РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕССЛИТКОВОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ ПРУТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 6082

Сидельников Сергей Борисович; Берсенев Андрей Сергеевич; Горбунов Юрий Александрович; Загиров Николай Наильич; Лопатина Екатерина Сергеевна; Ворошилов Денис Сергеевич; Дурнопьянов Александр Васильевич

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ METAL FORMING

ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online) УДК 669.715-17

DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-4-47-57

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕССЛИТКОВОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ ПРУТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 6082

Сидельников С.Б., Берсенев А.С., Горбунов Ю.А., Загиров Н.Н., Лопатина Е.С., Ворошилов Д.С., Дурнопьянов А.В.

Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия

Аннотация. Совершенствование технологий производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов в виде прутков, профилей, проволоки и т.п. является актуальной задачей металлургического производства. Особенно это важно для получения пресс-изделий малого поперечного сечения, так как технологии их производства в настоящее время характеризуются сравнительно высокой трудо- и энергоемкостью. В представленной работе решается задача снижения этих технико-экономических показателей за счет применения метода бесслитковой прокатки-прессования, позволяющего за один цикл и в одном узле обработки получать из расплава металла такие пресс-изделия в непрерывном режиме работы оборудования. Для выполнения этой задачи применительно к получению прутков из алюминиевого сплава 6082 выполнены теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых дают возможность рекомендовать разработанную технологию для внедрения в производство. Так, с применением вариационного принципа минимума полной мощности и баланса мощностей определены реализуемость и основные технологические параметры процесса бесслитковой прокатки-прессования для получения прутков малого поперечного сечения из исследуемого сплава. Результаты экспериментальных исследований, которые проведены на установке совмещенной обработки СЛИ1 II 1-2.5. показали, что уровень механических свойств прутков из сплава 6082, полученных методом бесслитковой прокатки-прессования, соответствует требованиям международных стандартов и сопоставим с уровнем свойств прутков из этого сплава, изготовленных в производственных условиях методом горячего прессования. Установлено также, что для случая прокатки-прессования на установке с размерами калибра 19*42 мм максимальное усилие при температуре 400°С на валках и матрице не превышает 1 МН, в то время как при циклическом прессовании по традиционной технологии применяется пресс усилием 20 МН. Результаты проведенных исследований рекомендуются также для разработки технологии производства калиброванных прутков из сплава 6082, получаемых волочением из полученных бесслитковой прокатки-прессования горячепрессованных прутков.

Ключевые слова: алюминиевые сплавы, бесслитковая прокатка-прессование, прессование, прутки, энергосиловые параметры, отжиг, механические свойства

Работа выполнена в рамках государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», номер проекта FSRZ-2020-0013.

Для цитирования

Разработка и исследование процесса бесслитковой прокатки-прессования прутков из алюминиевого сплава 6082 / Сидельников С.Б., Берсенев А.С., Загиров Н.Н., Лопатина Е.С., Ворошилов Д.С., Дурнопьянов А.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 47-57. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-4-47-57

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.

DEVELOPING AND STUDYING THE PROCESS OF DIRECT EXTROLLING OF RODS FROM ALUMINUM ALLOY 6082

Sidelnikov S.B., Bersenev A.S., Gorbunov Yu.A, Zagirov N.N., Lopatina E.S., Voroshilov D.S., Durnopyanov A.V.

Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

Abstract. Improvement of technologies for the production of long deformed semi-finished products from aluminum alloys in rods, sections, wire, and other types of the products is a currently relevant objective of metallurgical production. This is especially important for manufacturing extruded products of a small cross-section, since their production technologies are currently characterized by relatively high labor and energy intensity. This paper describes how the problem of reducing these technical and economic indicators is solved by using the direct extrolling method contributed to manufacturing such extruded products from the melt in a single cycle and in one processing unit of continuously operated equipment. To accomplish this objective regarding the production of rods from aluminum alloy 6082, the authors carried out theoretical and experimental studies, whose results contributed to recommending the developed technology for implementation in production. Thus, using the variational principle of minimum total power and power balance, the authors determined feasibility and main technological parameters of the direct extrolling process for producing rods of a small cross-section from the alloy under study. The experimental studies carried out on the CCRE-2.5 combined processing unit (combined casting, rolling and extrusion) showed that mechanical properties of rods from alloy 6082 produced by the direct extrolling method met the requirements of international standards and were comparable to the properties of rods from this alloy manufactured under production conditions by hot extrusion. It has also been found that in case of rolling and extrusion on a unit with a caliber of 19*42 mm maximum force at 400°C on the rolls and the die does not exceed 1 MN, while in case of cyclic extrusion according to the conventional technology an extruder with a force of 20 MN is used. The results of the studies performed are also recommended for developing the technology for the production of calibrated rods from alloy 6082 manufactured by drawing of hot extruded rods manufactured by direct extrolling.

Keywords: aluminum alloys, direct extrolling, extrusion, rods, power parameters, annealing, mechanical properties

The research was carried out as part of the state order for research received by Siberian Federal University, project No. FSRZ-2020-0013.

For citation

Sidelnikov S.B., Bersenev A.S., Gorbunov J.A., Zagirov N.N., Lopatina E.S., Voroshilov D.S., Durnopyanov A.V. Developing and Studying the Process of Direct Extrolling of Rods from Aluminum Alloy 6082. Vestnik Magnitogor-skogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University]. 2022, vol. 20, no. 4, pp. 47-57. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-4-47-57

Введение

Деформированные полуфабрикаты из сплавов системы Al-Mg-Si находят широкое применение в таких отраслях промышленности, как строительство, авиа- и судостроение, электротехника, а также в сельском хозяйстве [1]. Это объясняется тем, что такие сплавы характеризуются высокой коррозионной стойкостью, необходимой прочностью и технологичностью при обработке давлением, для чего в промышленности применяется горячее прессование [2, 3].

В их многообразии выделяются прессованные и калиброванные прутки [4, 5] диаметром от 8 до 16 мм из сплава 6082 (аналог сплава АД35), которые поставляются по международным стандартам (EN и ASTM) на экспорт в страны Ближнего и Дальнего Зарубежья. Для их изготовления используется сплав 6082, химический состав которого приведен в табл. 1 [6].

Деформированные полуфабрикаты из сплава 6082 упрочняются путем проведения закалки на столе пресса при температуре 515-525°С и охлаждения в воде и последующего естественного или искусственного старения при температуре 160-170°С и выдержке 10-12 часов. Механические свойства для прессованных и калиброванных прутков диаметром до 16 мм из сплава 6082 для наиболее распространенных состояний поставки [7] представлены в табл. 2.

Прессованные и калиброванные прутки из алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Si широко используются в разных областях промышленности, для производства которых применяют традиционные процессы прокатки, прессования и холодного волочения. Однако их применение связано с высокой трудо- и энергоемкостью, так как они характеризуются либо цикличностью (прессование), либо многочисленными обжатиями и большим количеством переходов (прокатка и волочение).

Таблица 2. Механические свойства прутков из сплава 6082 Table 2. Mechanical properties of rods from alloy 6082

Таблица 1. Химический состав сплава 6082 по EN 573-3 Table 1. Chemical composition of alloy 6082 as per EN 573-3

Содержание компонентов, %

Al Si Mg Fe Cu Mn Cr Zn Ti Примеси

Основа 0,7-1,3 0,6-1,2 0,5 0,10 0,4-1,0 0,25 0,20 0,10 Не более 0,05, в сумме не более 0,15

Сплав, вид продукции Стандарт Состояние поставки Временное сопротивление, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % Твердость, HB

6082 (прессованный) EN 755-2 Т4 естественно состаренные 205 110 14 70

Т6 искусственно состаренные 295 250 8 95

6082 (калиброванный) EN 754-2 Т4 естественно состаренные 205 110 14 70

Т6 искусственно состаренные 310 255 10 95

В последнее время для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов малого поперечного сечения из алюминиевых сплавов все чаще применяют совмещенные и комбинированные процессы обработки металла (рис. 1, а), использование которых позволяет реализовать большие степени деформации при непрерывном режиме обработки [8]. Одним из таких методов является метод бесслитковой прокатки-прессования (Б1III), при котором операции непрерывного литья совмещены с обжатием закристаллизованной в валках заготовки и выдавливанием ее через калибрующее отверстие матрицы.

