Научная статья на тему 'Основные подходы по переработке сыпучих стружковых отходов сплава АД31 в полуфабрикаты и изделия различного назначения'

Основные подходы по переработке сыпучих стружковых отходов сплава АД31 в полуфабрикаты и изделия различного назначения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
125
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
алюминиевый сплав / сыпучие стружковые отходы / брикетирование / экструзия / волочение / механические свойства / модифицирование / структура / вспенивание / пористость. / aluminum alloy / friable chip waste / briquetting / extrusion / drawing / mechanical properties / modification / structure / foaming / porosity.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Е В. Иванов, Н Н. Загиров, И Н. Гигель

Проведена апробация в лабораторных условиях нескольких вариантов использования сыпучих стружковых отходов из сплава системы алюминий-магний-кремний для получения полуфабрикатов и изделий различного функционального назначения, минуя традиционно применяемый плавильный передел. Разработаны общая технологическая схема и ее модификации, учитывающие особенности протекания деформационных процессов и структурных изменений в зависимости от состава компактируемого материала. Выбраны значения основных параметров, характеризующих условия осуществления каждой из входящих в общую схему операций. Для каждого случая получены опытные образцы продукции, проведены механические испытания специально отобранных образцов на растяжение и сжатие, выполнены необходимые металлографические исследования, служащие в совокупности основой для дальнейшего развития каждого из рассмотренных в работе подходов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Е В. Иванов, Н Н. Загиров, И Н. Гигель

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Ways of Processing of Friable Scrap Waste of Alloy AD31 for Making Semi-Finished Products and Products of Various Applications

Laboratory testing of using friable chip waste of alloy system aluminum-magnesium-silicon for making semi-finished products and products of various functional application without conventionally used melting processing was carried out. The general technological scheme and its adaptation for special features of the deformation processes and structural changes depending on the composition of compacted material were created. The main parameters of each operation of the general scheme were chosen. Pilot product items were made, mechanical testing of selected samples for tension and compression and metallographic research were performed, necessary for further development of each of the above approaches.

Текст научной работы на тему «Основные подходы по переработке сыпучих стружковых отходов сплава АД31 в полуфабрикаты и изделия различного назначения»

Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2019, 12(4), 386-397

yflK 621.771:621.777

Ways of Processing of Friable Scrap Waste of Alloy AD31 for Making Semi-Finished Products and Products of Various Applications

Evgeny V. Ivanov*, Nikolay N. Zagirov and Ivan N. Gigel

Siberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041, Russia

Received 28.02.2017, received in revised form 21.03.2017, accepted 04.05.2018

Laboratory testing of using friable chip waste of alloy system aluminum-magnesium-silicon for making semi-finished products and products of various functional application without conventionally used melting processing was carried out. The general technological scheme and its adaptation for special features of the deformation processes and structural changes depending on the composition of compacted material were created. The main parameters of each operation of the general scheme were chosen. Pilot product items were made, mechanical testing of selected samples for tension and compression and metallographic research were performed, necessary for further development of each of the above approaches.

Keywords: aluminum alloy, friable chip waste, briquetting, extrusion, drawing, mechanical properties, modification, structure, foaming, porosity.

Citation: Ivanov E.V., Zagirov N.N., Gigel I.N. Ways of processing offriable scrap waste of alloy AD31 for making semi-finished products and products of various applications, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2019, 12(4), 386-397. DOI: 10.17516/1999-494X-0073.

Основные подходы по переработке сыпучих стружковых отходов сплава АД31 в полуфабрикаты и изделия различного назначения

Е.В. Иванов, Н.Н. Загиров, И.Н. Гигель

Сибирский федеральный университет Россия, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

Проведена апробация в лабораторных условиях нескольких вариантов использования сыпучих стружковых отходов из сплава системы алюминий-магний-кремний для получения

© Siberian Federal University. All rights reserved

* Corresponding author E-mail address: [email protected]

полуфабрикатов и изделий различного функционального назначения, минуя традиционно применяемый плавильный передел. Разработаны общая технологическая схема и ее модификации, учитывающие особенности протекания деформационных процессов и структурных изменений в зависимости от состава компактируемого материала. Выбраны значения основных параметров, характеризующих условия осуществления каждой из входящих в общую схему операций. Для каждого случая получены опытные образцы продукции, проведены механические испытания специально отобранных образцов на растяжение и сжатие, выполнены необходимые металлографические исследования, служащие в совокупности основой для дальнейшего развития каждого из рассмотренных в работе подходов.

