CC BY
15
—ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ —
Научный редактор раздела докт. техн. наук В.Л. Бережной
УДК 621.777
ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И МНОГОЦИКЛОВОСТИ ПРИ РКУП
В.Л. Бережной, докт. техн. наук, И.В. Казимов, аспирант (ОАО ВИЛС)
Рассмотрены возможности кардинального улучшения деформируемости слитков из малопластичных сплавов за счет решения проблем неравномерности деформирования и многоцикловости при типовом равноканальном угловом прессовании (РКУП). Обоснованы уточнения теории РКУП и прогрессивные изменения его кинематико-силовой схемы за счет введения технологически активного трения и макросдвига с регулируемым подпором течению материала. Обсуждаются некоторые результаты экспериментально-аналитических исследований, направленных на разработку улучшенной промышленной версии РКУП.
Ключевые слова: РКУП, неравномерность деформирования, легкие сплавы, новая модификация - РКУП+, равномерное измельчение зеренной структуры, малоцикловость, специальная промежуточная заготовка.
Approaches to Solution of Problems of Deformation Nonuniformity and Multiplicity of Cycles, Occurred during ECAP. V.L. Berezhnoy, I.V. Kazimov.
Possibilities of a cardinal improvement in deformability of low-ductile alloy ingots due to solution of problems of deformation nonuniformity and multiplicity of cycles, occurred during conventional equal-channel angular pressing (ECAP) are discussed. Redeterminations of the ECAP theory and progressive changes in its kinematics-and-force scheme due to application of technologically active friction and macroshear with adjustable backpressure for metal flow are substantiated. Some results of experimental and analytical investigations aimed at development of an improved industrial version of ECAP are discussed.
Key words: ECAP, deformation nonuniformity, light alloys, a new ECAP+ modification, a uniform refinement of a grain structure, multiplicity of cycles, a special intermediate billet.
Введение в проблематику
Проблема радикального улучшения технологической пластичности (деформируемости) прочных сплавов и гранулируемых материалов на основе А1, М& Т, N остается актуальной, хотя давно предложены и осваиваются принципы сверхпластичности при деформировании в условиях пониженных скоростей [1] и пластифицирования стандартных деформируемых сплавов, даже их замена новыми сплавами (см., например, [2, 3]). Но, по-прежнему, в промышленности используются многоэтапные технологии ОМД, следующие
ресурсозатратному принципу постепенного нарастания степени деформации и сложности конфигурации до заданных в полуфабрикате, которому, как правило, требуется механическая обработка вынужденных припусков с соответствующим отходом в стружку.
Этим обоснована целесообразность развития деформационного направления кардинального улучшения пластичности промежуточных заготовок.
На практике издавна используется смягчающий эффект предварительного горячего деформирования слитков, например, осад-
кой и пропрессовкой их через круглый контейнер [4], осадкой - протяжкой с кантовкой и всесторонней проковкой [5] и даже двойным прессованием [6]. Этот эффект, усиленный соответствующими термообработками, связывают с изменениями в зеренно-струк-турном состоянии слитков, благоприятными для последующего технологического передела - штамповки, прессования и т.п. [7].
Эффект повышения показателей технологической пластичности проблемных сплавов и материалов может быть значительно более высоким в определенных условиях деформирования промежуточных заготовок с использованием равноканального углового прессования [8, 9]*. Являясь одним из методов интенсивной пластической деформации (ИПД), РКУП имеет наиболее заметную базу данных моделирующих исследований в направлениях повышения прочности и улучшения технологической пластичности металлических материалов.
Заметим, что проблема недостаточной деформируемости неоправданно утвердилась на международных конференциях в последние 15 лет в числе «находящихся не в фокусе интереса». Возможно, это объясняется тем, что даже обнаруженные в исследованиях типового РКУП эффекты повышения пластических характеристик, отнесенные к ноу-хау и не известные в практических применениях, не принимаются во внимание на пути развития технологий ОМД.