В связи с этим целью данной работы является теоретический анализ совмещенной обработки и экспериментальное опробование процесса бесслитковой прокатки-прессования (БПП) для совершенствования технологии получения прутков из алюминиевого сплава 6082.

Материалы и методы исследования

В качестве материалов для исследований использовали сплав 6082 (см. табл. 1).

Для проведения исследований применили метод бесслитковой прокатки-прессования [8], который был реализован на установке совмещенного литья и прокатки-прессования СЛиПП-2,5 (рис. 1, б).

При этом процесс БПП реализуется в непрерывном режиме, а полученный полуфабрикат сматывается на приемное устройство (моталку). Применение операции сортовой прокатки в этой схеме позволяет создать непрерывность обработки и необходимые силы активного трения для выдавливания готового изделия. Прессование дает возможность получать заданные с помощью матрицы конфигурацию и размеры изделий при высоких степенях деформации, что дает возможность производить их в одной прокатной клети за один цикл обработки. Совмещение этих операций с непрерывным литьем на установках СЛиПП (см. рис. 1) позволяет существенно сократить количество технологических переделов и снизить трудо- и энергоемкость технологического процесса. Особенно это актуально для малопластичных и нетехнологичных сплавов, которые трудно поддаются деформации с помощью традиционных методов обработки, поэтому на практике для изготовления полуфабрикатов из них приходиться применять дискретные методы прессования с получением изделий ограниченной длины на прессах большой мощности.

Для анализа изучаемого процесса использовали данные по безразмерным и геометрическим параметрам (табл. 3) для различных установок совмещенной обработки [8], технические характеристики которых представлены в табл. 4.

Рис. 1. Схема процесса совмещенной прокатки-прессования (а) и установка совмещенного литья

и прокатки-прессования СЛиПП-2,5 (б) Fig. 1. Process flow chart of combined rolling and extrusion (а) and combined casting, rolling and extrusion unit CCRE-2.5 (б)

Таблица 3. Данные для расчета процесса совмещенной обработки Table 3 . Data for calculating the combined treatment process

Величина Наименование установки Безразмерный параметр

СПП-200 СЛиПП-2,5 СЛиПП-4

Начальный диаметр валков Б0, мм 200 400 400 -

Диаметр валка с выступом мм 214 462 428 -

Диаметр валка с канавкой Б2, мм 164 394 428 -

Минимальная высота калибра И, мм 7 10 19 -

Средний диаметр валков Б0, мм 189 428 428 л=D -h h

Ширина калибра Ь, мм 15 22 42 ь=b h

Начальная высота заготовки И0, мм 14 20 42 II в3"

Начальная ширина заготовки Ь0, мм 14 20 40 II 2s-

Высота зеркала матрицы Им, мм 20 25 31 II

Диаметр пресс-изделия ё, мм 7-9 9-12 9-15 r d h = h

Таблица 4. Технические характеристики установок совмещенной обработки Table 4 . Technical performance of combined treatment units

