CC BY
14
A study of the tightness with stretching of the material along the punch was carried out. Identified zones undergoing maximum thinning. The effect of lubricant on the deformation process is noted. During the experiments, it is noted that the parameters of the hardening curve have a significant effect on the numerical calculation.
Key words: stretch-tight, contact friction, metal properties, modeling, metal thinning.
Tipalin Alexandrovich Sergey, candidate of technical sciences, professor, tsa_mami@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Belousov Vladislav Borisovich, student, snf48@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Shpunkin Nikolai Fomich, candidate of technical sciences, professor, snf48@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
УДК 621.77.04
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА АМЦ ПРИ ОПЕРАЦИЯХ ПРОКАТКИ И РАВНОКАНАЛЬНОГО УГЛОВОГО
ВЫДАВЛИВАНИЯ
Д. А. Гневашев, Д.Б. Чайка
Прокатка относится к одной из основных способам обработки металлов давлением. Прокаткой получают изделия (прокат) разнообразной формы и размеров. Как и любой другой способ обработки металлов давлением прокатка предназначена для формирования у заготовки требуемых свойств, размеров и структуры. Альтернативой операции прокатки может служить операция равноканального углового выдавливания. В работе представлен анализ изменения микроструктуры материала АМЦ, после операций прокатки и равноканального углового выдавливания (РКУВ).
Ключевые слова: прокатка, равноканальное угловое выдавливание, микроструктура, свойства материала АМЦ.
Во многих отраслях машиностроения наблюдается развитие по изучению изменения микроструктуры и влияние ее на свойства материалов при различных технологических операциях, для получения изделий неограниченной длины и заданной формы поперечного сечения. Основными технологиями в области ОМД, с помощью которых достигаются большие деформации, приводящие к заметному измельчению зерна без разрушения, получения неограниченной длины заготовки, можно выделить прокатку и равноканальное угловое выдавливание. Существенным недостатком операции прокатки в сравнении с операцией РКУВ является: энергоемкость, длительность технологического процесса, наличие термообработки, что сдерживает промышленное производство изделий заданных параметров.
Для проведения анализа сравнения микроструктуры при операциях холодной прокатки и РКУВ был выбран материал АМЦ.
Исследование микроструктуры проводилось на алюминиевом сплаве системы системы А1 - Мп (Алюминий - марганец)- АМЦ, который относится к числу деформируемых давлением, коррозионно-стойких и свариваемых без ограничений сплавов алюминия. Химический состав сплава приведен в таблице.
Химический состав в % материал АМц ГОСТ 4784-97 [4].
Fe Si Mn Al Cu Zn примеси
до 0,7 До 0,6 1-1,5 96,35-99 0,05-0,2 До 0,1 До 0,15
Исходными данными для исследования послужили:
Образцы- прямоугольного сечения размер сторон 6х4мм.
На рис. 1 представлены образцы до и после операции холодной прокатки.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Вып. 12
£! 1
/Б
тШ У —А
|||||1шДИи1
/ мм "7 - > Г мм 12 3 с ! С
Рис. 1. Образцы из материала АМЦ для исследования изменения микроструктуры: а - до прокатки; б - после прокатки
Оборудования применяемые для проведения экспериментов:
-для операции прокатки - стан ФИЛЛИТ 2000 с двумя клетями выходным размером прямоугольного сечения 4х3мм;
- для операции РКУВ- испытательная машина EU-100, пресс-оснастка описание которой представлено в работе [3].
Технология РКУВ была разработана Сегалом и его коллегами [1], [2], и сводилась к тому, что опытный образец выдавливали через матрицу с двумя каналами, имеющими равное поперечное сечение и пересечение под углом. Принцип метода заключается в реализации простого сдвига в зоне пересечения каналов равного сечения, выполненных в монолитной матрице и расположенных под углом 2ф друг к другу, при проталкивании через них заготовки. При этом заготовка продвигается в матрице средствами механизации, а один цикл ее прессования, при условии отсутствия трения о стенки инструмента, придает материалу деформацию.
