QForm Ring Rolling разработана специально для решения подобных задач. Для точного сохранения расчетных полей и геометрии используется метод двух конечно-элементных сеток: расчетной и геометрической. На основе расчетной сетки создается матрица жесткости и решается система уравнений пластического течения, а геометрическая сетка содержит расчетную информацию о термомеханических полях, получаемых в процессе расчета, и описывает геометрию деформируемого тела. Сетки деформирующих инструментов, ввиду осевой симметрии, стационары и локально уплотнены в зонах контакта с заготовкой. Такой подход позволяет рассчитывать процессы раскатки быстро и с высокой точностью.

Для моделирования используются те же входные параметры, которые задаются в управляющую программу раскатного стана. Это существенно упрощает работу инженера-технолога, занимающегося моделированием. Алгоритмы программы QForm Ring Rolling настроены изначально для моделирования раскатки на двухклетьевых раскатных машинах. Но возможен расчет и других схем: например, закрытой раскатки колец.

Раскатка колец

Раскатка профилированного кольца в QFormРаскатка колец это — типовой технологический процесс шарикоподшипниковый промышленности, поскольку он обладает высокой производительностью и точностью. Помимо корпусов подшипников раскаткой получают компоненты авиационных двигателей, фланцы, передаточные шестерни, части ядерных реакторов, оболочки сосудов высокого давления, канатные шкивы, втулки подшипников. Наблюдается рост потребности в раскатанных кольцах и колесах для таких производств как энергетическое (в том числе для ветрогенераторов) и авиастроение. Уникальностью раскатки колец является то, что только благодаря такому процессу можно получить бесшовные кольца с направленным волокнистым строением в теле поковки. В настоящее время диаметр раскатанных колец может достигать 10 метров. Такие сложные в разработке технологические процессы требуют детальной проработки и проверки в программах конечно элементного моделирования, поскольку к деталям, получаемых раскаткой, предъявляются высокие требования по точности и надежности, а процесс в свою очередь должен быть высокопроизводительным и эффективным.

Путем моделирования в QForm можно снизить расходы на создание и наладку новых технологических процессов раскатки, обеспечить оптимальный режим работы раскатного стана. QForm позволяет оценить конечную форму кольца или колеса, проверить ее на наличие дефектов, оценить усилие, крутящий момент на всех инструментах. Благодаря расчету инструмента в постпроцессоре, можно оценить наиболее нагруженные места на валках, роликах и оправке, оценить износ и предсказать прогибы валков для более детального прогнозирования конечной формы кольца.

Благодаря моделированию процессов раскатки колец и колес, в программном комплексе QForm решаются следующие технологические задачи:

• Контроль температурного режима и не выход за рекомендуемые диапазоны температур деформирования стали для полной цепочки температурного процесса.
• Прогнозирование проработки волокнистого строения кольца или колеса, благодаря трассировке линий от предварительной штамповки до финальной раскатки.
• Подбор кривых раскатки и стратегий: зависимость скорости роста диаметра от диаметра и зависимость высоты кольца от его толщины (эти зависимости задаются в современных кольцераскатных станах).
• Нахождение оптимальных режимов раскатки.

Преимущества

• Сравнительно быстрая скорость расчета совместно с простотой интерфейса позволяет промоделировать несколько вариантов технологий за короткий промежуток времени.
• Возможность предсказать конечную форму кольца при выбранных параметрах раскатки.
• Оценка макроструктуры и волокнистого строения для контроля невыхода волокон на рабочую поверхность кольца.
• Оценка температурного профиля кольца и инструмента в ходе всего процесса раскатки.
• Подбор температуры нагрева и параметров операций штамповки заготовок перед раскаткой.

Специальные функции QForm для моделирования процессов ковки

• Специальный, полностью автоматизированный двухсеточный алгоритм, позволяющий существенно ускорить процесс моделирования инкрементальных процессов.
• Задание кривых раскатки и стратегий происходит в точности также, как и на реальном раскатном стане.
• Реализована возможность задания кривых раскатки и стратегий для самых популярных в мире раскатных машин — SMS Meer, Muraro, Siempelkamp, Mitsubishi.
• Специальный алгоритм генерации сетки в инструментах с экстрасгущением в местах контакта с заготовкой, что позволяет существенно повысить точность расчета без увеличения времени расчета.
• Возможность моделирования полной технологии, начиная с нагрева, предварительной штамповки, прошивки и заканчивая непосредственно раскаткой.
• Интерфейс для задания раскатки колец в одноклетьевых (радиальных) и двухклетьевых (радиально-аксиальных) станах, раскатки колец в обойме, раскатки колёс.