УДК 65.011.56: 621.771: 621.778: 669.21/.23.018
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА ДЛИННОМЕРНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ БЕЛОГО ЗОЛОТА 585 ПРОБЫ
научный руководитель – д-р техн. наук, профессор
Сибирский федеральный университет
Развитие процессов производства деформированных полуфабрикатов из цветных металлов и сплавов связано с проектированием технологических параметров. Для автоматизирования многооперационных расчетов таких процессов актуально применение системы автоматизированного проектирования (САПР). Адаптация таких систем к конкретному производственному процессу существенно повышает их эффективность. Как показал анализ научно-технической литературы, существующие программные продукты имеют узкую область применения и высокую вероятность ошибки при расчетах энергосиловых параметров для обработки новых, в том числе драгоценных, металлов и их сплавов, информация по механическим свойствам которых отсутствует.
Полуфабрикатами при производстве ювелирных изделий, независимо от применяемой технологии и материалов, являются: ленты и полосы, полученные холодной листовой прокаткой (для дальнейших операций штамповки, вырубки и др.), а также прутки после сортовой прокатки для последующего волочения проволоки. При этом потребность в подобных САПР существенно возрастает при проектировании технологий производства деформированных полуфабрикатов из новых сплавов, а также для решения задач их обработки методом холодной сортовой прокатки, для которой в литературе отсутствуют методики расчета формоизменения и силовых затрат. В связи с этим для анализа и оптимизации технологических режимов производства длинномерных полуфабрикатов для получения ювелирных изделий на завод цветных металлов» () было разработано программное обеспечение «PROVOL», позволяющее проектировать параметры холодной листовой, сортовой прокатки и волочения и адаптированное к заводским условиям.
Созданная программа реализована в среде программирования Delphi производства корпорации Borland. Алгоритм включает формирование исходных данных, расчет геометрических размеров обрабатываемого металла, расчет режимов обжатий по проходам, определение энергосиловых параметров, визуализацию расчетных данных, построение калибровки валков. В разработанной САПР используются методики определения деформационных режимов прокатки и волочения, разработанные учеными кафедры обработки металлов давлением института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета.
Программа включает три модуля – «Листовая прокатка», «Сортовая прокатка», «Волочение», которые могут использоваться, как в общем алгоритме расчета, так и для проведения вычислений для одной выбранной операции. Первый модуль подразделяется на два блока расчета в зависимости от выбираемой группы оборудования – реверсивные или непрерывные станы. Во всех модулях подсистемы для удобства пользователя разработан одинаковый интерфейс, а окна имеют аналогичный вид. В качестве выходной информации программа формирует таблицы результатов, графики зависимостей рассчитанных параметров процессов в зависимости от номера прохода и отчеты.
В модуле для расчета сортовой прокатки проектируются не только технологические параметры процесса, но и калибры, применяемые для прокатки в производственных условиях на . Особенность применяемой на производстве калибровки, близкой к системе «ромб-квадрат», заключается в геометрии калибров: поперечное сечение прокатываемого прутка представляет собой ромб со срезанными вершинами (восьмигранник). Научно-обоснованные методики расчетов параметров сортовой прокатки разработаны для горячей обработки сталей [1], в том числе для системы калибров «ромб-квадрат», поэтому данная методика расчета формоизменения и определения энергосиловых параметров была адаптирована для холодной прокатки сплавов драгоценных металлов [2, 3] по схеме, применяемой на производстве. На основе данных методик был разработан алгоритм модуля «Сортовая прокатка», который лег в основу подсистемы САПР «PROVOL».
Информация по механическим свойствам материалов и характеристикам оборудования хранится в базе данных сплавов и оборудования, созданной в программном продукте MS Access. Данные систематизированы так, что их извлечение удобно в рамках предложенных алгоритмов для программного комплекса, а расширение базы за счет информации по свойствам новых сплавов или характеристик дополнительного оборудования удобно для пользователя. База данных может работать автономно или в комплексе с программой для проектирования технологических режимов прокатки и волочения.