После каждой из представленных операций, были выбраны образцы для изучения изменения микроструктуры. Образцы предварительно шлифовались, электрополировались на стандартном оборудовании.
Металлографические исследования проводили на микроскопе модели МЕТАМ ЛВ-3 с разрешением 100х - 1250х.
На рис. 2. Представлена микроструктура сплава АМЦ до технологических операций, увеличение х500.Образец в исходном состоянии имеет равноосную форму субзерен. Размер зерна в исходном состоянии составляет 7-10 мкм.
Рис.2. Микроструктура алюминиевого сплава до деформирования увеличение х500:
а - угол шлифа; б - центр шлифа
Изменение микроструктуры алюминиевого сплава АМЦ после процесса холодной прокатки через пару клетей показано на рис. 3. Структура образца характеризуется равномерным распределением фазы Al-Mn. Величина зерна составляет 2-7 мкм, при этом вырисовывается вытянутая форма, с частичным дроблением зерна, что приводит к повышениям прочностных свойств материала. Стоит предположить, при обжиме образцов на 90%, дробление зерна продлится, значительно увеличится прочность материала.
Рис. 3. Микроструктура алюминиевого сплава после прокатки через две клети х500: а - угол шлифа;
б - центр шлифа
Основываясь на работу [3] по исследованию изменения микроструктуры алюминиевого сплава на рис. 4 и 5 представлены образцы после операции равноканального углового прессования при различных этапах деформирования.
Рис. 4. Микроструктура алюминиевого ^сплава после РКУВ за один этап деформирования х2500
Рис. 5. Микроструктура алюминиевого сплава после РКУВза два этапа деформирования х2500
Микроструктура после одного этапа выдавливания состоит из параллельных полос субзерен и по мере их дальнейшего выдавливания они превращаются в зерна с разделенными границами, размер зерна изменяется с 10мкм до 7мкм. При повторном этапе выдавливания того же образца (два этапа деформирования) размер зерна изменяется до 5мкм.
Анализ результатов и выводы. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. Операции обработки материалов давлением такие как (прокатка и РКУВ) позволяют достигать больших деформации, приводящие к заметному измельчению зерна без разрушения структуры, повышать прочность материала, при получении неограниченной длины заготовки.
2. Применение операции РКУВ вместо холодной прокатки снизит стоимость производства, существенно увеличит скорость изготовления изделий (заготовок) неограниченной длины и заданной формы поперечного сечения и повышенными прочностными свойствами.
Список литературы
1. Сегал В.М., Резников В.И., Дробышевский А.Е., Копылов В.И. Пластическая обработка металлов простым сдвигом // Металлы. 1981. № 1. С. 111-123.
2. Iwahashi Y., Horita Z., Nemoto M., Langdon T.G. An investigation of microstructural evolution during equal-channel angular pressing. // Acta Mater, 1997. Vol. 45. No. 11. P. 4733-4741.
3. Гневашев Д. А. Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации. Диссертация. М.: Федеральное агентство по образованию МАМИ, 2005. С. 143.
4. ГОСТ 4784-97. Алюминий и сплавы Алюминиевые Деформируемые. Марки, 1997.
Гневашев Денис Александрович, канд. техн. наук, доцент, petrov_p@,mail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Чайка Дмитрий Борисович, студент, petrov_p@,mail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
ANAL YSIS OF CHANGE OF AMS MA TERIAL MICROSTR UCTURE A T ROLLING AND EQ UAL CHANNEL
ANGULAR EXTRACTION
D.A. Gnevashev, D.B. Chaika
Rolling refers to one of the main methods of metal processing by pressure. Rolling receive products (rental) of various shapes and sizes. Like any other method of metal forming, rolling is designed to form the required properties, dimensions and structure in the workpiece. An alternative to rolling operation is the operation of equal channel angular extrusion. The paper presents an analysis of changes in the microstructure of the AMC material after rolling operations and equal channel angular extrusion (ECAP).
Key words: rolling, equal-channel angular extrusion, microstructure, material properties of AMC.
Gnevashev Denis Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, petrov_p@,mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
Chaika Dmitriy Borisovich, student, petrov_p@,mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