Между тем в нашей базе данных имеется немало опубликованных сообщений об увеличении относительного удлинения после деформационного передела с использованием типового РКУП, например,
- для магниевого сплава МА2-1: 15 % (литье), 50 % (после РКУП/ТМО), 100 % (литье/СП) и 400 % (после РКУП/СП);
- для магниевого сплава AZ31: 88 % (горячекатаный), 380 % (после РКУП/ТМО);
- для алюминиевого экспериментального сплава Al - 18 % Si: 3 % (литье), 50 % (после РКУП/ТМО), 50 % (литье/СП) и 160 % (после РКУП/СП);
* Поскольку в процессе РКУП исключено обжатие, то под словом «прессование» (extrusion) нужно понимать «деформирование» или «пропрессовывание» (pressing).
- для алюминиевого экспериментального сплава А1 - 1,5 Mg - 0,22Бс - 0,157г: 1400 % (после РКУП/СП);
- для стали 10Г2ФТ: 20 % (горячекатаный), 39 % (после РКУП/ТМО).
Здесь РКУП/ТМО и РКУП/СП - соответственно РКУП с последующей термомеханической обработкой и РКУП в режиме сверхпластичности. Заметим, что при РКУП в режиме сверхпластичности установлена весьма прогрессивная возможность осуществлять процесс при повышенных скоростях [9], которые используются в базовых технологиях ОМД.
Анализом типового (модельного) способа РКУП, разработанного В.М. Сегалом с сотрудниками [8] и широко использованного для формирования новых физико-механических свойств разных сплавов [9], установлены его принципиальные недостатки, препятствующие или затрудняющие его промышленное освоение, в числе которых следующие ([10, 11] и др.):
- значительная неравномерность распределения величин деформаций и зерен в поперечном сечении готовой промежуточной заготовки, в связи с чем заданное измельчение зеренной структуры достигается только в части площади этого сечения (до 60-65 %);
- чрезмерная для промышленности сложность и трудоемкость осуществления технологической последовательности операций типового РКУП в связи с многоцикловостью (больше 6-8 циклов) и использованием в каждом цикле операций механической доводки и нагрева заготовки, а также ее поворота вокруг оси и т.д.;
- частичная потеря исходной формы заготовки, появление трещин на ее поверхности и торцевых зон, недостаточно продеформи-рованных.
В данной статье рассмотрены общий и некоторые частные научные подходы к замене типовой кинематико-силовой схемы РКУП без смазки на новую ее модификацию (РКУП+ без смазки) в целях устранения и минимизации указанных недостатков, сужающих ранее обнаруженные уникальные возможности использования этого процесса ИПД для достижения, например, в пределе, «сверхпласти-
При этом квадратный элемент abed материала преобразуется в параллелограмм a'b'c'd' (см. рис. 1, б), демонстрируя специфический характер деформаций при РКУП в геометрических условиях проявления касательных напряжений ттах вдоль 00} и гидростатического давления р.
В случае РКУП с противодавлением ст2 и максимальным трением (тк=к):
Т«шГЬ Р=°2+кС*&>-
где ст2 - внешнее противодавление, приложенное к области 111+11.
Для случая с отсутствием трения (хк=0) давление на пресс-штемпеле 1
a,=a2+2kctg0.
В этой части теории РКУП нами введена корректировка условий трения и обозначений тк и т. Вместе с тем следует иметь в виду, что обычно при горячем прессовании легких сплавов без смазки тКтв >к, определяя тем самым ресурс управления напряжением трения [12, 13].
Также предполагалось [8], что в случае тк=0 напряженное и деформированное состояние в узкой области простого сдвига OOj -однородно и полностью определяется углом 0 и противодавлением а2, выбор которых позволяет варьировать параметры процесса РКУП. А в другом предельном случае (тк=к) пластическая зона превращается в веер АОВ с углом, равным \\i, по-разному связанным с углом 20.
Принято также, что линии тока в области АОВ совпадают с a-линиями скольжения с постоянной скоростью, а деформированное состояние соответствует простому сдвигу вдоль a-линий скольжения. При таких условиях полное приращение интенсивностей деформаций определяется по выражению:
АГ=ctgY.
Распределение ДГ по сечению потока материала также принято однородным.
Между тем типовая геометрическая схема РКУП обусловливает неравномерный характер течения и пластической деформации, а контактное трение его усугубляет. Поэтому вводится понятие многоцикловости РКУП в предположении, что многократное повторение цикла обработки при РКУП и геометри-
ческих условий воздействия на деформируемую заготовку в любом из этих случаев обеспечит уменьшение неоднородности и за счет микросдвигов высокую и сверхвысокую деформацию, равномерно распределенную в поперечном сечении потока металла, по выражению:
Г=Л/ АГ.
