Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

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

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

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Валеев Иршат Шамилович. Технологическая деформируемость структурно-неоднородных заготовок, подвергнутых пластической деформации и электроимпульсной обработке : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.05 : Уфа, 2003 109 c. РГБ ОД, 61:04-5/1794

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 8

1.1. Проблема улучшения технологической деформируемости в процессах обработки

металлов давлением 8

1.2. Современные представления о воздействии концентрированных потоков энергии на свойства проводящих материалов 15

1.2.1. Обработка лазерным излучением 15

1.2.2. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц ) 9

1.2.2.1. Электронно-лучевая обработка 20

1.2.2.2. Ионно-плазменная обработка 22

1.3. Модификация структуры и свойств металлов и сплавов при различных диапазонах параметров воздействия тока 23

1.3.1. Высокочастотная термическая обработка 25

1.3.2. Электроимпульсная обработка (ЭИО) - применение импульсов тока большой плотности для модификации структуры и свойств материалов 27

Постановка задач исследования 32

ГЛАВА 2. Материалы и методики исследований 34

2.1. Материал и методы подготовки структуры 34

2.2. Экспериментальное оборудование и методика проведения ЭИО 35

2.3. Расчет вложенной энергии 37

2.4. Механические испытания 38

2.5. Металлографические исследования 39

2.6. Электронно-микроскопические исследования 41

2.7. Математическое моделирование изотермической осадки многослойной заготовки 42

2.8.Математическое моделирование в программе ANSYS процесса выдавливания структурно-неоднородной заготовки 44

2.9. Методика определения напряжений трения 45

ГЛАВА 3. Влияние электроимпульсной обработки на структуру меди

3.1. Влияние исходной микроструктуры меди МІ на результаты воздействия ЭИО 48

3.2. Влияние фазовой неоднородности на кинетику структурных изменений при ЭИО 55

Выводы 57

ГЛАВА 4. Влияние электроимпульсной обработки на структуру и механические свойства алюминиевого сплава АМгб 58

4.1. Влияние исходной микроструктуры алюминиевого сплава АМгб на результаты воздействия ЭИО 58

4.2. Влияние ЭИО на механические свойства сплава АМгб 65

Выводы 68

ГЛАВА 5. Влияние электроимпульсной обработки на поврежденность, силу деформации и нормальные напряжения 69

5.1. Результаты математического моделирования изотермической осадки трехслойной заготовки 69

5.2. Результаты математического моделирования процесса выдавливания структурно-неоднородной заготовки 72

5.3. Результаты эксперимента по выдавливанию образцов из сплава АМгб с поверхностным слоем, обработанным ЭИО 74

Выводы 79

Выводы по работе 80

Список литературы

Введение к работе

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 обработки 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, равнока-нальное 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 электроимпульсной обработки на структуру и свойства ряда токопроводящих материалов (медь, ал ю-

5 миниевый сплав АМгб) сдерживает ее применение, как эффективного способа улучшения

технологической деформируемости в технологии обработки давлением.

Проблема получения оптимальных свойств металлов и сплавов посредством электрического воздействия исследуется достаточно давно [9-16]. Значительный вклад в развитие новых технологий электрообработки металлов и сплавов внесли Г.И. Бабат, М.Г. Лозинский, В.И. Иванов, К.А. Осипов, М.Н. Бодяко, С.А. Астапчик, И.Н. Кидин, О.А. Троицкий, Н.Н. Беклемишев, К.М. Климов, В.Н. Гриднев, И.И. Новиков, Ю.В. Баранов и др.

По сравнению с обычным отжигом в печи, воздействие электрическим током имеет ряд преимуществ. Так, при нагреве в печах и ваннах передача энергии происходит извне, скорость нагрева ограничивается условиями теплопередачи из внешней среды в металл (лучеиспусканием и конвекцией) и теплопроводностью металла. При электровоздействии энергия выделяется непосредственно в нагреваемом теле за счет прохождения в нем электрического тока, поэтому интенсивность нагрева гораздо выше. Время нагрева в большинстве случаев соответствует секундам и долям секунд. Это создает ряд технологических преимуществ, таких как: высокая производительность, слабое окисление и обезуглероживание поверхности нагреваемых изделий [9, 16-19]

В настоящее время известно, что изменяя длительность и энергию импульсов тока, воздействующего на электропроводящий материал, можно, в результате активизации широкого спектра дислокационных, фазовых и других физических процессов, получить необходимые свойства металлов и сплавов - высокую пластичность при обработке металлов давлением (ОМД) [20], высокую твердость и износостойкость при обработке инструментальных сталей [21-23], снижение пористости и увеличение плотности при спекании порошковых материалов и т.п.

