Тема магистерской работы: "Исследование процесса гидропрессования биметаллических медно-алюминиевых заготовок"
Руководитель: проф. Спусканюк Виктор Захарович
Обоснование темы и ее актуальность
Высокая стоимость и дефицитность многих металлов обусловливает необходимость создания таких материалов, которые , в первую очередь, удовлетворяли бы необходимым требованиям, а также были менее дорогими и дефицитными. В настоящее время все большее распространение получают биметаллы: повышается спрос на изделия из них, они проникают в различные сферы техники и быта, даже медицины. Способы получения изделий из биметаллов различны: прокатка, прессование, гидропрессование, сварка взрывом.
Наиболее перспективным способом является гидропрессование, так как схема напряженного состояния наиболее благоприятна (схема всестороннего сжатия), что обеспечивает наилучшее качество получаемых изделий; процесс также характеризуется малыми внешним трением, что обусловливает его преимущество перед обычным прессованием.
Гидропрессованием получают изделия различных профилей (проволока, прутки, трубы, уголки, прямоугольные профили), изделия с различным соотношением прочностных свойств материалов сердечника и оболочки, а также с различным их взаимным расположением (поперечная и продольная слоистость).
Главными моментами данной работы являются вопросы, касающиеся характера истечения материалов биметаллических изделий (пропорциональное или непропорциональное течение), а также проблема неравномерного распределения толщины слоев по длине готового изделия.
До сих пор эти вопросы слабо освещены в литературе , и вызывают ожесточенные споры в кругах специалистов по обработке металлов давлением (особенно утверждение о возможности пропорционального течения).
Обзор состояния исследований по теме
При прессовании биметаллических изделий характер истечения материалов оболочки и сердечника зависит от многих факторов:
- толщина оболочки;
- форма входного конуса матрицы;
- угол конуса матрицы;
- степень вытяжки;
- соотношение прочностных характеристик материалов биметаллических заготовок;
- скорость гидропрессования;
- рабочая среда и смазки;
- взаимное расположение слоев.
Некоторые из этих факторов и их влияние на характер истечения рассмотрены в работах И.Л.Перлина, Л.Н.Могучего, М.С.Гильденгорна, Иванушкина [1-4] . Их исследования проводились на паре дюралюмин Д16 - алюминий Al методом координатной сетки.
Аналитическое исследование совместного истечения разнородных материалов при прессовании было рассмотрено Л.Н.Могучим в работе [2], а при гидропрессовании - В.З.Спусканюком и А.И.Янчевым в работе [5] .
Наибольших успехов в разработке гидропрессования биметалличесих изделий из алюминия, плакированного медью, добилась фирма ASEA. Она запатентовала технологию производства биметаллических шин, прутков и заготовок для получения проволоки, используемой в электротехнической области. Процесс гидропрессования производится на прессах QUINTUS, разработанным этой же фирмой [6].
Перечень нерешенных вопросов, цель и задачи исследования
Как отмечалось выше, процесс гидропрессования биметаллических изделий освещен недостаточно, существует множество разногласий и противоречий по поводу пропорциональности течения. Большинство исследований процесса прессования проводилось на образцах с более мягкой оболочкой . Поэтому необходимо выяснить, пригодны ли полученные выводы для случаев ГИДРОпрессования с более ПРОЧНОЙ оболочкой.
Обьект исследования: процесс гидропрессования заготовок с медной оболочкой и алюминиевым сердечником.
Цель исследования: исследование технологии гидропрессования медно-алюминиевых заготовок.
Методы исследования: анализ литературы, физическое моделирование на лабораторном прессе методом координатной сетки, обработка экспериментальных данных методом дисперсионного анализа и регрессионного анализа.
Научная новизна работы
В данной работе были получены графические и аналитические зависимости влияния коэффициента вытяжки на давление гидропрессования и температуру процесса; опытным путём определены коэффициенты трения исследуемых металлов. Анализ условий гидропрессования производился с учетом упрочнения материалов в процессе пластической деформации.
Практическая ценность работы
При гидропрессовании технолог своей задачей имеет недопущение непропорционального течения, которое может привести к разрушению, короблению, разрывам изделия. Для этого нужно принять все необходимые меры на стадии подготовки исходной биметаллической заготовки. В работе предложены наиболее рациональные сочетания факторов, влияющих на характер истечения материалов двухкомпонентной заготовки (угол матрицы, степень вытяжки, рабочая среда, качество подготовки поверхности компонентов биметаллической заготовки, смазочные вещества, скорость гидроэкструзии, геометрия калибрующего пояска) при различных соотношениях прочностных свойств материалов сердечника и оболочки, а также при разной толщине оболочки.
Перспективы исследований
Изделия из биметаллов находят все большее применение в технике, возникают потребности в создании все новых материалов с различными сочетаниями компонентов, что создает дополнительный плацдарм для исследований.
Литература
1. И.Л. Перлин, Л.Х. Райтбарг "Теория прессования металлов", Москва "Металлургия", 1978
2. Л.Н. Могучий "Обработка давлением труднодеформируемых материалов".- Москва "Машиностроение", 1976
3. Л.Н. Могучий/ "Цветные металлы" №3, 1961 (с.75-81)
4. П.Ф. Иванушкин/ "Цветные металлы" №1, 1969 (с.74-76)
5. В.З. Спусканюк, А.И. Янчев / "Моделирование процесса гидропрессования биметаллических заготовок"/ Физика и техника высоких давлений 2000, том 10, №3 (с.39-46)
6. ASEA. Pamplet AQ 14-106 E. Production of copper-clad aluminium a new QUINTUS process. Vesetous, 8P (1972)
7. Б.И. Береснев, К.И. Езерский и др. "Высокие давления в современных технологиях обработки материалов", Москва "Наука", 1988
8. Б.И. Уральский, В.С. Плахотин и др. "Деформация металлов жидкостью высокого давления", Москва "Металлургия", 1976
9. Л.В. Прозоров " Прессование металлов жидкостью высокого давления".- М., «Металлургия», 1972, с.140
10. Ю.Г. Гуляев "Математическое моделирование процессов ОМД". - Киев "Наукова думка", 1986
11. М.С. Гильденгорн. / "Цветные металлы" №8, 52 (1992)
12. А.Г. Кобелев, И.Н. Потапов, Е.В. Кузнецов "Технология слоистых металлов". - Москва "Металлургия", 1991
13. Х.Л. Пью Механические свойства материалов под высоким давлением, - М.:. Мир, 1973. - 374 с.