CC BY
18
This paper is devoted to assessing the influence of the parameters of the technological process of manufacturing a disk for a gas turbine engine from a heat-resistant nickel alloy on the microstructure of the workpiece in order to identify the relationship between the technological parameters of the manufacturing of disc and the grain sizes in it.
Key words: Nickel based alloys, stamping, grain size, modeling, JMAK, estimation.
Korobova Natalia Vasilevna, doctor of technical sciences, professor, head of chair, mt-6@yandex.ru, Russia, Moscow, MSTU "STANKIN",
Sidorov Alexander Alexandrovich, candidate of technical sciences, teacher, sidorow@tesis.com.ru, Russia, Moscow, MSTU "STANKIN",
Semenov Alexander Alexandrovich, student, alt-stage@yandex. ru, Russia, Moscow, MSTU "STANKIN"
УДК 621.833
ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ ПРОКАТКИ
ЛАТУННЫХ ЛИСТОВ НА СТРУКТУРУ И ТВЕРДОСТЬ
А.С. Калмыков, Р.Л. Шаталов, А.Л. Генкин
На двухвалковом стане 150х235 были продолжены эксперименты по влиянию изменения направления прокатки листов на структуру и свойства латуни Л63. Установлено положительное влияние кантовки на 90° листа на уменьшение размера зерна и анизотропии микроструктуры и твердости образца, величина которой увеличивается. Однако данный эффект наблюдается при степени обжатия 30 % и более.
Ключевые слова: направление прокатки, холодная прокатка латуни, латунь Л63, микроструктура, диаметр зерна, твердость.
Основной особенностью латуни Л63 является то, что она в холодном состоянии имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с другими марками латуней. Латунь Л63 относится к классу a+ß латуней. [1].
Опытную прокатку проводили в два прохода на лабораторном двухвалковом стане 150x235, оборудованным микропроцессорной системой измерения усилий прокатки [2]. В первом проходе все испытуемые образцы были прокатаны в продольном направлении вдоль оси прокатки. Затем при последующей прокатке во втором проходе у половины образцов было изменено направление деформации за счёт кантовки листов на 90о [3]. Результаты прокатки представлены в таблице.
Цель работы: математическое моделирование и обработка полученных данных после проведения опытных прокаток образцов из латуни Л63.
Механические свойства определяли по следующей методике.
1. После проведения опытной прокатки были подготовлены шлифы и с использованием микроскопа «CarlZeiss» исследовали структуры образцов после прокатки в продольном и поперечном направлениях. На рис.
152
2 приведена типичная структура листов из латуни Л63 толщиной 2,5 мм, прокатанных за два прохода в продольном направлении с суммарными обжатиями 8=20 %, е2=30 %.
2. Твердость испытуемых образцов была определена твердомером ТК-2М в 9 точках по площади образца согласно ГОСТа 9013-59.
В таблице приведены толщины образцов до И0 и после прокатки, степень деформации е, твёрдость по шкале Роквелла БЕВ и усилие прокатки Р.
Согласно результатам измерений при степени деформации е меньше 30 % направление прокатки листа во втором проходе не влияет на твердость латунных образцов (89,5 БЕВ при прокатке без изменения направления и 89 БИВ при прокатке с кантовкой перед вторым проходом).
При холодной прокатке металлов и сплавов величина твердости БЕВ зависит от величины суммарного относительного обжатия полосы от отожжённого (начального) до рассматриваемого состояния и условий деформирования металла. После обработки полученных экспериментальных данных при холодной прокатке зависимость твердости латунных образцов от степени деформации определяется зависимостью
БЕВ = Л*еВ*е. (1)
Основные показатели прокатки латунных образцов с исходной _толщиной 2,5 мм_
№ образца № прохода Направление прокатки Ио, мм Ь1, мм 8, % БЯВ Р, кН
3 1 Вдоль оси прокатки 2,4 2,12 12 - 30,7
2 Вдоль оси прокатки 2,12 1,99 6 74-81 36
7 1 Вдоль оси прокатки 2,35 2,12 10 - 32,8
2 Кантовка 2,12 2,01 5 76-78 31,3
13 1 Вдоль оси прокатки 2,35 2,14 9 - 37,5
2 Вдоль оси прокатки 2,14 1,71 20 82-97 41,8
25 1 Вдоль оси прокатки 2,45 2,12 13 - 31,9
2 Кантовка 2,12 1,82 14 80-98 46,7
Результаты экспериментального исследования, приведённые в таблице, позволяют установить зависимость твёрдости БЕВ от степени деформации для прокатанных образцов из латуней Л63. Были получены следующие уравнения:
БЯВ= 70,681е°,°06*е - без кантовки; Я2 = 0,9139, (2)
БЕВ= 69,627е0Д)68*е - с кантовкой; Я2 = 0,9519. (3)
На основании полученных уравнений, с учётом экспериментальных данных построены графики зависимости твердости от степени деформации для латуни Л 63 при разных режимах прокатки. Из построенных графиков видно, что после прокатки величина твёрдости и степень деформации могут быть связаны экспоненциальными зависимостями (рис. 1). Кривая 1 показывает распределение твердости при традиционной схеме прокатки, кривая 2 - с кантовкой.