Все известные в настоящее время методы и механизмы воздействия ЭМ поля на материалы являются высокотехнологичными и широко применяются в металлообрабатывающем производстве при изготовлении проволоки, листового проката, порошковых материалов, уп-

6 рочнении металлорежущего инструмента и т.п. Несмотря на большое количество исследований, выполненных по воздействию ВЭМП на материалы, многие вопросы технологической пластичности и прочности металлов и сплавов, формирования мелкозернистой регламентированной микроструктуры конструкционных материалов при обработке высокоэнергетическим электромагнитным полем требуют своего дальнейшего изучения.

В данной связи актуальной является цель диссертационной работы: Определение режимов предварительной деформации и электроимпульсной обработки, повышающих технологические и эксплуатационные свойства токопроводящих материалов за счет формирования ультрамелкозернистой структуры, и разработка нового способа подготовки поверхности заготовок под последующую пластическую деформацию, обеспечивающего повышение деформируемости, снижение силы деформации, трудоемкости и улучшение экологичности процессов пластической деформации. Следующие, выносимые на защиту положения обладают научной новизной:

Установлено, что при электроимпульсной обработке с энергией К, ~ (0,6—0,8)х10" А"с/мм4, расчетная температура ~ (600-700)С в предварительно деформированной меди Ml происходит рекристаллизация зеренной структуры. Исследовано влияние неоднородности проводимости материала на измельчение зеренной структуры. Показано, что в результате концентрации тока вблизи дисперсных примесных включений с относительно низкой проводимостью при «обтекании» их импульсным током происходит локальное повышение температуры, что способствует дополнительному измельчению зеренной структуры.

Установлено, что электроимпульсная обработка предварительно деформированного алюминиевого сплава АМгб при энергии Kj -(0,10—0,1 ОхЮ3 А2с/мм4, расчетная температура ~ (500-600)С приводит к формированию регламентированной мелкозернистой структуры (2-3 мкм). - Разработана математическая модель процесса выдавливания структурно-неоднородной

заготовки с использованием программы ANSYS б.О, позволяющая оценить параметры напряженно-деформированного состояния (НДС), силу деформирования и значения скалярного параметра поврежденности.

На основе математического моделирования и натурного эксперимента процессов деформации (выдавливания, осадки) структурно-неоднородной заготовки из сплава АМгб показано существенное улучшение ТД (снижение силы деформирования и нормальных напряжений на 30-45%, параметра поврежденности на 35-50%) за счет модифицированного электроимпульсной обработкой предварительно деформированного поверхностного слоя.

Современные представления о воздействии концентрированных потоков энергии на свойства проводящих материалов

Для концентрированных потоков энергии характерна большая плотность (мощность) -до 500 кВт, кратковременность (10"4-10"9 с), локальность воздействия и высокие скорости нагрева (до 10 С/с). Отжиг, закалка из твердого и жидкого состояния, перемешивание в жидкой фазе компонентов, не образующих сплавов в равновесных условиях, образование метастабильных соединений и стеклообразных сплавов - вот далеко не полный перечень возможностей обработки концентрированными потоками энергии.

Процессы изменения химического и структурно- фазового состояния, развивающиеся при воздействии концентрированными потоками энергии, происходят в условиях далеких от термодинамически равновесных, и позволяют получать поверхностные слои с уникальным комплексом физико-механических свойств.

Лазерное излучение обладает рядом уникальных свойств: высокой энергонасыщенностью, узкой направленностью, монохроматичностью и когерентностью. Оно позволяет сконцентрировать энергию с плотностью мощности от предельно малой до 101 Вт/см . Лазерное излучение при воздействии на поверхность обрабатываемого материала позволяет бескон тактно, быстро и строго дозировано передавать ему энергию. Возможность такого интенсивного подвода энергии к материалу обуславливает локальность тепловых и связанных с ними других физических процессов, протекающих в его поверхностном слое. Тепловое состояние облученного материала и характер физических процессов определяются энергетическими характеристиками лазерного излучения: плотностью мощности и временем воздействия теплового источника, пространственным распределением интенсивности по пучку и его геометрическими параметрами, теплофизическими характеристиками обрабатываемого материала, размерами (массой) облучаемого изделия [32].

