Совершенствование оборудования и процесса прокатки толстолистовых скомпактированных спеченных порошковых заготовок

• Автор: Белелюбский, Борис Феликсович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Глава 1. Оборудование, технология и существующие теоретические

подходы к прокатке порошковых материалов

*ф 1.1. Основные направления и тенденции в исследовании процессов

порошковой металлургии

1.2. Порошковые материалы

1.3. Прессы для формования заготовок из металлических порошков

1.4. Прессы для горячей штамповки порошковых заготовок

1.5. Анализ оборудования для спекания и нагрева заготовок

1.6. Прокатные станы в порошковой металлургии

Глава 2. Экспериментальное исследование процессов и оборудования

для получения толстолистовых порошковых заготовок

2.1. Инструменты и приборы для изучения процессов обработки и
получения порошковых материалов. Основы методики ф проведения исследований
2.2. Компактирование. Экспериментальные исследования процесса
получения порошковой заготовки
2.3. Спекание заготовок
2.4. Исследование процесса прокатки толстолистовых порошковых
заготовок-штабиков
г 2.5. Моделирование процесса прокатки
у 2.6. Распределение плотности по толщине пористой заготовки при
компактировании и последующей прокатке
2.7. Выводы из проделанной экспериментальной работы
Глава 3. Исследование технологии компакгирования и прокатки
толстолистовых заготовок из спечённых порошковых заготовок
3.1. Однохордовая модель продольной прокатки спечённых порошковых
заготовок
® 3.2. Двуххордовая модель продольной прокатки спечённых порошковых
заготовок
3.3. Исследование однозонной прокатки
Глава 4. Расчёт и усовершенствование оборудования и технологии
прокатки толстолистовых порошковых заготовок
4.1. Выбор режима прокатки относительно толстых заготовок
4.2. Динамика станов при прокатке спечённых порошковых заготовок
- 4.3. Разнотолщинность при прокатке порошковых заготовок
Выводы по работе
* Библиографический список использованной литературы
Постоянный рост производства порошковой металлургии во всём мире связан с уникальными свойствами продукции этой отрасли промышленности [1, 2]. В настоящее время выпуск продукции из порошков в мире составляет до 30%. Порошковая металлургия позволяет получить такие материалы, которые невозможно получить другими методами [3, 4]. Эта технология обеспечивает придание изделию казалось бы не совместимых свойств, высокой прочности и высокой пластичности, высокой электропроводности, теплопроводности при малой изнашиваемости.
Намеченный ранее в производстве изделий из порошковых материалов отход от традиционных технологических схем обработки компактных материалов в последнее время сменился обратным переходом к устоявшимся формам производства - от заготовки к изделию. В прокатке порошков данное направление ознаменовало собой переход к стандартным, отработанным временем технологическим маршрутам: от толстолистовой прокатки к среднелистовой и далее к тонколистовой.
Однако такой переход технологии не может быть осуществлён простьм копированием процессов - при обработке пористых материалов происходит два основных процесса. Первый - уплотнение частиц порошка в единый компакт. Второй процесс связан с пластическими деформациями порошковых материалов [5, 6]. Тем не менее потребность применения толстолистовых изделий из порошковых материалов в различных отраслях промышленности постепенно возрастает.
Однако современная практика производства постоянно отстаёт от этих требований. Особое отставание обнаруживается при использовании относительно толстых спечённых пористых порошковых материалов. В технической литературе и практике производства отсутствуют исследования не только указанных процессов, но и методов проектирования технологического оборудования, нет разработок по выбору технологических режимов и методов расчёта деформационных и напряжённых параметров [7, 8, 9].
Целью данной работы является создания основ для проектирования оборудования и технологии для производства толстолистовых скомпактированых спечённых порошковых материалов методами прокатки.

Глава 1. Оборудование, технология и существующие теоретические подходы к прокатке порошковых материалов
1.1. Основные направления и тенденции в исследовании процессов прокатки в порошковой металлургии
При обработке порошковых материалов основным условием развития процессов является выбор условия пластичности.
В работах [10] и [11] рассматриваются вопросы математического моделирования и связи между свойствами порошкового материала и его основы. При построении математической модели деформирования пористой среды предполагается, что она представляет собой совершенный, хорошо спечённый из порошков матричный материал, в котором каким-либо образом распределены поры. Сам матричный материал объёмно несжимаем, а возможное изменение объёма тела происходит вследствие уменьшения пористости. Влияние формы и размеров пор, а также возможного сопротивления внутрипоровых газов объёмному сжатию не учитываться.
Для таких материалов наиболее приемлемым принято условие пластичности эллиптического типа, обычно применяемое для грунтовых материалов. Это условие является квадратичной формой инвариантов тензора напряжений:
р2 + 3(1 о-2 =г2
* 2(1+//) ”
где Ти - интенсивность касательных напряжений; аср - среднее напряжение; // -коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона); г, - начальное напряжение пластического течения пористого материала при сдвиге. Теоретическую связь между г, и аналогичной характеристикой металлической матрицы в общем виде принято в форме
где тзм (- предел текучести при сдвиге упрочняющейся матрицы; р
относительная плотность пористого материала; с1уи - приращение интенсивности сдвиговых деформаций в матрице.
Функциональный вид закона упрочнения определяется экспериментально
указанное напряжение г, в условии пластичности представляется некоторой функцией от интенсивности сдвиговых деформаций материала матрицы и относительной плотности пористого материала. Моделирование же пористой среды рассматривается на основе
5. Отсутствуют вопросы, связанные с качеством изготавливаемых прокаткой изделий — разнотолщинности по ширине и длине;
6. Не нашли широкого отражения вопросы связанные с особенностями работы станов при прокатке спечённых порошковых заготовок;
7. Для отработки производства толстолистовых заготовок практически отсутствуют данные о режимах компактирования для получения заданной плотности, о выборе режимов прокатки, обеспечивающую сплошность заготовки и её эксплутационную надёжность.
Целью настоящей работы является разработка технологических и теоретических основ для изготовления толстолистового проката из спечённых скомпактированных материалов на базе усовершенствованного под такое производство современного высокопроизводительного прокатного оборудования. Для достижения цели бьши поставлены следующее задачи:
1. Проведение анализа применяемых конструкций и технологий для производства спечённых скомпактированных толстолистовых заготовок;
2. Проведение экспериментальных исследований по отработке технологии и инструмента для компактирования толстолистовых заготовок;
3. Проведение экспериментальных исследований по отработке технологических режимов толстолистовой прокатки спечённых скомпактированных порошковых заготовок;
4. Уточнение уравнения пластичности для спечённых порошковых материалов сравнительно высокой плотности с целью его использования для расчёта процесса прокатки толстолистовых спечённых скомпактированных порошковых заготовок;
5. Экспериментальная отработка результатов расчётов по предложенным теоретическим моделям и их корректировка;
6. Совершенствование методики проектирования отдельных узлов прокатных станов с целью обеспечения минимизации динамических ударных нагрузок, получения заданной разнотолщинности и однородности механических свойств по объёму толстолистового проката.