Ключевые слова: алюминиевый сплав, сыпучие стружковые отходы, брикетирование, экструзия, волочение, механические свойства, модифицирование, структура, вспенивание, пористость.

Введение

Как известно, российская алюминиевая отрасль остается наиболее преуспевающей из отечественных металлургических отраслей. После небольшого спада наращиваются объемы производимой из алюминия и его сплавов продукции, а следовательно, возрастают и объемы отходов, сопутствующих производству изделий. В этой связи перед металлообрабатывающими предприятиями все острее встают задачи, связанные с совершенствованием существующих технологий переработки отходов производства, а также разработкой более эффективных, возможно принципиально новых, ее видов.

При рассмотрении данного вопроса возможны два концептуально разных подхода. Один из них заключается в рационализации традиционного пути переработки любого типа металлических отходов через их переплав в свободнонасыпном или сбрикетированном виде. Недостатки его хорошо известны, и связаны они, в первую очередь, с повышенным угаром металла, значительными энергетическими затратами, большой трудоемкостью, а также экологическим несовершенством плавильного передела [1].

Другой вариант базируется на комбинировании приемов порошковой металлургии и процессов обработки металлов давлением, ключевая роль при реализации которого, как показывает накопленный опыт [2], отводится выполнению при определенных условиях операции выдавливания материала через матрицу (экструзия), имеющую заданное сечение рабочего отверстия. Потенциально возможными направлениями развития технологии по указанному пути, на наш взгляд, являются следующие. Во-первых, это изготовление прутково-проволочной продукции неответственного назначения непосредственно из образующихся отходов в виде, например, стружки без ее переплава и применения каких-либо добавок. Во-вторых, это использование стружковых отходов как основы для введения в соответствующие расплавы специальных порошковых составляющих, например, модифицирующего назначения путем предварительного формирования из смеси стружки с порошком прутков или проволоки определенного диаметра. В-третьих, это получение из стружковых отходов в конечном итоге высокопористых материалов за счет предварительного введения в состав стружки особого рода веществ-порофоров, дальнейшего компактирования сформированной сыпучей массы в промежуточные, достаточно плотные полуфабрикаты и проведения на заключительном этапе так называемой операции вспенивания, в результате которой и формируется, условно говоря, пористый металлический каркас.

Методика проведения исследований

Перечисленные выше подходы были опробованы применительно к переработке сыпучей стружки (опилок) из сплава АД31, образующейся при резке прессованных профилей на мерные длины на ООО «ЛПЗ «Сегал». Для удаления следов СОЖ стружка предварительно была промыта в содовом растворе.

В качестве вводимой добавки модифицирующего назначения использовали исследованный ранее [3] ультрадисперсный порошок, представляющий собой смесь солей NaF и AlF3 с оксидами ZrO2, ТЮ2, Nb2Ü5. Для получения высокопористого материала на основе алюминия в качестве порошка-порофора применяли рекомендуемый для этих целей [4] промышленный гидрид титана TiH2.

В обобщенном виде рассмотренные в работе варианты изготовления продукции различного назначения приведены на рис. 1. Все они прошли апробацию в лабораторных условиях кафедры «Обработка металлов давлением» СФУ Были изготовлены опытные образцы продукции, проведены соответствующие механические испытания и металлографические исследования. При этом акцент в первую очередь был сделан на отработку базовой схемы получения горячепрессованного прутка из стружки сплава АД31 без использования каких-либо добавок,

Исходная сыпучая стружка (опилки) из сплава АДЗ1

1 г

Смешивание с порошковой модифицирующей добавкой МС-М

i

Смешивание с порош ком-порофором TiH7

1

Горячее брикетирование в жесткой пресс-форме на вертикальном гидравлическом прессе усилием 400 кН температура нагрева пресс-формы - 400 °С; давление брикетирования - 200 МПа; время выдержки .под давлением - 5 мин

I

Нагрев брикетов вместе с инструментом до температуры 460+480 °С и горячая экструзия на вертикальном гидравлическом прессе 1 МН прямым методом через коническую матрицу коэффициент вытяжки: для прутка 08 мм - 32, для прутка 06 мм - 56

I I

Однократное холодное волочение на цепном волочильном стане усилием 10 к.Н без проведения промежуточного отжига единичное обжатие - 154-20 %. г