В металлах кванты световой энергии поглощаются в основном свободными электронами. Энергия электронов вначале повышается, а затем снижается за счет рассеивания энергии в процессах столкновения с атомами или ионами кристаллической решетки. Эти процессы протекают в слое толщиной 1/а (а - коэффициент поглощения) для металлов коэффициент поглощения а составляет 104 - 105 см" . Таким образом, лазерное излучение можно рассматривать как источник тепловой энергии, расположенный на поверхности или вблизи нее [33]. При температурах нагрева от сотен до нескольких тысяч градусов поглощенная энергия от поверхности внутрь материала передается с помощью электронной теплопроводности.

Поверхностная обработка лазером [34] характеризуется рядом особенностей, к числу которых можно отнести следующие: - упрочнение локальных (по глубине и площади) объемов обрабатываемого материала, получаемая при этом твердость превышает твердость после термообработки обычными способами с сохранением исходных свойств в остальном объеме; - локальное упрочнение поверхностей труднодоступных полостей и углублений с помощью несложных оптических устройств; - получение, при необходимости, микрошероховатости упрочненных поверхностей деталей; - получение заданных свойств (механических, химических и др.) поверхностей материала путем легирования различными элементами; - отсутствие деформаций обрабатываемых деталей, обусловленное локальностью термообработки, что позволяет практически полностью исключить финишную шлифовку.

С помощью физических методов исследований изучено значительное количество материалов, в том числе железоуглеродистых сплавов различного состава (стали, чугуна), чистых металлов, сплавов на основе цветных металлов и других, в зонах, подвергнутых обработке импульсным и непрерывным излучением лазера.

В монографии [35] наиболее полно рассматриваются физические явления, происходящие при воздействии излучения лазеров на непрозрачные среды. Приведены основные сведения о технологических процессах, использующих излучение лазера, и развиты представления о методах расчета тепловых процессов при сварке и термической обработке.

В работах [36-40] лазерной обработке подвергали образцы и инструмент из сталей У10А, Х12М, Х12Ф1,Р6М5, Р18, 4Х5В2ФС. ЗХЗМЗФ. Облучение осуществляли на технологической установке Квант-16 при длительности импульса 3 10"" с, плотности мощности 50 -120 Вт/см2 и глубине упрочненного слоя 0,10-0,15 мм. Авторами установлено, что лазерная обработка инструментальных сталей позволяет повысить твердость облученных участков до 8 - 11,5 ГПа, теплостойкость - на 50 - 120С, что способствует повышению износостойкости упрочненного металла. Основными причинами повышения эксплуатационных свойств являются особенности их структурного состояния: оптимальное сочетание насыщенности и концентрационной неоднородности твердых растворов, возникающее за счет незавершенности гомогенизационных процессов при растворении избыточных фаз; повышенная плотность дефектов кристаллического строения а- и у -фаз, способствующая множественному выделению при отпуске дисперсных карбидов и интерметаллидов, упрочняющих облученный металл.

Электронно-микроскопические исследования

Для проведения металлографических исследований образцы подготавливались следующим образом: 1. Шлифовка на наждачной бумаге с постепенным уменьшением ее зернистости. 2. Алмазная полировка в 3 ступени, сначала на пасте с размером частиц 5/3, затем 3/1 и доводка на пасте 1/0. 3. Электрополировка; 4. Травление. Составы электролитов и режимы полировки, составы растворов травления приведены в таблице 2.3.

Микроструктурные исследования проводили на оптических микроскопах «Metaval», «AxiovertlOOA», «Neophot-32», «Neophot-2»H автоматическом структурном анализаторе «Epiquant». Фотографические съемки произведены на микроскопе «Neophot-32» на фотопленку «Kodak» при увеличениях 50 - 1000.

Размер зерна рассчитывали как среднее между поперечным и продольным измерениями размера зерна dx и dy - (dx+dy)/2. Измерения проводили методом случайной секущей (определение средней длины пересекающего зерно отрезка) [96]: d = //п, где п - число зерен, попавших на секущую длиной /. Для каждого случая измеряли 300 зерен, что дает ошибку менее 5 % с доверительной вероятностью 0,9 [96].

Химический состав фаз определяли методом энергодисперсионного анализа на приставке «LINK» растрового электронного микроскопа.

Микротвердость измеряли методом Виккерса (Hv) [97] с использованием микротвердомера D-32 конструкции Ганеманна - специального приспособления к оптическому микро скопу «Neophot-2» и на приборе ПМТ-ЗМ путем вдавливания четырехгранной алмазной пирамидки с углом при вершине 136 при нагрузке 50 г и времени выдержки 10 с. Измеряли размер отпечатка по диагонали, по которому вычисляли Hv, используя формулу: Hv=18540P/d2 (2.3) где Hv - микротвердость, МПа; Р - нагрузка, г; d - размер отпечатка по диагонали, мкм. Погрешность измерений не превышала 7 %, при доверительной вероятности 0,9.