Ц
где Л/ц - число циклов сдвига, АГ - величина разовой деформации сдвигом.
Для сравнения с обычным прессованием, осуществляемым с обжатием, в работе [8] введено понятие «эквивалетной однородной деформации» с приведенным коэффициентом вытяжки.
Х* = ^- = е\ф11цАГ) (1)
где Р0 и Р - исходная и конечная площади поперечного сечения заготовки и изделия для случая обычного прессования, т| - коэффициент схемы процесса прессования (г|=0,5 для
_ 1
плоской деформации, П- ^ для осесимметричной).
В дальнейшем, в опубликованных исследованиях приняты за основу эти теоретические положения, включая концепцию достижения за счет многоцикловости РКУП «высоких и сверхвысоких» деформаций, хотя последнее не вполне отвечает физической природе происходящего при РКУП.
Поэтому в работах [11, 14] концепция «сверхвысоких деформаций» отвергнута и выдвинута концепция «кинематико-силового механизма сдвиговой деформации с сопутствующим измельчением зеренной структуры материала на фрагменты». Зта концепция опирается на общепринятый физический механизм пластической деформации [7, 15] и характеризуется следующими особенностями:
- механизм скольжения и двойникования формирует полосы деформации и текстуры;
- одновременные поэтапные измельчения в структуре и текстуре приводят к локальному упрочнению или разупрочнению, которыми можно управлять, формируя комплексные условия на межзеренных границах;
- механизм измельчения зеренной структуры начинается с увеличения углов разори-ентировок границ полос сдвига, образующихся вдоль главных макросдвигов;
- после определенной степени измельчения кристаллов начинает преобладать специфический механизм деформации: зернограничное, в том числе групповое проскальзывание за счет новых дислокаций;
- микросдвиги активизируются в случае неравновесных границ зерен.
Подобный механизм существует в процессах обработки материалов в старинных жерновах мельниц и на известной «наковальне Бриджмена» [11]: сдвиговой процесс под давлением сопровождается измельчением зерен, а не «накоплением деформаций до сверхвысокого уровня». Заметим, что измельчение зерен в металлическом материале, будучи небезобидным процессом, должно быть лимитировано, поскольку сближение атомов, как это известно из физики, ведет к появлению сопротивления, резко возрастающего. Первые сигналы об опасности - повсеместная трещиноватость зеренной структуры и «рассыпание» монолитного материала как следствие нарушения консолидированного состояния.
Опорная концепция РКУП+ с измененной кинематико-силовой схемой
Исходя из вышеизложенного и базы данных исследований РКУП можно заключить, что рекомендация оптимизировать процесс РКУП, варьируя только величинами угла 20 и противодавления р2 [8], не решает полностью проблемы неадекватности типовой теоретико-экспериментальной версии РКУП промышленным условиям ее применения, поскольку дополнительно требуется:
а) придать промежуточной заготовке форму и размеры, необходимые для повторной загрузки в контейнер;
б) выровнять фронт течения и соответственно ему - поперечные распределения величин деформаций и зерен металла;
в) уменьшить до приемлемого в промышленности уровня число циклов Nц с исключением операций с поворотом заготовки перед каждым циклом («маршрута РКУП») и опре-
делением технологически достаточного минимума величины зерна (точнее, фрагмента зеренной структуры) соответственно задаче улучшения деформируемости при ОМД;
г) определить структурное состояние промежуточной заготовки с умеренным измельчением зерна и развитием системы микроплоскостей скольжения, оптимальное для достижения в пределе сверхпластичности материала при последующей ОМД и сверхупрочнения изделия при завершающих операциях ТМО.
В итоге целевых исследований и разработок в области технологии и комплексного оборудования должно быть создано производство специальных промежуточных заготовок (см. пункт г), причем оборудование для РКУП+ должно занять свое место между литейным производством слитков из малопластичных сплавов и деформационным производством из них штамповок, пресс-изделий, проката и т.п. достаточно большого размера.