ч > ( i

Вспенивание прекурсора с помощью газовой горелки

Прутки и проволока требуемого диаметра Высокопористый материал неправильной формы

Рис. 1.0бобщеннаясхема опробованныхвариантовизготовленияпродукцииразличного назначения на основесыпучей евружявсоаава АД01

Fig. l.Goneralizedchart oftested ways ofmaking products for different purposes fromfriable aluminumalloy AD31 chip waste

Исходная стружка, прошедшая предварительную обработку

< 1 1 \ )

горяч« брикетирование с выдержкой под давлением

дискретная экструзия

холодное брикетирование с выдержкой под давлением

дискретная экструзия

совмещенные нагрев стружки,

горячее брикетирование и дискретная экструзия

отдельный нагрев стружки

I

совмещенные горячее брикетирование и дискретная экструзия

1 - пресс-штемпель; 2 - ограничитель хода; 3 - контейнер; 4 - пресс-шайба; 5 - заготовка; 6 - подкладка; 7 - матрицадержатель; 8 - основание; 9 -матрица

а б

Рис. 2. Рассмотренные варианты реализации процесса экструзии (а) и установка, используемая для их осуществления (б)

Fig. 2. Considered options of extrusion process (a) and facilities for their implementation (6)

в частности, на четырех потенциально возможных ее модификациях, схематично отображенных на рис. 2а. При их реализации использовали инструментальную оснастку, показанную на рис. 2 б. Температура и скорость деформации, при которых происходила экструзия, каждый раз были идентичными и соответствовали параметрам, рекомендуемым для прессования литых заготовок из сплава АД31 [5].

Коэффициент вытяжки при экструзии для данного этапа работы составлял 56, диаметр прутка был равен 6 мм. Полученные горячей экструзией прутки в дальнейшем подвергали холодному однократному волочению на цепном волочильном стане со средним единичным обжатием 15^-20 %.

Результаты исследования и их обсуждение

На первом этапе из отображенных на рис. 2а вариантов были проанализированы схемы под цифрами 1 и 2, отличающиеся условиями брикетирования стружки. На рис. 3 показано изменение в зависимости от накопленной степени деформации е временного сопротивления разрыву сВ, относительного удлинения 5 и относительного сужения у холоднотянутой проволоки, исходными заготовками для которой служили прутки 06 мм, полученные отдельно из горяче- (рис. 3а) и холоднобрикетированной (рис. 3б) стружки.

Из рис. 3 следует, что в интервале суммарных относительных обжатий до 80 % характер указанных зависимостей принципиально для двух рассмотренных случаев не различается и в целом имеет общераспространенный для холодной обработки вид. В результате прочность проволоки на конечных размерах dшin = 3,0 мм достигает значений сВ = 230^240 МПа. При этом пластичность снижается до уровня, соответствующего значениям 5 = 2^5 % и у = 15^-17 %.

В этой связи определенный интерес вызывает сопоставление свойств прутково-проволочной продукции, получаемой из той же стружки сплава АД31, но с применением на стадии реализации процесса экструзии и других возможных технологических схем, ото- 389 -

Рис. 3. Изменение механических характ еристик прут ков и провол оки из горя че - (а) и холоднобрикетированной (б) стружки сплава АД31 после горячей экструзии (е = 0) и холодного волочения в зависзмостаов иосопианнойстепениреН ормации

Fig. 3. Change ofmechan icalcharacteristicsofbarsand vaille fromhot (a)andcoldpackedch io(6)hf alloy AD31 after ho)extausion(e = 0)andcolddrawrng depetCing oo khtdhCormaOlcodegace

браж^ных на рис. 2а. Сравнение в данном случае производили на нескольких диаметрах холоднодеформированной проволоки, в частности 04,7 мм (суммарное относительное обжатие е на этот момент составляло 39 %); 04,1 мм (е = 53 %) и 03,0 мм (е = 75 %). Результаты проведенных механических испытаний в виде соответствующих диаграмм представлены на рис. 4.

Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что существенных отличий в свойствах проволоки, изготовленной волочением из прутков, полученных с использованием упомянутых выше вариантов осуществления процесса экструзии, не наблюдается. Исключение составляет проволока, полученная с применением варианта под цифрой 4, у которой, независимо от диаметра, прочностные и пластические свойства заметно ниже, чем у трех других. Видимо, это объясняется тем, что реализуемые по этому варианту действия, связанные с переносом нагретой стружки от отдельно стоящей печи к прессу, засыпкой ее в разогретую до определенной температуры пресс-форму, сборкой ее и включением привода перемещения подвижного пуансона, требуют существенных временных затрат. В результате происходят неизбежные потери тепла, и температурные условия осуществления процесса экструзии будут несколько отличаться от трех других случаев, которые фактически характеризуются изотермическими условиями протекания процесса. При этом четвертый вариант можно считать наиболее производительным, поскольку общее время цикла экструзии в этом случае будет наименьшим. В этой связи на первый план выходят уже технико-экономические показатели реализации того или иного процесса, по которым потенциально наиболее перспективным следует признать вариант осуществления процесса экструзии в

J

О О ffl

□-Ств. МПа 14 D-ЧГ*

Рис. 4. Сравнительная диаграмма механических характеристик проволоки из стружки сплава АД31 в зависимости от способа осуществления горячей экструзии и суммарного относительного обжатия при волочении (цифры внизу соответствуютномеру варианта реализации процесса экструзии по рис. 2а)

Fig. 4. Comparative chart of mechanical characteristics of wire from alloy AD31 chip depending on the way of hot extrusion and total reduction of cross-sectional area in drawing (the numerals below correspond to the variant of extrusion process according to Fig. 2a)

полунепрерывном или непрерывном режимах, либо на вертикальных или горизонтальных гидравлических прессах, либо на специальных установках типа «Конформ» [6] или «Экс-троллинг» [7].

Следующий этап работы был связан с исследованием одного из гипотетически возможных вариантов модифицирования сплава АД31 за счет введения в расплав специально сформированной для этой цели порошковой смеси, названной разработчиками МС-М [3], которая включает в свой состав дисперсные частицы тугоплавких компонентов с добавлением солей и рафинирующих реагентов. Процесс ввода такой комбинированной порошковой смеси сопровождается ее активным взаимодействием с материалом основы, что способствует равномерному распределению частиц смеси в объеме расплава и одновременно удалению неметаллических включений [8]. Предварительно указанную смесь смешивали с сортной сыпучей стружкой сплава АД31, после чего с использованием одной из рассмотренных выше схем (на рис. 2а под цифрой 1) изготавливали прутки диаметрами 6 и 8 мм. Содержание вводимой в стружко-вую основу порошковой смеси МС-М составляло 2, 5, 8, 10 и 15 % (по массе). Перемешивание компонентов в заданной пропорции осуществляли механическим способом. Макроструктура некоторых из полученных прутков разного диаметра и состава приведена в табл. 1. В целом она представляет собой относительно неоднородное распределение частиц порошковой смеси вдоль вытянутых в направлении истечения из матрицы частиц стружек материала основы. При этом прутки с содержанием порошковой смеси МС-М от 2 до 10 % были получены практически

без макродефектов поверхности, разрывы поверхности наблюдались только при содержании смеси 15 %.

В дальнейшем при оценке модифицирующего эффекта от введения в расплав лигатурного прутка из смеси сыпучей стружки сплава АД31 и порошковой смеси МС-М решено было использовать прутки диаметром 8 мм, а за основу принять данные применяемого в этих случаях А1сап-теста. К сожалению, по объективным причинам провести указанные исследования в полном объеме не удалось, поэтому ниже приведены данные А1сап-теста, полученные при введении прутка диаметром 8 мм, содержащего только 2 % порошковой смеси МС-М. На рис. 5 представлены макроструктуры А1сап-тест проб сплава АД31 без проведения модифицирования лигатурным пркткоо (рис. 5т) и после применанпр медифицорувания расддтеа рассматриваемым спвскТлм 1рие. ец).

На рин. 5 сндаа, чео мукроструктура пре(-ы, ттликпк уео млдиДрцпрдаадия прутром но смесью МС-М, кмоиа (юлея рртпрто сеалбчкток стррение дя сраанению с макиоберуктрукТ пробы, отлнттй с моанфицированисд tm^ ссдиежрдцтм раеик а % смеси , Нбемлд зорае в модифицдлп^очврсЛиннЕхсо:!--!: п-обя яастдрвясс (-50 :В ЮОЮ мкм, стр еоответствуят иамктьиенрю зерна на 60 %. При этом в литниковой части слитка, а также средней и центральной зонах поперечно-

Таблица 1. Макроструктура прутков с разным содержанием введенной в стружковую основу смеси МС-М