На основании полученного графика можно установить, что при прокатке с кантовой перед вторым проходом при степени деформации 8 свыше 30 % произошло увеличение твердости. Изменение направления прокатки листа во втором проходе, когда после кантовки длина стала шириной, привело к увеличению твердости в среднем на 10 НЯБ (11 %) с 87,4 до 97,2 ЫЯБ.
При изучении фотографий структуры полученных образцов (рис. 2) удалось установить, что при степени деформации 20...30 % значительных изменений в структуре не происходит. Данный факт подтверждают данные, приведенные в таблице, а также график зависимости твердости от степени деформации, представленный на рис. 1.
Рис. 1. Влияние степени обжатия на твердость образцов Л63
а без кантовки 20 %
в без кантовки 30 %
б с кантовкой перед вторым проходом, обжатие 20 %
г с кантовкой перед вторым проходом, обжатие 30 %
Рис. 2. Структура латунных образцов из латуни Л63, 100-кратное увеличение
154
При прокатке с кантовой перед вторым проходом при степени деформации s свыше 30 % была получена более гомогенная структура по сравнению с другими режимами прокатки (рис. 2, г). В то же время происходит увеличение твердости образцов из латуни Л63 за счёт дополнительного искажения кристаллической решетки. Этот факт подтверждают экспериментальные данные и график, представленный на рис. 1.
Выводы
1. При холодной прокатке латуни Л63 изменение направления деформации листов за счёт кантовки позволяет получить более равномерную структуру, уменьшить анизотропию и повысить прочностные характеристики деформированного сплава.
2. С целью получения более равномерной структуры необходимо увеличить число проходов с 2 до 4.
3. При холодной прокатке с изменением направления перед вторым проходом позволяют повысить прочностные характеристики (HRB; о0,2; ов), однако значительное увеличение происходит при степени обжатия 30 % и более.
Список литературы
1. Логинов, Ю. Н. Медь и деформируемые медные сплавы. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004. 136 с.
2. Шаталов Р.Л., Лукаш А.С., Тимин Ю.Ф. Усовершенствование технологического процесса и математической модели холодной прокатки тонких полос из меди и латуней для улучшения их качества.
3. Влияние обжатия и изменения направления прокатки на структуру и свойства латунных листов / Р.Л. Шаталов, А.С. Калмыков, Ю.Ю. Антонов, Н.Н. Литвинова // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017. Вып. 11. Ч. 1. С. 154 - 159.
4. Алгоритмы расчета основных параметров прокатных станов / под науч. ред. проф. П.И. Полухина. М.: Металлургия, 1975. 231 с.
5. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов / А.В. Зиновьев [и др.]. М.: Металлургия, 1992, 512 с.
6. Р.Л. Шаталов, Н.А. Мочалов, Н.Ш. Босхамджиев, Г.Н. Кручер Новые технологии обработки давлением медных и цинковых сплавов: учеб. пособие М.: Теплотехник, 2006. 220 с.
8. ГОСТ 9012-59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринел-лю (с изменениями №1, 2, 3, 4, 5).
9. Золотаревский В.С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1998. 306 с.
10. Материаловедение / Б.Н. Арзамасов [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 648 с.
11. Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы: справочник. М.: Металлургия, 1974. 488 с.
155
Калмыков Артём Сергеевич, аспирант, kalmykov. artiom@yandex. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Шаталов Роман Львович, д-р техн. наук, профессор, mmomdamail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Генкин Аркадий Львович, д-р техн. наук, вед. науч. сотрудник algenkin@yandex. ru, Россия, Москва, Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН
THE INFL UENCE OF DEFORMA TION CONDITIONS FOR THE ROLLING OF BRASS SHEETS ON THE STRUCTURE AND HARDNESS
R.L. Shatalov, A.S. Kalmykov, A.L. Genkin
On the two-roll mill 150x235 experiments were continued, the influence of changes in the direction of rolling sheets on the structure and properties of brass L63. The positive effect of the edging on 90° of the sheet on the reduction of grain size and anisotropy of the microstructure and hardness of the sample, the value of which increases, was established. However, this effect is observed with a degree of compression of 30% or more.
Key words: rolling direction, cold rolling of brass, brass L63, microstructure, grain diameter, hardness.
Kalmykov Artem Sergeevich, postgraduate, kalmykov. artiomayandex. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Shatalov Roman Lvovich, doctor of technical sciences, professor, mmomda mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Genkin Arkady Lvovich, doctor of technical sciences, leading researcher, algenkina yandex. ru, Russia, Moscow, Institute for Management Problems V.A. Trapeznikova RAS
