ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПРЕССОВАНИЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ГРАДИЕНТНЫМ НАГРЕВОМ

Исследован процесс прессования предварительно нагретых заготовок из алюминиевых сплавов на гидравлических прессах технологического комплекса «нагрев – обработка давлением». Стадия нагрева реализуется в многосекционном индукторе, обеспечивающем заданный перепад температуры по длине заготовки. Для создания наиболее благоприятных условий изотермического прессования сформулирована и решена специальная задача параметрической оптимизации процесса прессования на максимум точности приближения температуры в фильере матрицы к ее максимально допустимой согласно технологическим требованиям величине. В качестве управляющего воздействия на стадии прессования рассматривается температурное состояние заготовки после ее загрузки в контейнер пресса. Для решения задачи приме- няется специальный альтернансный метод оптимизации систем с распределенными параметрами, который реализуется на базе разработанных математических моделей температурных полей заготовки на стадиях нагрева и прессования. 

1. Ping Hu, Ning Ma, Li-zhong Liu, Yi-guo Zhu. Methods and Numerical Technology of Sheet Metal Cold and Hot Forming. Analysis, Simulation and Engineering. London: Springer, 2012.

2. Nusheh M., Ahuett H.G., Arrambide A. (Eds.) Recent Researches in Metallurgical Engineering: From Extraction to Forming. Rijeka: InTech, 2012.

3. McQueen H.J., Spigarelli S., Kassner M.E., Evangelista E. Hot deformation and Processing of Aluminum Alloys. Boca Raton: CRC Press, 2011.

4. Totten G., MacKenzie D. Handbook of Aluminum: Vol. 1: Physical Metallurgy and Processes. New York: Marcel Dekker Ltd., 2003.

5. Гун Г. Теоретические основы обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1980. Gun G. Teoreticheskie osnovy obrabotki metallov davleniem [Theoretical basis of metal forming]. Moscow: Metallurgiya, 1980.

6. Rudnev V.I., Loveless D., Cook R., Black M. Handbook of induction heating. Boca Raton: CRC Press, 2003.

7. Rapoport E., Pleshivtseva Yu. Optimal Control of Induction Heating Processes. Вoca Raton, London, New York: CRC Press, Taylor & Francis Group., 2007.

8. Рапопорт Э. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. М.: Металлургия, 1993. Rapoport E. Optimizatsiya protsessov induktsionnogo nagreva metalla [Optimization of induction heating of metal]. Moscow: Metallurgiya, 1993.

9. Totten G.E., Lin X., Funatani K. Modeling and Simulation for Material Selection and Mechanical Design. Boca Raton: CRC Press, 2003.

10. Rapoport E., Pleshivtseva Y. Optimal control of induction heating of metals prior to warm and hot forming // ASM Handbook series. Vol. 4C.: Induction Heating and Heat Treatment. Materials Park, ASM International, 2014. P. 915—991.

11. Pleshivtseva Yu., Rapoport E., Afinogentov A., Shemyakin Yu., Nacke B., Nikanorov A. Application of optimal control theory for optimization of metal hot forming lines with induction pre-heating // Proc. Int. Symp. Heating by Electromagnetic Sources (HES-10). Padua, Italy, 2010. P. 557—564.

12. Рапопорт Э.Я. Оптимизация режимов нагрева и прессования металла в технологическом комплексе «печь—пресс» // Физика и химия обработки материалов. 1985. No. 3. С. 66—73. Rapoport E.Ya. Optimizatsiya rezhimov nagreva i pressovaniya metalla v tekhnologicheskom komplekse «pech’- press» [Optimisation of metal pre-heating and hot forming modes in «oven-press» production complex]. Fizika i khimiya obrabotki materialov. 1985. No. 3. P. 66—73

13. Рапопорт Э.Я. Математическое моделирование температурных полей деформируемого металла в процессе прессования // Физика и химия обработки материалов. 1980. No. 1. С. 29—39. Rapoport E.Ya. Matematicheskoe modelirovanie tem￾peraturnykh polei deformiruemogo metalla v protsesse pressovaniya [Mathematical modeling of deformable metal temperature fields in the forming process]. Fizika i khimiya obrabotki materialov. 1980. No. 1. P. 29—39.

14. Плешивцева Ю.Э., Афиногентов А.А. Оптимальное управление энерготехнологическими процессами в производственных комплексах // Изв. вузов. Электромеханика. 2008. No. 3. С. 51—55. Pleshivtseva Yu.E., Afinogentov A.A. Optimal’noe upravlenie energotekhnologicheskimi protsessami v proizvodstvennykh kompleksakh [Optimal control of energy-technological processes in production complexes]. Izv. vuzov. Elektromekhanika. 2008. No. 3. P. 51—55.

15. Афиногентов А.А. Моделирование процесса деформации металлических заготовок цилиндрической формы // Вестник СамГТУ. Сер. Физ.- мат. науки. 2007. No. 2(15). С. 170—172. Afinogentov A.A. Modelirovanie protsessa deformatsii metallicheskikh zagotovok tsilindricheskoi formy [Simulation of cylindrical billets hot forming process]. Vestnik SamGTU. Ser. Fiz.- mat. nauki. 2007. No. 2(15). P.170—172.

16. Плешивцева Ю.Э., Афиногентов А.А., Коршиков С.Е. Параметрическая оптимизация температурного профиля нагреваемой заготовки перед прессованием // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. 2010. No. 2(26). С. 196—203. Pleshivtseva Yu.E., Afinogentov A.A., Korshikov S.E. Parametricheskaya optimizatsiya temperaturnogo profilya nagrevaemoi zagotovki pered pressovaniem [Parametric optimization of temperature distribution within heated billet before pressing process]. Vestnik SamGTU. Ser. Tekhnicheskie nauki. 2010. No. 2(26). P.196—203.

17. Шемякин Ю.В. Разработка численной модели процесса прессования цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава с целью использовании в оптимизационных процедурах // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. No. 10. С. 62—65. Shemyakin Yu.V. Razrabotka chislennoi modeli protsessa pressovaniya tsilindricheskikh zagotovok iz alyuminievogo splava s tsel’yu ispol’zovanii v optimizatsionnykh protsedurakh [Development of a numerical model of the aluminum alloy cylindrical billets forming process to be used in optimization procedures]. Aktual’nye problemy gumanitarnykh i estestvennykh nauk. 2013. No. 10. P. 62—65.

18. Pleshivtseva Yu. Transportation” problem of time-optimal heating // Int. J. Materials and Product Technology. 2007. Vol. 29. No. 1/4. P. 137—148.

19. Rapoport E.Ya., Pleshivtseva Yu.E. Optimal Control of Nonlinear Objects of Engineering Thermophysics // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2012. Vol. 48. No. 5. P. 429—437; Рапопорт Э.Я., Плешивцева Ю.Э. Оптимальное управление нелинейными объектами технологической теплофизики // Автометрия. 2012. Т. 48. No. 5. С. 3—13.

20. Rapoport E.Y. Minimax optimization of stationary states in systems with distributed parameters // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2013. Vol. 52. No. 2. P. 165—179; Рапопорт Э.Я. Минимаксная оптимизация стационарных состояний в системах с распределенными параметрами // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2013. No. 2. С. 3—18.