Типовой метод РКУП для решения этой задачи не пригоден. При переходе к новой его модификации - РКУП+, отвечающей требованиям в пунктах а - г, необходимо повысить, прежде всего, темп и объемный эффект интенсивной пластической деформации, для чего использовать следующие, известные из публикаций воздействия на материал (см. рис. 1).
1. Осуществить интенсифицирующее кине-матико-силовое воздействие за счет уменьшения угла 20 в технологически приемлемых пределах для двух случаев трения: *к=0 и *к=к.
2. Ускорить течение металла относительно «глухого» угла (близ точки 01) с тем, чтобы обеспечить условия формирования узкой зоны ИПД на всей длине 001 и выравнивания фронта течения (особенно через линию или плоскость 001) с исключением зоны застоя или затрудненного течения близ точки 01.
3. Осуществить регулируемое противодавление а2 движению деформируемой заготовки, если выравнивание фронта течения и удлинение зоны ИПД по плоскости 001 окажутся недостаточными.
В функциях ускорителя периферийного течения с выравниванием поперечного рас-
пределения деформаций (по пункту 2) и ин-тенсификатора деформирования неоспоримы, как известно [13], преимущества регулируемого кинематико-силового воздействия на заготовку активными напряжениями трения т* со скоростью опережающего сдвига V, что содействует также основному деформированию. Одно из средств такого воздействия ориентируется на контакт с критической боковой поверхностью в области I или с областями (11+111) (см. рис. 1, а) соответственно работе В.Л. Бережного [13].
В функции противодавления потоку металла заготовки известны также преимущества подпорного цилиндра с регулируемым выпуском жидкости через дроссельное устройство [13].
Некоторые условия и результаты экспериментально-аналитических исследований
Методическая установка этих исследований - определить технологические направления и основные условия минимизации неравномерности и максимизации интенсивности пластической деформации на макро- и микроуровнях, разработать подходы к кардинальному уменьшению числа циклов Л/ц: во-первых, за счет оптимизации определяющих факторов, относящихся к типовой технологической схеме РКУП; во-вторых, вовлекая в эту схему дополнительные средства воздействия согласно РКУП+.
В качестве изменяющихся определяющих факторов выбраны следующие: угол пересечения каналов 20=90-150°, величина в интервале исходных сопротивляющихся напряжений трения (тн=0, тк=к), исходная температура заготовки (соответственно температурным интервалам сплавов), число циклов Л/ц и маршрутных поворотов заготовки в пределах 360° (Л/мн).
В соответствии с вышесказанным в качестве основных необходимых средств воздействия на процесс типового РКУП приняты следующие:
- осуществление активных (содействующих течению, деформированию) скоростей макросдвигов (V) и активных напряжений
трения (т^ >к) в активном I или подпорном III контейнере (см. рис. 1);
- осуществление давления подпора при а2 с определенным смещением противопуансо-на У2 в подпорном контейнере III.
Оба воздействия - в регулируемых режимах.
Ниже приводится часть результатов экспериментально-аналитических исследований и оценок.
1. Обоснован научный подход к решению деформационной части проблемы. Значительно повысить интенсивность, объем и темп измельчения зеренной структуры при пластическом деформировании в условиях РКУП+ за счет использования физических эффектов активного макросдвига (в зоне замедленного течения, прилегающей к «глухому» углу коленчатого контейнера), простого микросдвига (по всей длине узкой зоны поперечной жесткой деформации, вдоль 00^ и регулируемого противодавления течению в подпорном контейнере.
Пояснение. Из базы опубликованных данных исследований типового РКУП следует, что требуемое измельчение зеренной структуры в зоне до 60-65 % площади поперечного сечения достигается минимум за 6-8 циклов, что соответствует данным В.А. Бэкофена [7] о необходимых восьми циклах обычной деформации для подобной цели. Совпадение неслучайно: условия ИПД в типовом РКУП мало отличаются от условий обычной деформации, поскольку при РКУП также присутствуют изгиб, потоки свободного течения, зоны макросдвига и застоя и т.п. Между тем анализ базы данных с привлечением исследований СПАТ [13] и ковки со сдвигом [5] показывает, что в эффективных условиях РКУП+ активный макросдвиг со сжатием ведет к развитию механизма измельчения зерен [13], поэтому может быть достаточным число циклов N до двух или трех с последующим подбором условий тмо.