Параметры СПП-200 СЛиПП-2,5 СЛиПП-4

Начальный диаметр валка, мм 200 480 480

Длина бочки валка, мм 240 250 400

Диаметр шейки вала, мм 100 150 300

Количество оборотов валка, об/мин 4, 8, 14 1-15 1-30

Передаточное число редуктора , ед. 40 40 100

Мощность электродвигателя, кВт 20 45 100

Момент на выходном валу, кНм 10 20 40

Рабочее давление гидростанции, кгс/см2 200-500 200 -

Максимальное усилие прижима, кН 300 300 1000

Полученные результаты и их обсуждение

Теоретический анализ процесса совмещенной прокатки-прессования показал, что для реализации процесса должно выполняться условие баланса мощностей, то есть суммарная мощность активных сил трения Ыа должна быть равна (или больше) мощности реактивных сил Ыр, расходуемых на осуществление деформации и преодоление трения в очаге деформации и на поверхностях инструмента, то есть Ыа - N = 0. Если это условие не выполняется, возможен случай проскальзывания валков относительно заготовки, и процесс выдавливания металла становится невозможным. В качестве критерия оценки реализуемости процесса принят условный коэффициент запаса мощности КЫ, рассчитываемый как отношение мощности Ыа к мощности Ыр, причем если его значение больше 1, то выдавливание металла через матрицу становится возможным и вероятность его увеличивается с ростом этого коэффициента [9].

KN

2,00

1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80

KN

2,00

1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80

На рис. 2 приведены данные расчета по этой методике для получения прутков из алюминиевого сплава 6082 в зависимости от различных условий контактного трения металла с валками и

матрицей (- показатель трения на зеркале матрицы, - показатель трения на пояске матрицы, ув и уст - показатели трения соответственно на поверхности валка и стенках валка с ручьем) способом совмещенной прокатки-прессования на различных установках.

Анализ данных, приведенных на рис. 2, показывает, что диаметр валков (рис. 2, а, б) существенно влияет на увеличение реализуемости процесса, однако с увеличением размеров калибра при одном и том же диаметре валков (рис. 2, б, в) коэффициент запаса мощности КЫ снижается, что следует учитывать при проектировании установок совмещенной обработки.

2,00 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

Ув = Уст

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

Ув = Уст

V|/m = V|/n = 0,50

- V|/m = V|/n = 0,55

V|/m = V|/n = 0,60

V|/M = V|/n = 0,65

V|/M = V|/n = 0,70

V|/m = V|/n = 0,75

0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00

Ув = Уст

Ум = Уп = 0,75

^"Граница теоретической осуществимости процесса

^"Граница практической осуществимости процесса

а б в

Рис. 2. Изменение коэффициента запаса мощности KN в зависимости от условий трения:

а - для установки СПП-200; б - для установки СЛиПП-2,5; в - для установки СЛиПП-4 Fig. 2. Changes in excess power coefficient KN depending on friction conditions: а is for combined rolling and extrusion unit CRE-200; б is for combined casting, rolling and extrusion unit CCRE-2.5; в is for combined casting, rolling and extrusion unit CCRE-4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

С целью анализа формоизменения металла и энергосиловых параметров процесса совмещенной обработки была использована математическая модель прокатки-прессования в закрытых ящичных калибрах с использованием системы уравнений, включающей уравнение баланса мощностей и вариационное уравнение принципа минимума полной мощности:

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

5 ( N

+ N - N - N

вн ср ск вал

) = 0

где ^вн - мощность внутренних сил; - мощность сил среза; Лск - мощность напряжений трения на скоростях скольжения; Ивал - подводимая валками мощность.

Для определения составляющих полной мощности использовали следующие формулы:

Nвн = 10, 58asHdV ;

V

^ = | 0,58оЛ

V+-V-

й¥;

F„

ср

Nск =-! ПтрVскdF;

N

Г *

= ] птр

где Н - интенсивность скоростей деформации сдвига; - сопротивление металла деформации;

V+, V- - проекции скорости течения металла на касательную плоскость к поверхности разрыва скоростей Р ■ соответственно с внутренней и внешней стороны этой поверхности; п - число поверхностей разрыва скоростей; п тр - напряже-=1=

ние трения; п - проекция полного напряжения

трения на касательную к окружности валка в любой точке контактной поверхности.

