CC BY
75
References
1. Sidelnikov S.B., Dovzhenko N.N., Zagirov N.N. Combined methods of treatments of non-ferrous metals and alloys: a monograph. M.: MAKS Press, 2005. 344 p.
2. Alloys of rare-earth metals / V.M. Savitskiy, V.F. Terekhova, I.V. Burov and others. Publishing house AN USSR, 1962.
3. Gorbunov Y.A. The main characteristics and prospects of development of aluminum alloys with high dispersion phase of alloying elements. Non-ferrous metals-2013: Scientific articles collection. Krasnoyarsk: Verso, 2013. Pp. 585-590.
4. Study of the metal structure and evaluation properties of test samples from alloy system A1 - REM, obtained using methods of casting and metal forming / S B. Sidelnikov, N.N. Dovzhenko, D.S. Voroshilov, L.P. Trifonenkov, E.S. Lopatina, V.N. Baranov, R.I. Galiev // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2011. № 2 (34). Pp. 23-28.
5. Patent RF № 128529. Installment for continuous casting, rolling and extruding of non-ferrous metals and alloys. Publ. 27.05.2013. Bui. № 15.
УДК 621.771
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА Ti-Ni
Чукин М.В.1, Песин A.M.1, Полякова М.А.1, Пивоварова К.Г.1, Торбус Н.2, Рыдз Д.2
1 ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
2
Ченстоховский технический университет, г. Ченстохова, Польша
Потребности современной техники и перспективы ее развития диктуют необходимость создания материалов с самыми разнообразными свойствами, которым во многих случаях не удовлетворяют отдельные металлы и сплавы. Создание композиций путем объединения нескольких компонентов в единую структуру позволяет получить совершенно новый композиционный материал со свойствами, отличными от его составляющих.
В настоящей работе выполнено исследование по определению основных закономерностей совместной пластической деформации биметалла титан-никель (Ti-Ni), полученного сваркой взрывом.
Биметалл Ti-Ni применяется для изготовления мембран, используемых при электролизе. Минимальная толщина биметалла, получаемого сваркой взрывом, составляет 2,0 мм (по 1,0 мм № и Ti). Толщина готовой мембраны не должна превышать 1,0 мм, поэтому для ее достижения используется процесс асимметричного деформирования. После асимметричной прокатки толщина слоев биметалла должна быть одинаковой.
В процессе пластического формоизменения каждый из слоев биметалла будет деформироваться по-разному, испытывая при этом разное упрочнение. Наличие трех кинематических зон (отставания, опережения и смешанной) вызывает необходимость описывать течение слоев металла в каждой из них.
Для решения этой проблемы было проведено обширное конечно-элементное моделирование асимметричной прокатки с помощью программных комплексов DEFORM-3D и FORGE. Предварительно с помощью пакета AutoCAD 2010 были созданы геометрические
модели инструмента и биметаллической заготовки. Далее эти модели были экспортированы в FORGE 2008 и DEFORM-3D.
С помощью программы FORGE 2008 исследовали влияние обжатия на скорость деформации металла. Моделирование процесса прокатки осуществляли в валках 0 250 мм с окружной скоростью 90 мм/с при комнатной температуре. Начальная толщина биметаллической заготовки - 2,0 мм (по 1,0 мм Ti и №).
Условие пластичности принимали по закону Нортона - Хоффа
где Sy - компоненты девиатора тензора напряжений; £ - интенсивность скорости деформации; £ - компоненты тензора скоростей деформации; Sq - средняя относительная линейная
деформация; Т - температура; Kq, /7?о, щ, Ро - константы, характеризующие свойства материала.
Трение описывали согласно закону
О-о ао (
тt=m-= для jj-c>n >m-j=, v
7 л/3 л/3 3)
где Tj - вектор силы трения; о о - среднее нормальное напряжение; оп - нормальное напряжение; ¡л - коэффициент трения; m - фактор трения.
Исследование изменений скорости деформаций металла выполнили при увеличении обжатия с 10 до 20 % (см. рисунок).
Как видно, при этом максимальная скорость деформации никеля возрастает с 2,44 до 10,76 с"1. При обжатии 15 % она достигает значения 3,83 с"1. Максимальная скорость деформации титана изменяется от 1,83 до 7,53 с"1.
Наблюдается существенное различие деформаций титана и никеля. Металл после прокатки значительно изгибается. Для обеспечения прямолинейного движения биметаллического листа Ti-Ni необходимо использовать скоростную асимметрию верхнего и нижнего валков. Такую асимметрию моделировали с помощью программы DEFORM-3D.
При прокатке с одинаковыми окружными скоростями рабочих валков биметаллическая лента получала кривизну 2,04 м"1 (при обжатии 10 %), 4,50 м"1 (20 %) и 5,00 м"1 (30 %). Рассогласование скоростей на 3 % приводит к снижению кривизны с 4,50 до 3,45 м"1 (более, чем на 25 % при 20 % обжатии), а на 5 % - к снижению кривизны с 5,00 до 3,20 м"1 (более, чем на 36 % при 30 % обжатии). Увеличивая скоростную асимметрию, можно легко довести кривизну готовой ленты до нуля.