2. Принцип выбора основных граничногеометрических условий течения. В работах по совершенствованию базовых процессов прессования (прямого и обратного) за счет использования физического эффекта актив-
ного трения и активного макросдвига со сжатием в контейнере принципиально и практически подтверждена перспективность технологического направления перехода от прямого прессования без смазки к обратному прессованию без трения в контейнере и затем к активно-обратному прессованию (СПАТ) с активными напряжениями трения в контейнере [13, 16].
Аналогично этому и с учетом базы данных экспериментального моделирования и аналитических оценок разновидностей РКУП можно предвидеть, что его будущее связано с использованием двух комплексных условий этого метода ИПД:
- РКУП с эффективной смазкой и подпором течению заготовки при, как минимум, 20=90-120°;
- РКУП+ с интенсивным деформирующим воздействием на заготовки при, как минимум, 20=90°, *к=*тах и К^У/у^^орАтит.
3. Подход к выбору оптимальных условий РКУП со смазкой. При моделировании типовой схемы РКУП со смазочным материалом без противодавления получены зоны ИПД для углов 20, равных 90°, 120° и 150°, в форме «веера» и «веника» [17] (рис. 2). Отличия их конфигураций от идеально узкой зоны простого сдвига можно объяснить тем, что при увеличении угла 20 действие механизма простого сдвига слабеет и длина 001 уменьшается в условиях затрудненности течения в «глухом» углу (см. рис. 2, а) и проявления значительной деформации изгиба с растяжением в краевой области 1, (см. рис. 2, б), а также распространения деформации изгиба с растяжением вдоль 001 в области 2 свободного течения.
а б в
Рис. 2. Формы зоны деформации при РКУП со смазочным материалом, без противодавления
При этом даже в случае РКУП со смазкой имеет место неравномерный фронт течения (см. форму торца деформируемой заготовки на рис. 2). Заметим, что характер поперечного распределения деформаций аналогичен такому фронту течения [10, 18].
Даже в случае с *к=0 неравномерная вдоль оси геометрия рабочей полости коленчатого контейнера (более протяженный путь по стороне с точкой 01) и «глухой» угол, тормозящий течение, являются главными причинами формирования существенно неравномерного фронта течения и неоднородного характера макродеформаций и, следовательно, микроизмельчений зеренной литой структуры в поперечном сечении потока (рис. 3) [10].
Рис. 3. Характер неравномерности деформаций в координированном металле при типовом РКУП в «отсутствии трения»:
Рп и Уп - усилие и скорость движения пресс-штемпеля; 001 - направление простого микросдвига; 20 - угол пересечения каналов, равный 90°
В исследованиях РКУП [8, 17] установлено, что интенсивность измельчения зеренной структуры растет при равномерном сужении зоны деформации относительно линии - плоскости 001 скольжения (сдвига), т.е. до формирования полоски (см. рис. 2). Условия РКУП, ведущие к такому позитивному результату, включают использование эффективной, технологически и производственно приемлемой смазки и противодавления течению заготовки, а также, к сожалению, многоциклового режима деформирования заготовки с системой ее поворотов, соответствующей маршруту прессования.
Но это лучший вариант типового РКУП, пригодный для заготовок из сплавов (помимо
алюминиевых и магниевых, а также гранулированных), обрабатываемых давлением с использованием смазочных средств.
4. Выбор величины угла 20, отвечающей задаче максимизации ИПД. Для аналитической оценки принят диапазон 9О°<20<15О°.
Как следует из разработанной авторами диаграммы зависимости приращения интенсивности деформаций сдвига АГ от изменения угла пересечения каналов 20 (рис. 4), искомый максимум АГ относится к углу 20=90° с превышением величин АГ для углов 20, равных 120° и 150°, соответственно в 2 и 4 раза. В базовых исследованиях [19] используется приведенный коэффициент вытяжки А* [см. (1)] как эквивалент квазиоднород-ной деформации при РКУП.
