Науковий керівник: проф. Спусканюк Виктор Захарович
Тема: "Дослідження процесу гідропресування біметалевих мідно-алюмінієвих виробів"
Обґрунтування теми і її актуальність
Висока вартість і дефіцитність багатьох металів обумовлює необхідність створення таких матеріалів, що , у першу чергу, задовольняли б необхідним вимогам, а також були менш дорогими і дефіцитними. В даний час усе більше поширення одержують біметали: звищується попит на вироби з них, вони проникають у різні сфери техніки і побуту, навіть медицини. Способи одержання виробів з біметалів різні: прокатка, пресування, гідропресування, зварювання вибухом.
Найбільш перспективним способом є гідропресування, тому що схема напруженого стану найбільш сприятлива (схема всебічного стиску), що забезпечує найкращу якість одержуваних виробів; процес також характеризується малими зовнішнім тертям, що обумовлює його перевагу перед звичайним пресуванням.
Гідропресуванням одержують вироби різних профілів (дріт, прутки, труби, прямокутні профілі), вироби з різним співвідношенням міцносних властивостей матеріалів оболонки і серцевини, а також з різним їх взаємним розташуванням (поперечна і подовжня шаруватість).
Головними моментами даної роботи є питання, що стосуються характеру витікання матеріалів біметалічних виробів (пропорційний чи непропорційний плин), а також проблема нерівномірного розподілу товщини шарів по довжині готового виробу.
Дотепер ці питання слабко освітлені в літературі , і викликають запеклі суперечки в колах фахівців з обробки металів тиском (особливе твердження про можливість пропорційного плину).
Огляд стану досліджень по темі
При пресуванні біметалічних виробів характер витікання матеріалів оболонки і сердечника залежить від багатьох факторів:
- товщина оболонки;
- форма вхідного конуса матриці;
- кут конуса матриці;
- ступінь витяжки;
- співвідношення міцносних характеристик матеріалів біметалічних заготівель;
- швидкість гідропресування;
- робоче середовище і змащення;
- взаємне розташування шарів.
Деякі з цих факторів і їхній вплив на характер витікання розглянуті в роботах Перлина, Могутнього, Гильденгорна, Іванушкина[1-4] . Їхні дослідження проводилися на парі дюралюмин Д16 - алюміній Al методом координатної сітки.
Аналітичне дослідження спільного витікання різнорідних матеріалів при пресуванні було розглянуто Л.Н.Могутнім у роботі [2], а при гідропресуванні - В.З.Спусканюком і А.И.Янчевым у роботі [5] .
Найбільших успіхів у розробці гідропресування биметалличесих виробів з алюмінію, плакованого міддю, домоглася фірма ASEA. Вона запатентувала технологію виробництва біметалічних шин, прутків і заготівель для одержання дроту, використовуваного в електротехнічній області. Процес гідропресування виробляється на пресах QUINTUS, розробленим цією же фірмою [6].
Перелік невирішених питань, мета і задачі дослідження
Як відзначалося вище, процес гідропресування біметалічних виробів освітлений недостатньо, існує безліч розбіжностей і протиріч із приводу пропорційності плину. Більшість досліджень процесу пресування проводилося на зразках з більш м'якою оболонкою . Тому необхідно з'ясувати, чи придатні отримані висновки для випадків ГИДРОпрессования з більш МІЦНОЮ оболонкою.
Обьект дослідження: процес гідропресування заготівель з мідною оболонкою й алюмінієвим сердечником.
Ціль дослідження: дослідження технології гідропресування мідно-алюмінієвих заготівель.
Методи дослідження: аналіз літератури, фізичне моделювання на лабораторному пресі методом координатної сітки, обробка експериментальних даних методом дисперсійного аналізу.
Наукова новизна роботи
У даній роботі були отримані графічні й аналітичні залежності впливу коефіцієнта витяжки на тиск гідропресування і температуру процесу; експериментальним шляхом визначені коефіцієнти тертя досліджуваних металів. Аналіз умов гідропресування проводився з урахуванням зміцнення матеріалів у процесі пластичної деформації.
Практична цінність роботи
При гідропресуванні технолог своєю задачею має недопущення непропорційного плину, яке може привести до руйнування, розривам виробу. Для цього потрібно прийняти всі необхідні міри на стадії підготовки вихідної біметалічної заготівлі. У роботі запропоновані найбільш раціональні сполучення факторів, що впливають на характер витікання матеріалів двокомпонентної заготівлі (кут матриці, ступінь витяжки, робоче середовище, якість підготовки поверхні компонентів біметалічної заготівлі, мастильні речовини, швидкість гидроэкструзии, геометрія паска, що калібрує) при різних співвідношеннях мыцносних властивостей матеріалів сердечника й оболонки, а також при різній товщині оболонки.
Перспективи досліджень
Виробу з біметалів знаходять усе більше застосування в техніку, виникають потреби в створенні все нових матеріалів з різними сполученнями компонентів, що створює додатковий плацдарм для досліджень.
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.