Разработанная программа позволяет проектировать параметры процессов получения деформированных полуфабрикатов из наиболее распространенных цветных металлов и сплавов. Отработка функционирования подсистемы «PROVOL» была проведена для производственных условий по изготовлению проволоки для ювелирных цепей из нового сплава золота 585 пробы белого цвета [4]. В соответствии с заводской технологией пруток диаметром 10 мм подвергают сортовой прокатке в три этапа: на стане “Flamor TL 12T” до стороны раската 4,6 мм (средняя вытяжка составляет λср = 1,16) и станах типа BILER. Далее полученная заготовка (приведенный диаметр 1,24 мм) с целью получения проволоки диаметром 0,25 мм подвергается холодному волочению на стане типа 10NFS COMEVI.
Рисунок 1 – Окно программы для расчета параметров сортовой прокатки
Выполнение процедур автоматизированного проектирования осуществляются в следующей последовательности. При запуске программы выбирается модуль подсистемы «Сортовая прокатка». В открывшемся окне задаются исходные данные, выбираются из базы данных оборудование и марка обрабатываемого сплава. Далее программа автоматически производит расчет необходимого количества проходов, открывая соответствующее число ячеек для ввода пользователем значений коэффициентов вытяжек по проходам. Результаты расчетов выводятся на монитор в виде таблицы (рис. 1). При необходимости в блоке графической поддержки формируются графики зависимостей определяемых параметров от номера прохода (рис. 2).
Рисунок 2 – Окно графической поддержки
Все данные экспортируются в программный продукт MS Excel, где для удобства анализа и дальнейшей обработки информации формируется отчет, содержащий исходные данные и результаты расчетов. Кроме того в подсистеме предусмотрена возможность формирования чертежей калибров на основании рассчитанных геометрических характеристик (рис. 3).
Рисунок 3 – Окно графической поддержки для представления чертежей проектируемых калибров
Расчеты процесса волочения проводятся по аналогичной методике, при этом с помощью модуля подсистемы «Волочение» рассчитываются диаметры полуфабрикатов по переходам, напряжение волочения, коэффициенты запаса и усилие волочения (рис.4).
Рисунок 4 – Окно программы для расчета параметров волочения
Проектирование параметров процессов сортовой прокатки и волочения проводилось в рамках анализа и усовершенствования существующих схем обработки при апробации новых сплавов золота красного и белого цвета 585 пробы в промышленных условиях . В результате опытно-промышленных испытаний установлено, что при производстве ювелирных цепей из красного золота из проволоки диаметром 0,25 мм существенно повышает выход годного по сравнению со средним на производстве. Подсистема «PROVOL» внедрена также в учебный процесс и используется при обучении студентов по направлению подготовки «Металлургия» и специальности «Обработка металлов давлением».
Таким образом, с помощью программы «PROVOL» для проектирования производства ювелирных изделий можно осуществлять многооперационные расчеты технологических параметров изготовления деформированных длинномерных полуфабрикатов в ювелирном производстве, в том числе из новых сплавов драгоценных металлов. Применение этой подсистемы позволило провести анализ и усовершенствовать технологический процесс изготовления ювелирных цепей в производственных условиях.
Литература
1. , , Инатович прокатных валков: Учебное пособие для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Теплотехник, 2010.
2. , , Феськов параметров формоизменения процесса холодной сортовой прокатки прутков из сплавов золота 585 пробы // Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ‘2012». – Выпуск 3. Том 9. – Одесса: КУПРИЕНКО, 2012. – С.64 – 69.
3. , , Феськов методики расчета технологических параметров получения деформированных полуфабрикатов из сплавов золота 585-й пробы // Журнал Сибирского федерального университета, серия «Техника и технологии». Октябрь 2012 (том 5, номер 6). – С. 615 – 623.
4. , , и др. Сплав на основе золота белого цвета 585 пробы. Патент РФ №2 опубл. 10.10.2011, Бюл. №28.
