Технологическая деформируемость структурно-неоднородных заготовок, подвергнутых пластической деформации и электроимпульсной обработке

• Автор: Валеев, Иршат Шамилович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Проблема улучшения технологической деформируемости в процессах обработки металлов давлением
1.2. Современные представления о воздействии концентрированных потоков энергии на свойства проводящих материалов

1.2.1. Обработка лазерным излучением

1.2.2. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц .

1.2.2.1. Электронно-лучевая обработка

1.2.2.2. Ионно-плазменная обработка

1.3. Модификация структуры и свойств металлов и сплавов при различных диапазонах

ф параметров воздействия тока
1.3.1. Высокочастотная термическая обработка
1.3.2. Электроимпульсная обработка (ЭИО) - применение импульсов тока большой
плотности для модификации структуры и свойств материалов
Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материал и методы подготовки структуры
2.2. Экспериментальное оборудование и методика проведения ЭИО
2.3. Расчет вложенной энергии
2.4. Механические испытания
2.5. Металлографические исследования
2.6. Электронно-микроскопические исследования
2.7. Математическое моделирование изотермической осадки многослойной заготовки
2.8.Математическое моделирование в программе процесса выдавливания

структурно-неоднородной заготовки

2.9. Методика определения напряжений трения
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ МЕДИ М
3.1. Влияние исходной микроструктуры меди М1 на результаты воздействия ЭИО
3.2.Влияние фазовой неоднородности на кинетику структурных изменений при ЭИО
Выводы
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА АМгб
4.1. Влияние исходной микроструктуры алюминиевого сплава АМгб на результаты воздействия ЭИО
4.2. Влияние ЭИО на механические свойства сплава АМгб
Выводы
•> ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОВРЕЖДЕННОСТЬ,
СИЛУ ДЕФОРМАЦИИ И НОРМАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
5.1. Результаты математического моделирования изотермической осадки трехслойной заготовки
5.2. Результаты математического моделирования процесса выдавливания структурнонеоднородной заготовки
5.3. Результаты эксперимента по выдавливанию образцов из сплава АМгб с поверхностным
слоем, обработанным ЭИО
Выводы
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы
Приложение
Приложение

Введение
^ ' Одной из важнейших задач машиностроения является разработка и промышленное
освоение эффективных технологий обработки металлов давлением, обеспечивающих высокий уровень технологической деформируемости (ТД), эксплуатационных свойств и показателей надежности изделий. Анализ взаимосвязи и влияния основных факторов на ТД показал, что существенное влияние оказывает состояние поверхности деформируемой заготовки. Известные результаты исследований в этом направлении следующие: адсорбционное понижение прочности под действием среды [1,2]; избирательный перенос [3,4] и повышение деформируемости при пластической деформации с применением обойм, оболочек и покрытий из пластичных металлов [5-8]. При несомненном различии физико-химической сущности названных выше явлений, общим для них является различие реологических свойств приповерхностных слоев и основы, поэтому для существенного улучшения ТД в процессах обра-♦ ботки металлов давлением предложено использовать заготовки с дифференцированными
свойствами, в частности - заготовки с модифицированным поверхностным слоем. В настоящее время для целенаправленного изменения структурно-фазового состояния приповерхностных областей и, как следствие, для повышения эксплуатационных свойств деталей машин широко применяется воздействие на материалы концентрированными источниками энергии (лазерная, электронно-лучевая, плазменная и др. обработки)
Известные процессы термомеханической обработки (осадка с кручением, равноканальное угловое прессование в условиях горячей и изотермической деформации), направленные на формирование мелкозернистых структур (2-3 мкм), требуют достижения больших деформаций (е > 1) и отличаются высокой стоимостью и низкой технологичностью. Одним из перспективных направлений измельчения структуры поверхностного слоя металлов и сплавов является воздействие электроимпульсной обработкой (ЭИО), на предварительно деформированный материал. Однако недостаточность данных о влиянии режимов электроим-пульсной обработки на структуру и свойства ряда токопроводящих материалов (медь, алю-
электроимпульсной обработки. Во втором случае образец разогревался импульсом тока длительностью ~ 10'4с, генерированным при разряде конденсаторной батареи.
2.2. Экспериментальное оборудование и методика проведения ЭИО
Обработка образцов импульсами тока проводилась на магнитно-импульсной установке Г12-40 в диапазоне плотностей тока 1-10 кА/мм2 при длительности импульсов ~10‘4 с. Схема установки по обработке образцов импульсным током приведена на рис.2.1.

Рис.2.1. Схема устройства для ЭИО. 1 - генератор импульсов, 2 - индуктор, 3 - перемычка,
4 - образец, 5 - шунтирующий контур
Образец включался в цепь, ЭДС генерировалась с помощью кольца, помещенного в полость индуктора, на который разряжалась батарея конденсаторов. Амплитуда и длительность разряда регулировались напряжением заряда конденсаторов и величиной индуктивности в цепи разряда. Для предохранения испытуемых образцов от взрыва (испарения) и, в ряде случаев, для быстрого прерывания тока в цепи образца после первого периода колебаний, использовалась взрывающаяся медная перемычка. Шунтирующий контур позволял избежать перенапряжения [94]. Импульс тока в образце регистрировался с помощью пояса Роговского, сигнал с которого подавался на вход запоминающего осциллографа С8-17.
Образцы из меди М1 и сплава АМгб толщиной 1 мм и шириной 4 мм зажимались по краям массивными медными губками, через которые ток подводился к обрабатываемой зоне образца длиной 1 и 4 мм. После импульсного разогрева образец остывает за время ~ 10'3 с за