Table 1. Macro graph of bars with different content of MC-M mixed in chip waste

Поперечное сечение ф • ф ф ф

_ _ ... - _ ______ ,____

Долевое сечение .........Ни HI III - щ IP5" _ ишии ¡¡¡И

Содержание МС-М, % 2 2 5 8 10 15

Диаметр прутка,мм 6 8 8 8 8 8

Рис. 5. Макроструктура А1сап-теста проб сплава АД31 без модифицирования (а) и с модифицированием расплава лигатурным прутком диаметром 8 мм из смеси алюминиевой стружки и 2 % порошковой смеси (б)

Fig. 5. Macrog raph of alloy AD31 samples test without (a) and with inoculation of the melt by alloying bar 8 mm in diameterfrom aluminumchip mixed with2 %powder(6)

го сечения имеются участки крупнозернистой структуры. Таким образом, можно сказать, что эффект модифицирования слитка лигатурой из смеси стружки и порошковой добавки имеет место быть, но носит он достаточно локальный характер.

Заключительная часть работы была посвящена практическому опробованию принципиально новой схемы переработки стружки (опилок) алюминиевого сплава АД31 в высокопористые полуфабрикаты произвольной формы. В качестве вещества-порофора, как уже отмечалось выше, решено было использовать промышленный гидрид титана ТШ2, для которого содержание водорода в этой фазе составляет по объему больше 60 % (~4 мас %), а температура интенсивного разложения (дегидрирования) находится в интервале (650^700) °С [9].

Смешивание алюминиевой стружки и порошка гидрида титана производили в планетарной шаровой мельнице Retsch РМ400 в три этапа с разными интервалами времени - 5,30 и 50 мин. Предварительные эксперименты [10] и анализ имеющихся в литературе [11] сведений по этому вопросу показали, что из-за существования высокой вероятности получения материала со связанными между собой порами вместо изолированных содержание вводимого в алюминиевуюосновугидрида титананедолжнопревышать2 %(помассе),котороеи было принято вработе.

В результате были получены прутки диаметрами 6 мм (коэффициент вытяжки д при этом приблизительно составлял 56), 8 мм (д и 32) и 12 мм (д и 14). При этом независимо от того, с ыокимвтоффлещтоыоюиытяжои ос°ысетвлялась го°яоал оиотрузият какаеврема тсошиланид приниреиосьррифоимироваиыа cакcипepeдгrртиямьуeетoвaьуeм, овртти эасоиуторова-лись по описанному выше технологическому режиму достаточно устойчиво.

Последующую стадию получения высокопористого алюминия - вспенивание прекурсора итюаояиив лпомощею саловои гopeлввNтmilux,ддбoтaкoтopoйoбeоведивaеттpeбyeмoe вс-IIЛoатьтт зролгтвио др(IттутиNCиит необходимой: темптратуты при ооылшвскоаолои нварева. Наияо. 6 приведеныюбщяе аиры образиав пpecc-иcрeлийoоис:тcллооящсвттдсуит ироцатсе вспенивания.

Установлено, что в процессе интенсивного высокотемпературного воздействия образец разбухает, одновременно теряя цилиндрическую форму. При этом, как видно из приведенного на рис. 6в разреза образца пресс-изделия после вспенивания, выделяющийся водород не успе-

а б в

Рис. 6. Внешний вид образцов пресс-изделий после различных этапов обработки: а - после горячей экструзии; б - иослеосуществленияпроцессавспенивкния;в - поперечный разрез образца пресс-изделия после вспенивания

Fig. 6. Physical configuration of molded pieces after different stages of processing: a - after hot extrusion; б -after foamingpaocess;B- cross-section ofmoldedpiece after foaming

вает сформировать поры правильной сферической формы. Неодинаковость пустот по размерам и их крайняя неравномерность распределения по сечению объясняются наличием в объеме пресс-изделия крупных и неоднородных скоплений частиц ТШ2, из которых моментально образуется большое количество газа. При этом выделяющийся водород не успевает весь раствориться в матрице, в результате чего поры и получаются сравнительно большими и не совсем правильной формы.

Поскольку в работе ставилась задача - создать модель высокопористого материала на основе алюминия предположительно конструкционного назначения, была произведена оценка прочностных характеристик образцов пресс-изделий на сжатие до и после проведения вспенивания. Полученные по результатам механических испытаний соответствующих образцов диаграммы в координатах «напряжение течения - степень деформации сдвига» в зависимости от упоминавшихся выше варьируемых параметров приведены на рис. 7.