Фольги из исследуемых материалов приготавливались следующим образом: 1. Пластину утоняли шлифовкой до 100 мкм. 2. Вырубали шайбу диаметром 3 мм. 3. Тонкие фольги готовили методом струйной полировки на установке «Tenupol-2». Для меди Ml использовали электролит следующего состава: 20 % ортофосфорной кислоты НзР04(р-1,88 г/см3) + 80 % дистиллированной воды. Напряжение полировки 15 - 20 В. Для сплава АМгб применяли электролит следующего состава: 200 мл ледяной уксусной кислоты, 150 мл ортофосфорной кислоты Н3Р04(р=1,88 г/см3), 100 мл азотной кислоты HNO3, 50 мл дистиллированной воды. Напряжение полировки 10 - 12 В. 4. Фольгу промывали в этиловом спирте и сушили на воздухе.

Фольги исследовали в просвечивающем электронном микроскопе JEM-2000 ЕХ с ускоряющим напряжением 200 кВ. Микроскоп оснащен гониометрами как с простым наклоном на угол до 60, так и с процессирующей осью наклона до 20.

Постановка задачи приведена на рис. 2.5 [98]. Реологические соотношения для материалов поверхностных (1) и центрального слоев (2) задаются в виде универсальной зависимости: о±1=А,4„т (1 + ц)" , (2.5) .оі2=А2%2т2(1+єіг)н2, (2.6) где: (7Sі, 7s2 - напряжение течения; Єц, єі2, ,ц, ,а- интенсивности деформации и скоростей деформации; А/, /л/, п/, А2, т2, п2 - реологические параметры материалов поверхностных и центрального слоев, соответственно. Степень использования ресурса пластичности при пластической деформации (повре-жденность) \\)(t) для монотонной деформации предложено определять из соотношения [27]: V(t)= J{#(r)/A,[ ,(r), 2(r), H(r))}dr , (2.7) о где: Н - интенсивность скоростей деформации сдвига; Лр - степень деформации сдвига, соответствующая разрушению (показатель пластичности металла); к\-а/Т - показатель напряженного состояния, ст = (сті і + 022 + стззУЗ - среднее напряжение, Т - интенсивность напряжений сдвига; /с2=м.0=[2(о"22 -о"зз)/(о"п " азз)]-1 - показатель вида напряженного состояния (параметр Лоде); о і, о 22, о"зз- главные нормальные напряжения.

Для материала центрального слоя заданы значения реологических параметров сплава АМгб после отжига в печи (А2=160 МПа с0,29; m2=Q,29; п2=0,\8). Для материала поверхностных слоев приняты значения реологических параметров после ЭИО (Л=145МПа с ; /и 1=0,47; /7=0,10). Рассмотрены: высокая заготовка (D0/Ho=0,5); заготовка с соотношением Do/Ho=2 и низкая заготовка (Do/Ho=5). Толщина поверхностного слоя (h0) составляла 0,1 от исходной высоты заготовки.

Влияние фазовой неоднородности на кинетику структурных изменений при ЭИО

Ранее отмечалось [20], что неоднородное распределение электропроводности в металле может привести к мозаичному распределению протекающего в нем импульсного тока и температурным неоднородностям. В данных экспериментах неоднородность проводимости в материале создавали дисперсные примесные включения с относительно низкой проводимостью, размеры которых составляли несколько микрометров. При больших плотностях тока, соответствующих расчетным температурам, вблизи этих включений возникали зоны рекристаллизации с размером зерен 1 мкм и менее, т.е. намного меньшим, чем в остальном объеме металла (рис.3.6). Указанные зоны в поперечнике примерно вдвое превышали размер включений сульфидов и оксидов меди. При статическом отжиге вблизи включений сульфидов и оксидов меди таких особенностей в структуре не наблюдается. Вероятная причина явления заключается в концентрации тока вблизи включений при «обтекании» их импульсным током, приводящим к образованию перегретой зоны вблизи остающихся относительно холодными включений. Выявленные различия указывают на существование значительных особенностей в кинетике процессов перераспределения дефектов структуры при высоких температурах, необходимых для обеспечения рекристаллизации за короткое время термического воздействия.

1. Исследования эволюции структуры меди Ml, подвергнутой электроимпульсной обработке, выявили следующие особенности: эффект воздействия мощными импульсами тока заключается в термоактивированной рекристаллизации материалов; изменения структуры наблюдаются только в образцах, предварительно деформированных до степеней деформации 10%; - высокая температура (0,8 - 0,9 Тпл) и скорость нагрева (106 - 107 /с) сопровождаются значительной скоростью зарождения центров рекристаллизации и их большим количеством.