Решение вариационной задачи позволило получить численный массив данных по величине сил, действующих на матрицу Рматр и валки Рвал, в зависимости от безразмерных параметров процесса прокатки-прессования и формулы для расчета искомых величин, которые были использованы при расчетах энергосиловых параметров:

для силы, действующей на матрицу,

_0,12оДА-11,5)г

матр Тз ъ

-[21пц(й + 1)(11+12)й-

и+й и- 1пц

-(¿3 + ¿2 )-

(А + 1)^ 1 4 2к (А + 1)

Ък (\ 1пр

12 (2ИА + 2к) 30 (2ИА + 2к)

- для силы, действующей на валки

к

(¿1 + ¿2)

4АЙ

= (1,7-0,38А)О^

12Л (А +1)

-1

с (Ц 1п(2к2 (А +1) + ¿2) + 41п (2Ь2А + 2к2 + ¿2 )) -

-< ¿1+ ¿2 )(т22^ - 'V (* <А+1))+

31пр

2Ък

1пр

Ыг

12 (2ИА + 2А )2 л/3

Ьк^2к [А +1)

л/А

^ аг^ап

¿1

-^2к2 (А + 1)

: + аг^ап -

и

^2к2 (А +1) 2 ^2к2 (А +1)

где ¿1 - длина зоны захвата при прокатке; Ь2 -длина зоны распрессовки; ^ - вытяжка при выдавливании.

С помощью полученных формул провели расчеты энергосиловых параметров для получения прутков различного диаметра на лабораторных установках СПП-200 и СЛиПП-2,5, а также опытно-промышленной установке СЛиПП-4 Иркутского алюминиевого завода с использованием известных из справочной литературы реологических характеристик сплава 6082.

Расчет проводился для двух уровней температуры заготовки - Тзаг = 400°С и Тзаг = 540°С, двух различных значений скорости деформации -= 0,30 с- и £ = 1,02 с- , а также для трех вытяжек - р = 4,4, р = 7,3, р = 14,3, характеризующих степень деформации при выдавливании пресс-изделия. Значения энергосиловых параметров приведены в табл. 5.

Рк

Таблица 5. Энергосиловые параметры при обработке сплава 6082 Table 5. Power parameters during treatment of alloy 6082

Параметры Тзаг = 400° Тзаг = 540°

Ц = 4,4 Ц = 7,3 Ц = 14,3 Ц = 4,4 Ц = 7,3 Ц = 14,3

Установка СПП-200

4 = 0,30 с-1 "Рвал, кН 140 148 157 76 81 85

Рматр, кН 83 111 150 45 60 81

4 = 1,02 с-1 "вал, КН 172 181 191 90 95 100

Рматр, кН 102 135 182 53 71 95

Установка СЛиПП-2,5

4 = 0,30 с-1 "вал, КН 290 306 323 158 166 175

Рматр, кН 117 156 210 64 85 114

4 = 1,02 с-1 "вал, КН 354 374 394 185 195 205

Рматр, кН 143 191 257 75 100 134

Установка СЛиПП-4

4 = 0,30 с-1 "вал, КН 725 766 806 394 416 438

Рматр, кН 366 488 657 199 265 356

4 = 1,02 с-1 "вал, КН 885 934 983 462 487 513

Рматр, кН 446 596 801 233 311 418

Из анализа данных видно, что для калибра размерами в минимальном сечении 7*15 мм даже при температуре 400°С усилие на валках не превышает 200 кН (20 т), а усилие на матрице -182 кН. При этом с ростом вытяжки и то и другое усилие увеличивается. Повышение температуры до 540° приводит к снижению усилия практически в 2 раза. Рост скорости деформации (скорости вращения валков) приводит к скоростному упрочнению металла и росту энергосиловых параметров процесса.

Для калибра размерами в наименьшем сечении 10*22 мм максимальные усилия и на валках и на матрице при увеличении размеров калибра растут и достигают соответственно 394 и 257 кН при скорости деформации £ = 1,02 с-1 , температуре заготовки Тзаг = 400° м, вытяжке ц = 14,3. Для калибра с максимальными размерами 19*42 мм для опытно-промышленной установки СЛиПП-4 максимальное усилие при температуре 400° на валках и матрице не превышает 1000 кН (100 т). Обработку исследуемых сплавов рекомендуется проводить при температуре 540°, что приведет к снижению усилий до 500 кН. Остальные тенденции изменения энергосиловых параметров остаются такими же, как и при обработке на установке СПП-200.