На рис. 7а видно, что наибольшим сопротивлением деформации обладает пруток 08 мм, полученный с коэффициентом вытяжки д = 32. По-видимому, именно при этой вытяжке удается обеспечить наиболее устойчивые связи между отдельными частицами алюминиевой стружки, определяющими общую прочность формируемых пресс-изделий. Время перемешивания при составлении смеси алюминиевой стружки с порошком гидрида титана (рис. 7 б) принципиального влияния на уровень прочностных свойств пресс-изделий не оказывает, поскольку наибольшие значения указанных характеристик приходятся на минимально принятое в работе время перемешивания, равное 5 мин. Результаты, полученные в ходе выполнения этой части работы, являются только промежуточными, поскольку на ход осуществления рассматриваемого процесса оказывает влияние большое число факторов, которые не были изучены.

Выводы

1. Применительно к переработке сыпучих стружковых отходов сплава АД31 в полуфабрикаты и изделия круглого поперечного сечения, исключающей стадию переплава, возможны различные варианты перевода стружки в относительно компактное состояние. Эти варианты, реализующие в своей основе единый принципиальный подход, отличаются по сути только условиями проведения ключевой в предлагаемой схеме технологической операции - экструзии.

2. В ходе практического опробования было установлено, что с точки зрения формирования определенного уровня механических характеристик прутково-проволочной продукции принципиальной разницы, проводить ли отдельно предварительное горячее или холодное брикетирование стружки, или же засыпать стружку сразу в контейнер и совмещать горячее брикетирование с экструзией, нет. Важно в любом случае обеспечить только заданные температурно-скоростные условия деформации в момент начала истечения металла из рабочего отверстия матрицы.

3. Одной из возможных областей практического применения прутково-проволочной продукции из стружковых отходов сплава АД31 является использование ее как основы для введения в соответствующие расплавы специальных порошковых смесей модифицирующего назначения. Проведенное в работе опробование данного подхода с использованием смеси МС-М

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

800 700

со

| 600

j

c 500 к

I 400

e

Ш

1 300

I

I 200

со

r

100 0

Прутки, полученные с разным значением коэффициента вытяжки ^ и одинаковым временем перемешивания при формировании исходной смеси (t = 30 мин)

250

/

А

3

с

200

150

100

50

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

3,0

0

/ 2 /Г

J /

1,0

2,0

3,0

4,0

Степень деформации сдвига Л 1-ц=14; 2-ц=32; 3-ц=56

б

Прутки, сформированные при разном времени перемешивания исходной смеси t и полученные с одинаковым значением коэффициента вытяжки (¡х = 14)

250

с

s

J

200

150

100

50

0

--— f\3

0

1,0

2,0

3,0

4,0

Степень деформации сдвига Л 1-1 = 5 мин; 2-1 = 30 мин; 3-1 = 50 мин

Рис. 7. Изменение прочностных характеристик образцов прутков до (а) и после (б) проведения процесса вспенивания

Fig. 7. Change of strength characteristics of bars before (a) and after (6) foaming process

а

позволило установить предельное количество вводимой в стружковую алюминиевую основу указанной добавки. Чтобы обеспечить устойчивое течение материала, состоящего из смеси стружки с порошком, при формировании горячеэкструдированного прутка, содержание порошковой добавки не должно превышать 15 % по массе.

4. Стружковые отходы производства, отвечающие определенным требованиям по сортности и степени загрязненности, в ряде случаев можно использовать для получения высокопористого материала на основе алюминия. Для интенсификации процесса взаимного проник- 395 -

новения частиц порошка вещества-порофора в матричный сплав, способствующего лучшему протеканию процесса последующего вспенивания, прессовки рекомендуется подвергать дополнительной горячей экструзии с коэффициентом вытяжки, лежащем в интервале значений от 30 до 40. При соблюдении определенных условий предложенная технология позволит получать высокопористый алюминий с пористостью от 20 до 40 %, размерами пор от 1,0 до 3,0 мм и прочностью материала на сжатие от 20 до 40 МПа.