Поле распределения скоростей деформации при прокатке биметаллического листа Ti-Ni с обжатиями 10 % (я), 15 % (б), 20 % (в)
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-08-90904 мол ин нр» (Договор № HC-13-08-90904U3).
Список литературы
1. Использование целенаправленно создаваемой скоростной асимметрии при прокатке биметалла Ti-Ni / M.B. Чукин, A.M. Песин, Д. Рыдз, Н. Торбус, М.А. Полякова, А.Е. Гулин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. №4 (44). С. 49-50.
2. Экспериментальное исследование влияния деформации на микроструктуру и механические свойства биметалла Ti-Ni / M.B. Чукин, A.M. Песин, H.B. Копцева, O.A. Никитен-ко, Ю.Ю. Ефимова, Н. Торбус // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2013. № 1 (41). С. 26-30.
3. Аркулис Г.Э. Совместная пластическая деформация разнородных металлов. М.: Металлургия, 1964. 272 с.
4. Аркулис Г.Э. Закономерности совместной пластической деформации разных металлов. Магнитогорск: МГМИ, 1990. 88 с.
5. Процессы асимметричной прокатки: теория и технологические решения: учеб. пособие / В.М. Салганик, A.M. Песин, Д.Н. Чикишев, Г.А. Бережная, Д.О. Пустовойтов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. 128 с.
6. Колокольцев В.М. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. История. Развитие // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1 (45). С. 5-6.
7. Колокольцев В.М., Разинкина Е.М., Глухова А.Ю. Подготовка квалифицированных кадров в условиях университетского комплекса // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1-2. С. 615-618.
8. Научная деятельность ГОУ ВПО «МГТУ» в условиях развития нанотехнологий / М.В.Чукин, В.М. Колокольцев, Г.С. Гун, В.М. Салганик, С.И. Платов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2009. № 2. С. 55-59.
9. Колокольцев В.М. Пять лет от аттестации до аттестации // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008. № 1 (21). С. 5-11.
References
1. The use of intentionally created high-speed asymmetry in bimetal Ti-Ni rolling / M.V. Chukin, A.M. Pesin, D. Rydz, N. Torbus, M.A. Polyakova, A.E. Gulin // Vestnik of Nosov Magnitogorsk state technical university. 2013. № 4 (45). Pp. 49-50.
2. The experimental research of deformation influence on microstructure and mechanical properties of bimetal (Ti-Ni) / M.V. Chukin., A.M. Pesin, N.V. Kopceva, O.A. Nikitenko, Yu.Yu. Efimova, N. Torbus // Processing of solid and laminate materials. 2013. № 1 (39). Pp. 26-30.
3. Arkulis G.E. Heterogenous metals joint plastic deformation. M.: Metallurgiya, 1964. 272 p.
4. Arkulis G.E. Heterogenous metals joint plastic deformation regularities. Magnitogorsk: MGMI, 1990. 88 p.
5. Assymmetrical rolling processes: theory and technological determinations: tutorial / Sal-ganik V.M., Chikishev D.N., Beregnaya G.A., Pustovoitov D.O. Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk state technical university publishing house, 2013. 128 p.
6. Kolokoltsev V.M. Nosov Magnitogorsk State Technical University. History. Development // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2014. № 1 (45). Pp. 5-6.
7. Kolokoltsev V.M., Razinkina E.M, Glukhova A.Yu. Highly qualified persounel training at the university complex // Izvestiya Samara Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences. 2010. T. 12. № 1-2. Pp. 615-618.
8. Chukin M.V., Kolokoltsev V.M., Gun G.S., Salganik V.M., Platov S.I. Scientific work of the State Educational Institution of Higher Professional Education "Magnitogorsk State Technical University" during nanotechnology development // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2009. № 2 (26). Pp. 55-59.
9. Kolokoltsev V.M. Five years from certification to certification // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2008. № 1 (21). Pp. 5-11.
УДК 621.778.5:677.721
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛЬНЫХ ПОДВИЖНЫХ КАНАТОВ ПРИМЕНЕНИЕМ КАЛИБРУЮЩЕГО ОБЖАТИЯ ПРЯДЕЙ
Харитонов В.А., Лаптева Т.А.
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет» имени Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия
Стальные подвижные канаты работают под высокими динамическими нагрузками, многократно изгибаясь на роликах и блоках талевых, шахтных, крановых, экскаваторных и прочих систем. Особенностью подвижных канатов является их способность изгибаться на относительно малый радиус, что обеспечивается проскальзыванием проволок (прядей) на половину длины шага свивки, при этом внешняя и внутренняя точки сцепления каждой проволоки (пряди) остаются неподвижными. Плотность свивки не нарушается, так как в каждом сечении сдвигается лишь часть проволок [1]. Технологические зазоры, образуемые при свив-
