Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0218U003283, 0116U002657 , Науково-дослідна робота Назва роботи Розробка методів пластичної обробки та створення високопродуктивних технологічних процесів виробництва профілів зі сплавів на основі алюмінію з питомою міцністю більше 120 м2/с2. Назва етапу роботи Керівник роботи Фролов Ярослав Вікторович, Дата реєстрації 30-01-2018 Організація виконавець Національна металургійна академія України Опис етапу Об'єктом дослідження є - процеси пластичної деформації алюмінієвих сплавів. Предметом виступають режими пластичного деформування сплавів на основі алюмінію. Метою роботи є удосконалення режимів деформації та розробка технології отримання виробів зі сплавів на основі алюмінію з питомою міцністю більше 120 м2/с2 шляхом визначення закономірностей впливу деформаційних параметрів процесів пластичного деформування на формозміну металу й енергосилові параметри з прогнозованим рівнем механічних властивостей. До основних завдань проекту слід віднести: - теоретично і експериментально дослідити комплексний вплив операцій вільного кування (операції осадки з подальшою операцією протягування/протяжки) на механічні властивості та структуру виробу; - розробити режими попередньої обробки тиском операціями вільного кування обраного сплаву для досліджень з метою ліквідації структурної неоднорідності і підвищення механічних властивостей вихідної заготовки перед наступною деформацією; - теоретично і експериментально (за допомогою чисельних методів) визначити закономірності впливу геометричних та температуро-швидкісних параметрів процесу пресування на механічні властивості та енергоємність проведення процесу; - удосконалити температуро-деформаційні параметри процесу гарячого пресування з метою підвищення точності прес-виробів; - розрахунково-експериментальним шляхом визначити енергосилові параметри пресування зазначених виробів; - розробити технологію виробництва виробів із обраного сплаву з урахуванням попередньої обробки тиском вихідної заготовки та удосконалених режимів пресування; - визначити формозміну матеріалу при гарячій прокатці штаб, встановити вплив параметрів деформації та температури на механічні властивості матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що поліпшення структурної неоднорідності в заготовках під час прямого пресування виконується за рахунок проведення попередньої обробки тиском, а саме виконання операцій вільного кування, замість високотемпературної довготривалої гомогенізаційної обробки. Розроблено режими використання операцій вільного кування заготовки перед подальшим прямим пресування, які забезпечують зменшення розмірів зерна металу, що деформується, та гомогенізацію структури металу у поперечному перерізу заготовки за рахунок того, що при послідовному виконанні операцій вільного кування "осадження" та послідуючої операції "протягування" відбувається інтенсивне накопичення знакозмінної деформації в об'ємі заготовки. У ході виконання роботи використовували відомі методики проведення повнофакторного експерименту. Теоретичні дослідження здійснювали у програмному комплексі QForm, якій використовує метод скінчених елементів та базується на відомих закономірностях теорії пластичного плину твердих тіл. Всі дослідження включають чотири основних складових: теоретичні, експериментальні дослідження, аналіз та порівняння отриманих даних, розробка рекомендацій. Структура теоретичних досліджень - визначення та завдання граничних умов для моделювання процесів пластичної деформації, підготовка вихідних даних для моделювання, обробка результатів моделювання. Експериментальні дослідження включатимуть розробку плану експерименту, підготовку зразків та обладнання, виконання плану досліджень та обробка отриманих даних. Уперше з урахуванням реологічних властивостей сплаву системи Al-Mg-Sc теоретично з використанням методів комп'ютерного моделювання визначені характеристики напружено-деформованого стану й температури металу при операціях гарячого вільного кування, а саме операції осадки та протяжки. Відмінність розробки полягає в урахуванні реологічних властивостей зазначеного сплаву при температуро-швидкісних умовах притаманних процесам гарячої ОМТ. Це дозволяє уточнити розташування зон з небезпечними для цілісності металу напруженнями й температурами. Аналіз логарифмічних деформації дає можливість оцінити пропрацювання заготовки. Одержали подальший розвиток відомості щодо теоретично визначених закономірностей впливу швидкісних і температурно-деформаційних режимів на силу при прямому гарячому пресуванні труб з важкодеформівного алюмінієвого сплаву системи Al-Mg-Sc. Розробка відрізняється тим, що дані отримані для випадку прямого гарячого пресування труб на оправці зі співвідношенням D/S=4…8 та з коефіцієнтом витяжки до l=100. Це дозволяє прогнозувати силу пресування при розробці технології виготовлення готових профілів, обирати пресове обладнання та підвищити продуктивність пресової лінії. Одержали подальший розвиток про вплив температури та ступеня деформації, геометричних параметрів зони деформації на силу при прокатці штаб з важкодеформівного алюмінієвого сплаву системи Al-Mg-Sc. Розробка відрізняється комплексним впливом факторів прокатки на силу процесу в діапазоні 360-420 С та співвідношенні розмірів заготовкиb/h = 1…3. Це дозволяє прогнозувати