Список литературы

[1] Кондратьева И.К. Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии. М.: Металлургия, 1984. 151 с. [Kondratieva I.K. Recyclable material resources of non-ferrous metallurgy. M., Metallurgy, 1984. 151 р. (in Russian)]

[2] Загиров Н.Н., Логинов Ю.Н. Технологические основы получения материалов и изделий из сыпучих стружковых отходов меди и ее сплавов методами обработки давлением: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 171 с. [Zagirov N.N., Loginov Yu.N. Process basis of making materials and products from friable chip waste of copper and its alloys by forming: a monograph. Krasnoyarsk, Sib. Feder. University Press, 2015. 171 р. (in Russian)]

[3] Антонов М.М., Горбунов Ю.А., Жереб В.П. и др. Оценка модифицирующего воздействия порошковой смеси МС-М на структуру слитков и свойства экструдированных профилей из сплава АД31. Сборник тезисов докладов VI международного конгресса «Цветные металлы и минералы - 2014», Красноярск, 2014, 406-408 [Antonov M.N., Gorbunov Yu.A., Zhereb V.P. Evaluation of modifying impact of powder mixture M-MS on ingots structure and properties of extruded profiles of alloy AD31. Abstracts of the VI International Congress «Non-Ferrous Metals and Minerals - 2014», Krasnoyarsk, 2014, 406-408 (in Russian)]

[4] Иванов И.А., Иванов Д.О., Аксенов А.А., Дуб А.В. Имитационная модель процесса пе-нообразования в алюминиевых расплавах. Металлы, 2005, 6, 60-65 [Ivanov I.A., Ivanov D.O., Aksenov A.A, Dub A.V. Simulation model of foaming process in aluminum melts. Metals, 2005, 6, 60-65 (in Russian)]

[5] Щерба В.Н., Райтбарг Л.Х. Технология прессования металлов. М.: Металлургия, 1995. 336 с. [Scherba V.N. Raytbarg L.H. Metal pressing technology. M., Metallurgy, 1995. 336 р. (in Russian)]

[6] Горохов Ю.В., Шеркунов В.Г., Довженко Н.Н. Основы проектирования процессов непрерывного прессования металлов: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 224 с. [Gorokhov Yu.V., Sherkunov V.G., Dovzhenko N.N. Design basis of continuous metal pressing: monograph. Krasnoyarsk, Sib. feder. University Press, 2015. 224 р. (in Russian)]

[7] Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Загиров Н.Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография. М.: МАКС Пресс, 2005. 344 с. [Sidelnikov S.B., Dovzhenko N.N., Zagiriv N.N. Compound and combined treatment of non-ferrous metals and alloys: a monograph. M., MAKS Press, 2005, 344 р. (in Russian)]

[8] Крушенко Г.Г., Шустров А.Ю. Модификатор для алюминиевых сплавов. Изв. ВУЗов. Цветная металлургия, 1983, 10, 20-22 [Krushenko G.G., Shustrov A.Yu. Modifier for aluminum alloys. News of Higher Educational Institutions. Non-ferrous metallurgy, 1983, 10, 20-22 (in Russian)]

[9] Горбунов Ю.А. Анализ областей применения и технологий производства пеноалю-миния. Сборник тезисов докладов IV международного конгресса «Цветные металлы», Красноярск, 2012, 834-832 [Gorbunov Yu.A. Analysis of application area and manufacturing of foam aluminum. Abstracts of the IV International Congress «Non-Ferrous Metals», Krasnoyarsk, 2012, 834-842 (in Russian)]

[10] Загиров Н.Н., Ковалева А.А., Ольховик А.Я., Коваль О.Е. Технологическая оценка возможности получения высокопористого материала из стружковых отходов алюминиевого сплава АД31. Вестник государственного технического университета им. Г.И. Носова, 2015, 2, 59-64 [Zagirov N.N., Kovalev A.A., Olkhovik A.Ya., Koval O.E. Technological assessment of making highly porous material from friable chip waste of aluminum alloy AD31. Bulletin of State Technical University named after G.I. Nosov, 2015, 2, 59-64 (in Russian)]

[11] Иванов Д.О., Аксенов А.А., Иванов И.А. Исследование и моделирование пеноалю-миния, полученного из вторичного алюминиевого сырья с использованием метода механического легирования. Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 2007, 6, 56-61 [Ivanov D.O., Aksenov A.A., Ivanov I.A. Research and modeling of foam aluminum from recycled aluminum raw material by mechanical alloying. News of Higher Educational Institutions. Non-ferrous metallurgy, 2007, 6, 56-61 (in Russian)]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.