Рис. 4. Зависимость ДГ от N|( для РКУП с углами 90°£20й150°
Заметим, что с увеличением угла 20 от 90° до 150° интенсивность деформации падает вчетверо (см. таблицу). Поэтому схема ИПД
Зависимость приращения интенсивности
деформации АГ от угла 20 и числа циклов Nц
20, град Число циклов сдвиговой деформации Л/ц
1 2 3 4
90 2 4 6 8
110 1.4 2,8 4,2 5,6
120 1,14 2,28 3,42 4,56
135 0,82 1,64 2,46 3,28
150 0,54 1,08 1,62 2,16
«гиб-перегиб» (аналогичная «дрессировке») требует множества валков, что в приложении к аналогичной схеме многоуглового прессования ведет к потере промышленной перспективы.
Вместе с тем при уменьшении угла 20 от 150° до 90° увеличивается неравномерность течения и распределений деформаций в поперечном сечении потока, а также растет потребное технологическое усилие. Последнее не представляет проблемы в прессовом производстве, использующем многократно более высокие усилия, а первое требует дополнения условий типового РКУП специальными средствами воздействия (см. предыдущие разделы).
Возможность резко сократить количество циклов Л/ц за счет перехода к углу 20=90° (см. таблицу) должна быть использована при РКУП+. Например, для достижения величины АГ=6, соответствующей условно заданному измельчению зеренной структуры, при типовом РКУП с 20=120° требуется 6 циклов, а при 20=90° только 3 цикла.
5. Оценочные распределения величин макросдвиговых деформаций и фрагментов зеренной структуры в поперечном сечении деформированных заготовок. Проведены сопоставления оценочных характеристик деформирования для трех разных случаев: РКУП без смазки и со смазкой и РКУП+ +без смазки. Из приведенных на рис. 5 схематических диаграмм можно заключить следующее.
Макросдвиговые деформации е* (рис. 5, а), вид которых, например, при РКУП с тк=0 демонстрирует умеренную неравномерность (см. рис. 3), характеризуются резко различающимися кривыми распределения
е* = /:(^001). где 1~оо1 - длина зоны ИПД. В
случае РКУП с т =к (см. рис. 5, кривая 1) величина е* достигает максимального значения вблизи зоны застоя 4 и минимальна в зоне свободного течения 5, при этом перепад значений е* характеризует большую неравномерность макродеформирования зеренной структуры, что отражается на соответствующем распределении величин микрофрагментов (см. рис. 5, б, кривая 1).
В условиях РКУП с тк=0 (рис. 5, а, б, кривые 2) результаты менее критичны. Но при переходе к РКУП+ с >к и ^ (см.
П)ЛХ орыплп '
рис. 5, а, б, кривые 3) достигается характер
распределения е*, с1=^001), значительно
более благоприятный для ИПД, поскольку величины б* и выравниваются вдоль зоны ИПД с линией микросдвигов 00 . Причем исключается «холостой» для ИПД участок на 00г (в зоне застоя 4 при РКУП с тк=к), а зона ожидаемого большого измельчения (между участками 4 и 5) развивается в пределе до 100 % 1001.
а
б
Рис. 5. Аналитически возможные распределения величин макросдвиговых деформаций (а) и фрагментов зеренной структуры (6) в разных условиях равноканального прессования:
1 - РКУП, х=к; 2 - РКУП, тк=0; 3 - РКУП+, тк й и Ку=орКтит; 4 - зона застоя; 5 - зона свободного течения
Некоторое уменьшение неравномерности деформирования в типовых процессах РКУП происходит только при использовании многоциклового режима с поворотами заготовок, что усугубляет проблему их промышленного использования.
Заключение
Осуществление обоснованных выше подходов к решению проблем неравномерности деформирования и многоцикловости, относящихся к типовому РКУП, связано с созданием экспериментально-технологического модуля для ИПД алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, тактико-технические характеристики которого разработаны авторами применительно к гидропрессу усилием 7,5 МН со сменой рабочих втулок для 0 70,95 и 140 мм.
При переходе от типового РКУП к его новой модификации РКУП+ с технологическим использованием кинематико-силовых воздействий трения и подпора на деформируемую заготовку для выравнивания фронта течения и дополнительной интенсификации (по объему и величине) микродеформаций простого сдвига создаются следующие условия для промышленной реализации РКУП+:
- уменьшение числа циклов с 6-12 до 23 с возможностью исключения поворотов заготовки и ее механической обработки перед очередной загрузкой в контейнер, что позволяет механизировать и контролировать процесс РКУП+;
- технологически достаточное измельчение зеренной литой структуры каждой заготовки до величины фрагмента 2-10 мкм (соответствует одному из условий сверхпластичности) при обеспечении равномерности поперечного распределения их по всей длине узкой зоны простого сдвига 0-01( что требуется для получения заданного состояния промежуточных заготовок, отвечающего производственной задаче (см. ниже).