силу прокатки при розробці технології виготовлення штаб, обирати раціональний розподіл деформацій по клітям (проходам) прокатного стана. В результаті виконання роботи були побудовані регресійні залежності, які дозволяють не тільки якісно, але і кількісно оцінити вплив параметрів процесу осадки і протяжки і їх сумісний вплив на температурні показники. При аналізі показників твердості наведених зразків видно, що операція вільного кування "Осадка" при 40% деформації призводить до підвищення твердості по НL заготовки з 379 до 400, але при виконанні подальшої операцій вільного кування "Протягання" показник твердості по НL заготовки з 400 до 406. Це може свідчити про підвищення механічних властивостей зразка. Але цей не дуже великий приріст показника твердості вказує на те, що в матеріалі заготовки не відбувається суттєвого наклепу матеріалу. Отримані в ході експериментальних досліджень і теоретичного аналізу результати з реології Al-Mg-Sc сплаву дозволили підтвердити наявність ділянки динамічного знеміцнення, що обумовлено активним проходженням динамічної рекристалізації в процесі гарячої пластичної деформації. В результаті виконання роботи були побудовані регресійні залежності, які дозволяють оцінити вплив деформаційних (в діапазоні e=15 - 35 %) і температурних (в діапазоні t = 360 - 420 ?С) параметрів процесу поздовжньої прокатки на енергосилові параметри процесу, а саме силу і момент прокатки, та геометричні розмірі штаби (розширення). У процесі досліджень встановлено факт отримання безшовних труб необхідних розмірів і якостей. Однак, при використанні великих коефіцієнтів витяжки (>40) і високих температур пресування (>440 °C) відбувалося часткове, а часом, і повне руйнування виробів. Рекомендованими технологічними параметрами при пресуванні для обраних сплавів є наступні режими: - сплав 7075 - температура пресування 440 °C, швидкість пресування - 0,5 мм/с, матеріал інструменту - жароміцна сталь марки 1.3243; - сплав 2024 - температура пресування 440 °C; швидкість пресування: 0,1 мм/с., матеріал інструменту - жароміцна сталь марки 1.3243; - сплав системи Al-Mg-Sc (01570) - - температура пресування 410 °C, швидкість пресування - 1 мм/с, матеріал інструменту - жароміцна сталь марки 1.3243. Оцінка результатів вимірювань механічних властивостей показує, що твердість матеріалу майже постійна по товщині стінки. Це спостереження стосується як для типу сплаву, так і для всіх зразків. У стані після пресування всі виміряні значення твердості обраних сплавів знаходяться в діапазоні 100-115 HV. При цьому величини характеристик міцності знаходяться на рівні, в залежності від типу сплаву і деформаційних особливостей: межа міцності - 375 ... 390 МПа; межа плинності - 220 ... 265 МПа; відносне подовження - 13 ... 18%. Отримані, в рамках проведення НДР, дані мають практичну цінність та можуть бути використані при проектуванні перспективних зразків трубних профілів для машинобудування та кольорової промисловості в цілому (акт про використання результатів НДР від ТОВ НУВФ "ПРЕЦИЗІОНТРУБ-ЮГ") Також, результати досліджень НДР з удосконалення режимів деформації та розробки технології отримання виробів зі сплавів на основі алюмінію з питомою міцністю більше 120 м2/с2 шляхом визначення закономірностей впливу деформаційних параметрів процесів пластичного деформування на формозміну металу й енергосилові параметри з прогнозованим рівнем механічних властивостей використовуються в курсах лекцій, практичних та лабораторних заняттях НМетАУ з дисциплін : "Теорія процесів обробки металів тиском", "Технологія процесів обробки металів тиском", "Моделювання та оптимізація процесів обробки металів тиском", "Процеси та машини обробки тиском", "Технології обробки тиском кольорових металів і сплавів", "Деформаційно-термічна обробка металів та сплавів", а також при виконанні студентами кафедри обробки металів тиском магістерських та випускних робіт бакалаврів (акт впровадження результатів НДР у навчальний процес кафедри ОМТ ім. акад. О. П. Чекмарьова НМетАУ від 09.11.2017 р.). Під керівництвом д.т.н., проф. Головко О. М. за результатами проведеного дослідження виконавцями НДР "Розробка методів пластичної обробки та створення високопродуктивних технологічних процесів виробництва профілів зі сплавів на основі алюмінію з питомою міцністю більше 120 м2/с2" на кафедрі ОМТ НМетАУ було створено та передано для використання рекомендації та пропозиції, шляхом укладання договорів на проведення НДР, на загальну суму 1200 тис. грн., а саме: НДР "Розробка технологічного завдання для виробництва безшовної труби з титанового порожнистого зливка" (шифр теми Х125030007. Керівник роботи - д.т.н., с.н.с. Медведєв М. І.). Опис продукції Основна науково-технічна продукція - це високопродуктивні технологічні процеси виробництва профілів зі сплавів на основі алюмінію з питомою міцністю більше 120 м2/с2, що включають процеси попередньої обробки тиском заготовки з використанням операцій вільного кування, прямого пресування та повздовжньої прокатки. Автори роботи Андреєв Віталій Валерійович Ашкелянець Антон Володжимирович Бобух Олександр Сергійович Бондаренко Сергій Валерійович Клемешов Евген Сергійович Коноводов Дмитро Володимирович Медведєв Михайло Іванович Панюшкін Євген Миколайович Самсоненко Андрій Анатолійович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити