Моделирование процесса горячей раскатки колец подшипника

Abstract

Проведено компьютерное моделирование процесса горячей раскатки, применяемого при изготовлении подшипникового кольца с учетом и без учета влияния охлаждения. Рассматривается динамическая связанная контактная термоупруго-пластическая краевая задача при больших деформациях и наличие влияния скоростей деформирования. Для этого высокоскоростного процесса деформирования учитывалась зависимость физико-механических свойств материала от уровня скоростей деформаций и температур. Решение нестационарной задачи теплопроводности проводилось для случая воздушного охлаждения и принудительного жидкостного охлаждения. Моделирование процесса проводилось специализированым конечно-элементным программным комплексом Deform 3D в модуле “Ring-rolling”. Анализ полученных полей температур и эквивалентных напряжений показал, что наличие принудительного жидкостного охлаждения приводит к перераспределению температур в кольце и к более высоким значений эквивалентных напряжений, что более реально отображает физическую картину процесса горячей раскатки подшипникового кольца.The hot rolling process, used in manufacturing the bearing rings, is numerically simulated on computer under cooling and without it. The bounded dynamic contact thermo-elastic-plastic boundary value problem is considered for bulky deformations under various strain rates. The physical and mechanical materials’ properties, depending on the range of strain rates and temperatures, are taken into account for these high-speed deformation processes. Solution of unsteady heat conduction problem was carried out under two cooling regimes: the forced air or liquid cooling. The specific finite element module "Ring-rolling" of the software package Deform 3D was exploited to model the physical and mechanical processes during hot rolling simulation. Analysis of the temperature fields and the equivalent stress demonstrated that the presence of forced liquid cooling leads to a redistribution of temperatures in the bearing ring and the higher values of equivalent stresses.