Таким образом, с применением полученных теоретическим путем формул, рассчитаны энер-

госиловые параметры процесса совмещенной прокатки-прессования для различных параметров очага деформации и условий обработки, что позволяет проектировать оборудование и технологию совмещенной обработки для получения прутков из сплава 6082. Следует отметить, что максимальная величина силовой загрузки оборудования не превышает 1 МН, в то время как при производстве прутков такого же диаметра в производственных условиях используют горизонтальный гидравлический пресс усилием 20 МН.

Полученные в данной работе данные позволили спланировать и осуществить экспериментальные исследования по получению прутков из сплава 6082 и подготовить данные для запуска технологии на опытно-промышленной установке СЛиПП-2,5 (рис. 3). В целом проведенные исследования показали, что для достижения заданных свойств калиброванных прутков необходимо уточнение режимов нагрева расплава и корректировка температуры его обработки в валках, а также режимов закалки и старения.

Для получения прутков диаметром 8 мм использовали линию совмещенной обработки, включающую в качестве основных агрегатов печь-миксер, деформирующий узел установки СЛИПП-2,5 (см. рис. 3), а также линию охлаждения, калибровочную машину и моталку.

Рис. 3. Общий вид установки С'Ли1 II 1-2.5: 1 - печь-миксер; 2 - литниковая система; 3 - валок с ручьем; 4 - валок с выступом; 5 - матрица; 6 - матрицедержатель; 7 - кронштейн; 8, 11, 12 - шарниры; 9 - наклонный гидроцилиндр; 10 - вертикальный гидроцилиндр; 13 - пресс-изделие Fig. 3. General view of combined casting. rolling and extrusion unit CCRE-2.5: 1 is a holding furnace;

2 is a feed system; 3 is a roll with the pass; 4 is a ridged roll; 5 is a die; 6 is a die holder; 7 is a support;

8. 11. 12 are joints; 9 is a tilting hydraulic cylinder; 10 is a vertical hydraulic cylinder; 13 is an extruded product

Неподвижная матрица находилась в постоянном контакте с подвижными валками, образующими закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения. Поэтому при реализации процесса БПП особенно важно обеспечить конструктивно и технологически рациональный зазор на контакте рабочих валков и матрицы. С одной стороны, при минимальном зазоре интенсивно возрастает сила трения и увеличивается абразивный износ рабочего инструмента, а с другой - при увеличении зазора возможно появление заусенца с повышенной толщиной из деформируемого металла, что нарушает стабильность протекания непрерывного процесса обработки, ухудшает качество пресс-изделия и снижает выход годного. Поэтому прижимное устройство матрицы к валкам должно обеспечивать в рабочем положении регламентируемую толщину заусенца из деформируемого металла на валках, то есть усилие прижима должно удерживать матрицу в заданном положении и обеспечивать равномерное нагружение на рабочие валки. Поэтому была предложена конструкция прижимного узла [10], которая предназначена для предотвращения перемещения верхнего валка в момент распрессовки металла в калибре и обеспечения заданной величины зазора между валками и матрицей.

Экспериментальные исследования проводили в несколько этапов, выявляя на каждом недостатки конструкции оборудования, инструмента

и варьируя технологические параметры процесса совмещенной обработки.

На установке СЛиПП-2,5 получили прутки диаметром 8 мм из сплава 6082 по технологии совмещенного литья и прокатки-прессования длиной до 30 м. Для оценки свойств полученного деформированного полуфабриката его сравнивали с прутком, полученным методом прямого прессования на прессе усилием 20 МН из литой гомогенизированной заготовки диаметром 162 мм из сплава 6082 по следующему режиму: температура заготовки Тзаг = 490-510°С, температура контейнера Ткон = 440-460°С, скорость прессования 0,8 мм/с.

Результаты испытаний механических свойств прутков в исходном и термообработанном состоянии представлены в табл. 6. Термообработку прутков, полученных прессованием в производственных условиях, и прутков, изготовленных на установке СЛиПП, проводили в лабораторных условиях по следующим режимам: температура закалки Тз = 530-540°С, температура старения Тст = 160-170°С, время выдержки тв = 7 и 10 ч.

Результаты испытаний показали, что уровень механических характеристик прессованных прутков после термообработки, произведенных по разным технологиям, соответствует требованиям стандарта ЕК 755-2 сплава 6082 состояние Т6 [10]. При этом прочностные свойства горячепрессо-ванных прутков, полученных БПП, выше, чем прутков, полученных горячим прессованием.

Таблица 6. Механические свойства прутков, произведенных по разным технологиям из сплава 6082 Table 6 . Mechanical properties of rods manufactured by different technologies from alloy 6082

Технология Диаметр прутка, мм Состояние Временное сопротивление, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, %

БПП 7,8+0,2 Горячепрессованное 290 284 269 268 260 251 12,0 12,3 12,2

Отожженное 286 241 16,8

Тз = 530-540°С, 249 198 16,0

Тст = 160-170°С, тв = 7 ч 255 201 16,2

Тз = 530-540°С, 343 287 19,5

Тст = 160-170°С, тв = 10 ч 343 331 280 276 18,5 17,7

Прессование 7,9+0,1 Горячепрессованное 186 187 187 100 101 101 23,5 23,8 23,8

Отожженное 387 343 15,0

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

Тз = 530-540°С, 387 345 16,0

Тст = 160-170°С, тв = 7 ч 382 338 15,5

Отожженное 385 347 12,5

Тз = 530-540°С, 385 345 12,5

Тст = 160-170°С, тв = 10 ч 387 351 13,5

Требования по EN 755-2 сплава 6082 состояние Т6 прессованного прутка диаметром < 20 мм > 295 > 250 > 8

Заключение

Таким образом, проведенные исследования показали принципиальную возможность получения горячепрессованных прутков методом БПП с требуемым уровнем механических свойств. Дальнейшие исследования будут связаны с получением калиброванных прутков по схеме БПП - волочение с целью получения заданного стандартом уровня механических свойств и сравнение их с прутками, полученными по применяемой в производственных условиях традиционной технологии.

Список источников

1. Горбунов Ю.А. Развитие производства проката и кабельно-проводниковой продукции из алюминиевых сплавов на заводах РФ // Цветные металлы -2013: сб. науч. ст. Красноярск: Версо, 2013. С. 573-577.

2. Баузер М., Зауэр Г., Зигерт К. Прессование. Справочное руководство / пер. с нем. по лицензии издательства Aluminium Verlag Marketing & Kommunikation GmbH. M.: Алюсил МВиТ, 2009. С. 918.

3. Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Энергосбережение в процессах прессования // Цветные металлы. 2002. №10. С. 81-86.

4. Пат. 2241781 Российская Федерация, МПК: С22F 1/047. Способ производства калиброванных прутков из сплавов системы алюминий-магний-кремний / Горбунов Ю.А., Усынина Г.П., Смирнова Л.А.,

Казаков В.Н., Швытков А.С. Опубл. 10.12.2004, Бюл. №34.

5. Praveen Kumar, Dr. Geeta Agnihotri / International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) ISSN: 2248-9622 www.ijera.com. Vol. 3, Issue 3, May-Jun 2013, pp. 988-994.

6. EN 573-3. Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма заготовки. Часть 3. Химический состав и форма изделия. 2013.

7. EN 755-2. Алюминий и алюминиевые сплавы. Прессованные прутки, трубы и профили. Часть 2. Механические свойства. 2013.

8. Особенности структурообразования и свойства металла при высокоскоростной кристаллизации -деформации и модифицировании алюминиевых сплавов: кол. монография / С.Б. Сидельников, Е.С. Лопатина, Н.Н. Довженко [и др.]. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 180 с.