Опираясь на результаты исследований ОМД с простым микросдвигом [8, 9, 19] и активным сдвигом [13, 16], можно в первом приближении заключить, что литые заготовки, прошедшие ИПД в условиях РКУП+, должны приобретать в состоянии промежуточной заготовки равномерные свойства и быть высо-
копластичными при штамповке, прессовании и т.п., а также высокоупрочняемыми при операциях термомеханической обработки полуфабрикатов (изделий).
Это техническое решение в завершенном виде после экспериментальных проверок гипотетически может быть рекомендовано в
качестве послелитейного деформационно-термического передела слитков из малопластичных сплавов и порошковых материалов. При использовании специальных высокопластичных промежуточных заготовок обеспечивается минимизация числа операций при штамповке, прокатке и даже прессовании.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов О.М. Обработка металлов давлением в состоянии сверхпластичности. - М.: Машиностроение, 1978. - 184 с.
2. Захаров В.В., Елагин В.И., Ростова Т.Д. Самарина М.В. Пути развития и совершенствования высокопрочных сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu//Технология легких сплавов. 2008. № 4. С. 7-14.
3. Zakharov V.V., Fisenko I.A. Metal science view on aluminium alloys extrudability//Aluminium. 2008. № 5. Р. 74-79.
4. Прозоров Л.В. Прессование стали. - М.: Маш-гиз, 1956. - 264 с.
5. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 560 с.
6. Алюминиевые сплавы. Спр.рук.//Производ-ство полуфабрикатов из алюминиевых сплавов/Под ред. А.Ф. Белова, Ф.И. Квасова - М.: Металлургия, 1971. - 496 с.
7. Бэкофен В.А. Процессы деформации. - М.: Металлургия, 1977. - 288 с.
8. Сегал В.М., Резников В.И., Дробышевский А.Е., Копылов В.И. Пластическая обработка металлов простым сдвигом//Металлы. 1981. № 1.
С. 115-123.
9. Benedyk J.C. Review and Analysis of Emerging Extrusion Processes//Light Metal Age. April, 2001. P. 40-47.
10. Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Оценка неравномерности деформаций и давлений при угловом прессовании//Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. № 3. С. 29-34.
11. Бережной В.Л. Технологический анализ равноканального углового прессования заготовок//Тех-
нология легких сплавов. 2007. № 1. С. 109-117.
12. Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. - М.: Металлургия, 1975. -448 с.
13. Бережной В.Л., Щерба В.Н., Батурин А.И.
Прессование с активным действием сил трения. - М.: Металлургия, 1988. - 296 с.
14. Бережной В.Л., Казимов И.В. Технологический анализ равноканального углового и винтового способов интенсивной пластической деформации//В сб. докладов II Всерос. конф. по наноматериалам «НАНО 2007» 13-16. 03.2007. Новосибирск.
15. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. - М.: Гос. научно - техн. изд. лит. по чер. и цвет. металлургии, 1947. - 532.
16. Berezhnoy V.L., Kazimov I.V. Comparative Analysis of Indirect Extrusion Technologies: Advantages of Converting from Direct to Advanced Indirect Extrusion//Light Metal Age. 2009. April. P. 24-36.
17. Мишулин А.А. Исследование зонообразования при РКУП с использованием конечно-элементной программы//Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и обработки металлов давлением. - М.: МГВМИ, 2005. Вып. 5. С. 110-115.
18. Охрименко Я.М., Бережной В.Л. Особенности и возможности углового прессования с наклоненным каналом матрицы//Известия вузов. Черная металлургия. 1968. № 9. С. 125-127.
19. Сегал В.М., Чомова Н.Г., Копылов В.И., Панин П.Ю. Механико-термическая обработка элинварного сплава 44 НХМТ с применением деформации простым сдвигом//Металловедение и термическая обработка металлов. 1982. № 10. С. 30-33.
