учётом реальных параметров: геометрия заготовки (ø3500×600, внутренний ø900), оправка ø830, плоский боёк, температурный диапазон 1220–880 °C, материал 38Х2Н3М;
- смоделированы отдельные проходы и этапы деформирования, что позволило отследить эволюцию формы, распределение деформаций и температур в объёме поковки;
- проведён анализ напряжённо‑деформированного состояния для выявления зон с недостаточной проработкой структуры, а также участков с риском дефектов (переуплотнение, трещины, складки);
- на основе расчётных данных подобраны оптимальные режимы деформирования — включая количество проходов, усилия и температурные условия, обеспечивающие равномерную проработку материала;
- результаты моделирования сопоставлены с требованиями к форме и размерам готовой поковки;
- подготовлен отчёт с инженерными выводами и рекомендациями по реализации технологии в цеховых условиях.
РЕЗУЛЬТАТЫ
- получены расчётные данные о поведении материала 38Х2Н3М в широком температурном диапазоне и подтверждена реализуемость технологии раскатки для заданных параметров;
- исследованы форма и размеры поковки: подтверждено соответствие геометрии требованиям к детали «Венец»;
- оценено напряжённо‑деформированное состояние и проработка материала — выявлены и учтены критические зоны для корректировки технологии;
- подобраны оптимальные режимы деформирования, позволяющие стабильно получать качественную поковку;
- за счёт компьютерного анализа исключены затраты на пробные проходы и отладку в цехе, сокращены сроки освоения изделия;
- проект выполнен в сжатые сроки (2 дня на расчёты + 1 день на отчёт) — подтверждена высокая скорость принятия инженерных решений при использовании цифрового моделирования.
