В Уральском федеральном университете (УрФУ, Екатеринбург) усовершенствовали технологию штамповки железнодорожных колес. С помощью компьютерного моделирования ученым удалось повысить точность производимой продукции и снизить энергозатраты на 28%. Кроме того, разработчики предложили внедрить систему статистического контроля производства, которая заранее сообщает о возможных параметрических отклонениях в произведенных колесах. Это снизило вероятность выпуска несоответствующей продукции. Описание системы производства колес и результаты производственных экспериментов представлены в диссертации сотрудника кафедры обработки металлов давлением УрФУ, главного специалиста прокатного производства «Евраз НТМК» Сергея Пузырева.
В первую очередь, инженер скорректировал инструмент деформации — штампы, которые выполняют обжатие металла и придают ему требуемые размеры и формы. Сейчас в качестве штампа используются плоские плиты и калибровочное кольцо, осаживающие металлические заготовки до нужного размера. На второй операции из этой так называемой металлической «плюшки» делается заготовка колеса с предварительным формированием ступицы и обода. Новая технология еще на первом этапе предусматривает предварительное распределение металла между ступицей и ободом, что облегчает дальнейшие этапы производства.
«Новая технология позволяет уже на первом этапе задать металлической заготовке предварительную форму, которая будет повторять необходимые параметры конечного колеса. Металл заранее разгоняется и формируется, и на втором этапе мы можем сократить энергосиловые параметры работы оборудования, направляемые на оформление колеса. Мы смогли проверить эту модель в производстве одного из основных выпускаемых профилей (колесо диаметром 957 мм), которые используются на всех грузовых вагонах. Мы получили хорошие результаты по качеству и геометрии производимой продукции. Снижение усилия штамповки достигло 28,5 %», — рассказывает Сергей Пузырев.
Также инженеры внедрили систему статистического контроля производства. Она в режиме реального времени отслеживает изменения параметров геометрии колеса и позволяет оператору заблаговременно, еще когда не допущен брак, внести корректировки.
«Каждое производимое колесо проверяется на лазерном измерителе по 17 параметрам. В программе подготовлено окно визуализации, где отслеживаются в реальном времени все параметры, и, если есть тенденция к тому, что скоро какой-либо параметр выйдет за критические зоны, оператору поступает сигнал. Во всплывающих сигнализирующих окнах также появляется рекомендация по мероприятиям, требующимся для устранения причин отклонений, корректировки технологического процесса. Вероятность выпуска некачественной продукции сократилась на треть», — поясняет Сергей Пузырев.
Следующий этап работы — дальнейшее улучшение системы статистического контроля и оптимизация компьютерной модели. Цель инженеров — применить технологию при производстве других видов колес.
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей, один из лидеров программы «Приоритет–2030», № 1 в стране по объемам приема. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года, городе-победителе отбора Правительства России на создание университетских кампусов. Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).
УрФУ оперативный — в телеграм.