9. Zagirov N., Dovzhenko N., Sidelnikov S., Bespalov V. Computational-and-Experimental Evaluation of the Implementation Condition of Combined Rolling-Pressing Using the Power Balance Method Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 2016, vol. 57, №2, pp. 90-95.

10. Разработка технологии получения прутков методом совмещенного литья и прокатки-прессования на установке СЛиПП-2,5 из алюминиевых сплавов серии 6ХХХ и исследование их структуры и свойств / Сидельников С.Б., Берсенев А.С., Довженко Н.Н., Лопатина Е.С., Константинов И.Л., Самчук А.П. // Цветные металлы и минералы: сб. тез. докл. VIII Международного Конгресса. Красноярск, 2016. С. 306-307.

References

1. Gorbunov Yu.A. Development of the production of rolled products and cable and wire products from aluminum alloys at the plants of the Russian Federation. Tsvetnye metally - 2013: sb. nauch. st. [Non-Ferrous Metals - 2013: Collection of research papers]. Krasnoyarsk: Verso, 2013, pp. 573-577. (In Russ.)

2. Bauser M., Sauer G., Siegert K. Pressovanie. Spravochnoe rukovodstvo [Extrusion: Reference guide]. Moscow: Alyusil MViT, 2009, 918 p. (In Russ.)

3. Loginov Yu.N., Burkin S.P. Energy saving in extrusion processes. Tsvetnye metally [Non-Ferrous Metals], 2002, no. 10, pp. 81-86. (In Russ.)

4. Gorbunov Yu.A., Usynina G.P., Smirnova L.A., Kazakov V.N., Shvytkov A.S. Sposob proizvodstva kali-brovannykh prutkov iz splavov sistemy alyuminiy-magniy-kremniy [Method for the production of calibrated rods from aluminum-magnesium-silicon alloys]. Patent RU, no. 2241781, 2004.

5. Praveen Kumar, Dr. Geeta Agnihotri. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA). ISSN: 2248-9622. www.ijera.com, vol. 3, Issue 3, May-Jun 2013, pp. 988-994.

6. EN 573-3 Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition and form of wrought products - Part 3: Chemical composition and form of products, 2013.

Поступила 08.10.2i

7. EN 755-2 Aluminium and aluminium alloys - Extruded rod/bar. tube and profiles - Part 2: Mechanical properties. 2013.

8. Sidelnikov S.B.. Lopatina E.S.. Dovzhenko N.N. et al. Osobennosti strukturoobrazovaniya i svoystva metalla pri vysokoskorostnoy kristallizatsii-deformatsii i mod-ifitsirovanii alyuminievykh splavov: kollektivnaya monografiya [Peculiarities of structure formation and metal properties during high-speed crystallization-deformation and modification of aluminum alloys: collective monograph]. Krasnoyarsk: Siberian Federal University. 2015. 180 p. (In Russ.)

9. Zagirov N.. Dovzhenko N.. Sidelnikov S.. Bespalov V. Computational-and-experimental evaluation of the implementation condition of combined rolling-pressing using the power balance method. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. 57. 2. 90-95.

10. Sidelnikov S.B.. Bersenev A.S.. Dovzhenko N.N.. Lopatina E.S.. Konstantinov I.L.. Samchuk A.P. Development of technology for the production of rods by combined casting and rolling-extrusion on combined casting. rolling and extrusion unit CCRE-2.5 from aluminum alloys of the 6ХХХ series and the study on their structure and properties. Tsvetnye metally i min-eraly: sb. tez. dokl. VIIIMezhdunarodnogo Kongressa [Non-Ferrous Metals and Minerals: Collection of abstracts of the 8th International Congress]. Krasnoyarsk: 2016. pp. 306-307. (In Russ.)

2; принята к публикации 19.10.2022; опубликована 22.12.2022 Submitted 08/10/2022; revised 19/10/2022; published 22/12/2022

Сидельников Сергей Борисович - доктор технических наук, профессор,