Исследование совмещенных процессов обработки сплавов системы Al-Zr для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения

• Автор: Беспалов, Вадим Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Современное состояние производства деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения из алюминия и его сплавов
1.2. Анализ свойств сплавов системы Al-Zr и особенностей технологии изготовления из них литых и деформированных полуфабрикатов
1.3. Технологии и оборудование для производства деформированных полуфабрикатов из алюминия электротехнического назначения
1.4. Выводы по главе
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Сплавы для проведения экспериментальных исследований
2.2. Изготовление опытных образцов методами совмещенной обработки
2.3. Методика определения электрического сопротивления и исследование термостойкости экспериментальных образцов
2.4. Методика исследования механических свойств образцов
2.5. Методика проведения металлографических исследований
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОВМЕЩЕННОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Zr
3.1. Теоретическое исследование условий реализации процесса совмещенной прокатки-прессования на основе сопоставления активной и реактивной составляющих уравнения баланса мощностей
3.2. Моделирование процесса совмещенной прокатки-прессования сплавов системы Al-Zr в программном комплексе DEFORM® 3D
3.3. Экспериментальные исследования структуры и свойств полуфабрикатов, полученных из сплавов системы Al-Zr с применением совмещенной прокатки-прессования
3.4. Новые технические решения для совершенствования процесса совмещенной прокатки-прессования
3.5. Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОВМЕЩЕННОГО ЛИТЬЯ И ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Zr
4.1. Аналитическая оценка силовых условий процесса СЛиПП при различных вариантах прижима матрицы к валкам
4.2. Экспериментальные исследования структуры и свойств полуфабрикатов, полученных из сплавов системы Al-Zr с применением совмещенного литья и прокатки-прессования
4.3. Новые технические решения для совершенствования процесса совмещенного литья и прокатки-прессования
4.4. Выводы по главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОВМЕЩЕННОЙ ОБРАБОТКИ И ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Zr
5.1. Моделирование процесса обработки сплавов системы Al-Zr с применением процессов совмещенной обработки и интенсивной пластической деформации в программном комплексе DEFORM® 3D
5.2. Экспериментальные исследования структуры и свойств полуфабрикатов, полученных из сплава системы Al-Zr с применением процессов совмещенной обработки и интенсивной пластической деформации
5.3 Новые технические решения для реализации процессов совмещенной обработки и интенсивной пластической деформации металла
5.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время существенно возрастают объемы производства длинномерных полуфабрикатов из алюминия и его сплавов в виде катанки, прутков, профилей и проволоки. Так, например, объем производства катанки в России за последние пять лет вырос с 126 тыс. тонн до 250 тыс. тонн [1] . Основными потребителями такой продукции является электротехническая и кабельная отрасли промышленности [2, 3].
Применение алюминия в этих отраслях объясняется тем, что помимо высокой электропроводности он позволяет значительно облегчить конструкцию силовых проводов, что, по сравнению с медными проводами, позволяет добиться увеличения пропускной способности линий электропередачи в 1,5-2 раза при использовании старых опор. Другой причиной увеличения доли потребления алюминиевой катанки являются большие темпы роста цен на медь, которые на сегодняшний день в 4 раза выше цены на алюминий.
Наряду с экономическими преимуществами использования алюминия для производства силовых проводов, хорошо известны и его недостатки, сильно ограничивающие его применение в энергетике. В качестве материалов для проводов в России выпускают в основном катанку из алюминия марки А5Е и А7Е, имеющую низкие прочностные свойства (временное сопротивление разрыву в твердом состоянии до 98 МПа) и термостойкость. Недостаточная прочность и низкое сопротивление ползучести алюминиевой проволоки, изготовленной из такой катанки, даже при нормальной температуре эксплуатации под воздействием длительной нагрузки может привести к ее разрушению. При этом с увеличением рабочей температуры «ползучесть» алюминиевой проволоки повышается [3], что делает ее непригодной для изготовления термостойких проводов. Вместе с тем за рубежом для их изготовления успешно применяют сплавы системы А1-2г, которые имеют сравнительно высокие прочностные свойства при длительно действующих рабочих температурах нагрева до 230°С.

І А А
Рисунок 1.5- Схемы непрерывного прессования: а - Конформ; б - Экстроллинг;
1 - рабочее колесо; 2 - рабочие валки; 3 - кольцевая канавка; 4 — башмак с упором; 5 - матрицы; 6 - кольцевая вставка; 7 - заготовка; 8 - изделие
Значительным недостатком способа Конформ является наличие реактивных сил контактного трения заготовки о неподвижный инструмент (башмак), приводящих, хоть и к несколько сниженным по сравнению с традиционным прессованием, но, тем не менее, довольно высоким энергозатратам на осуществление процесса. Кроме того, трение о башмак приводит к снижению износостойкости инструмента, способствует неравномерности деформации при обработке и, как следствие, к неоднородности свойств полуфабрикатов, что неприемлемо, в частности, для продукции электротехнического назначения.
Процесс Экстроллинг не получил широкого распространения в производстве, так как не было обеспеченно устойчивое протекание процесса и создано достаточное давление для выдавливания металла через матрицу, что, прежде всего, связано с использованием открытого калибра круглого сечения и расположения матрицы на общей вертикальной оси валков.