Технологический процесс производства биметалла
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?маций
где
На стыке слоев функция тока основного решения принимает значение , где
В дальнейшем для решения задач о совместном течении двух слоев, образующих сплошную среду, понадобится приращение вектора скорости на межслойной границе Sмс в интервале EпE2Eс
. (3)
Легко показать, что такой разрыв вектора скорости осуществляется за счет тангенциальной DVt к межслойной границе Sмс составляющей вектора скорости, так как нормальная к этой границе составляющая векторов скорости обоих слоев равна нулю. Условие непрерывности нормальной к поверхности Sмс стыка слоев составляющей вектора скорости
(4)
всегда является дополнительным кинематическим граничным условием в постановке задач о движении композитных сред. Поле скоростей (1), построенное на функциях тока (2), независимо от вида основного решения удовлетворяет условию (4). При этом изложенный алгоритм построения многослойного течения пригоден для использования при деформировании как в симметричных, так и в асимметричных областях рисунок 3.
2.6 Исследование условия сварки слоев
В разработанной математической модели прокатки биметалла взаимодействие слоев рассматривается на уровне статических и кинематических параметров. Средства, использованные в модели, не позволяют определить условия сварки слоев. В данном пункте излагается методика оценки таких условий на основании экспериментальных исследований качества сварки слоев и теоретических расчетов этих условий.
1) а-?=7130K; б-?=4330K; в - ?=2930K;
) а-?=60%; б - ?=50%; в ?=40%;
3) а /=; б-/=;
Рисунок 6 - Влияние температуры 1), относительного обжатия 2) и соотношения слоев 3) на положение точки сцепления при прокатке.
Опытная часть работы выполнена на двухвалковом стане с диаметром валков 290 мм. Отношение высоты плакирующего слоя из сплава АД0 к высоте основного слоя из сплава АД31 изменялось от до с шагом . Температура нагрева двухслойной заготовки варьировалась от 2930К до 7130К с шагом 1400. Относительное обжатие задавали от 20% до 60% с шагом 10%. Таким образом был реализован неполный факторный эксперимент 53, для каждой точки которого прокатывалось по три образца. Обработка результатов проводилась статистическими методами [25].
Перед нагревом и последующей прокаткой контактирующие поверхности слоев зачищались металлическими щетками и обезжиривались. Нагретые заготовки прокатывались до получения недоката, рисунок 6.
Прокатанные образцы использовались в исследованиях на определение положения точки сцепления слоев и уровня качества их сварки. Первое определялось визуально на микроскопе УИМ-23 по макротемплетам, рисунок 6, второе - путем стандартных испытаний на перегиб ГОСТ 12812-68. За параметр оценки качества принято число перегибов до появления трещин в плакируемом слое без расслоения в месте изгиба.
Теоретические исследования выполнялись с помощью разработанной математической модели. Рассчитывалось положение точки сцепления слоев и накопление мощности, развиваемой касательными напряжениями на разрывах вектора скорости на межслойной границе до точки .
. (5)
Значение параметра Jмс, соответствующее обновлению ювенальных поверхностей контактирующих слоев и последующей их сварке под давлением слоев обозначим Jсв. Тогда коэффициент сварки слоев
Скачок вектора скорости DVt в (5) рассчитывается по формуле (3); межслойное напряжение трения tn определяется с помощью закона трения Э. Зибеля [26]
;
оценка коэффициента mмс межслойного трения предложена в работе [27]; напряжение пластического сдвига мягкого слоя , как функция степени деформации, скорости деформации и температуры определяется по методике работы [28].
а - относительное обжатие; б - температура; в - соотношение слоев.
1 - q=7130K, /=; 2 - q=5730K, /=; 3 - q=2930K, /=; 4 - e=50%, /=; 5 - e=50%, /=; 6 - e=40%, /=; 7 - e=50%, q=7130K, q=0,016; 8 - e=40%, q=2930K, q=0,016; 9 - e=50%, q=7130K, q=0,013; 10 - e=50%, q=4330K, q=0,016; 11 - e=40%, q=2930K, q=0,013.
; ^; ¦; 0; ? - экспериментальные данные.
Рисунок 7 - Влияние параметров процесса на положение точки сцепления слоев при прокатке биметалла.
На рисунке 7 показана зависимость положения точки сцепления слоев в очаге деформации, рассчитанная по модели и полученная опытным путем.
Видно, что расчетные и опытные данные имеют удовлетворительное совпадение. Значения коэффициента сварки Kc на межслойной границе в зависимости от температуры прокатываемых металлов q, относительного обжатия всего пакета e и соотношения слоев показаны на рисунке 8.
Таким образом, с помощью математической модели разработана методика оценки сварки разнородных металлов при прокатке пакета, позволяющая создавать технологии производства многослойных материалов.
___ - e=65%, q=7130K, /=2/3; __ __ - e=50%, q=5730K, /=1/3; _. _. _ - e=50%, q=2930K, /=1/3; _ _ _ - e=40%, q=5730K, /=1/3; _. _. _ - -e=30%, q=2930K, /=1/3;
Рисунок 8 - Распределение коэффициента Kc на межслойной границе.
3. Описание алгоритма программы расчета поля скоростей при прокатке биметалла с учетом взаимодействия слоев
Модель, используемая для расчета поля скоростей, соответствующая прокатке биметаллической полосы, является сложной и оптимизационной, так же данная модель является детерминировано-стохас