2. Анализ микроструктуры меди Ml позволил установить, что, несмотря на качественное сходство статической рекристаллизации и рекристаллизации при ЭИО, между ними существует ряд существенных отличий: структурные изменения происходят при достижении определенного значения вкладываемой энергии (расчетной температуры). Температуры начала рекристаллизации смещаются в область высоких значений (со 100-200С до 500-600С); вследствие кратковременности обработки рост зерен за счет собирательной рекристаллизации не наблюдается; при максимальных значениях вкладываемой энергии Kj= (0,85 - 1,0 ) 105 А2с/мм4 в результате концентрации тока вблизи примесных дисперсных, включений возникают зоны рекристаллизации, размер зерен в которых существенно меньше (1-3 мкм), чем в остальном объеме металла (10 - 15 мкм). Что связано с локальным повышением температуры при «обтекании» импульсным током включений, имеющих относительно низкую проводимость, что способствует дополнительному измельчению зеренной структуры;

Исследованы особенности формирования микрокристаллической структуры и изменение микротвердости алюминиевого сплава АМгб после холодной прокатки и рекристаллизации. Эксперименты проводились на образцах, вырезанных из горячепрессованного прутка и прокатанных при комнатной температуре с различной степенью деформации (е=0,3, 0,8 и 1,6). Рекристаллизацию прокатанных образцов осуществляли двумя методами: отжигом в интервале температур 225-600С в печи электросопротивления в течение 20 минут и с использованием электроимпульсной обработки по методике, описанной в разделе 2.2.

Ход изменения микротвердости сплава АМгб от температуры отжига приведен на рис. 4.2.6. Заметное снижение микротвердости имеет место в интервале температур 225-300С для всех степеней деформации. При температурах выше 300С микротвердость образцов уменьшается незначительно и остается на уровне 0,9 ГПа.

Влияние ЭИО на механические свойства сплава АМгб

Известно, что электроимпульсная обработка предварительно деформированного до степеней деформации е 0,15 материала является одним из эффективных способов создания регламентированной мелкозернистой структуры, обеспечивающей наличие скоростной чувствительности материала поверхностного слоя [94,106]. При этом импульсное воздействие высокоэнергетическим магнитным полем приводит к значительному увеличению пластичности при относительно малом изменении прочности [57]. С целью оценки возможности использования ЭИО для повышения технологической деформируемости, т.е. для снижения усилий деформирования, контактных напряжений и поврежденности изделия в процессе изотермической и горячей деформации провели математическое моделирование осадки и вьщавливания трехслойной заготовки, поверхностному слою которой задали реологические параметры материала после ЭИО.

Математическое моделирование процесса осесимметричной осадки с оценкой влияния реологических параметров модифицированного ЭИО поверхностного слоя на НДС деформируемого объекта, выполнено по методике, представленной в разделе 2.7.

В качестве регулируемых параметров технологического процесса приняты коэффициенты скоростной чувствительности гп\ и деформационного упрочнения щ поверхностного слоя и соотношение исходных геометрических размеров Do/Ho. Выбран следующий диапазон изменения соотношения геометрических размеров 0,5 Do/Ho 5. Принимается, что значения остальных параметров не изменяются в течение всего технологического процесса. Кроме того, заданы характеристики пластичности (относительное сужение) материа лов поверхностного слоя (фі) и основы (фг), фі=ф2=0,5. При этом установлены следующие технологические параметры: скорость деформирования vT = 0,1 мм/с; степень деформации є = 0,5.

Реологические параметры т\, п\ и Лі для АМгб после стандартного отжига и после ЭИО определены при обработке начального участка кривых растяжения по методике [107] (рис.5.1). Расчеты проведены по результатам испытаний при температуре 375С и скоростях деформации 8х10"4; 4х10"3; 2х10 2 с"1 (таблица 5.1).

При математическом моделировании процесса изотермической осадки в первом случае рассматривали однородную заготовку, принимая А\=А2, п \=п2, т \=тг, вычисленные по кривым растяжения образцов после стандартного отжига. Во втором случае для задания реологических параметров центрального слоя использовали значения, соответствующие параметрам образцов после отжига в печи, а для поверхностного слоя использовали значения, вычисленные по кривым растяжения образцов после электроимпульсной обработки. Расчеты проводили, задавая условия трения без смазочного материала (Fz=0,9) и в присутствии смазки (FZ=0,1). На рис.5.2 представлена диаграмма, сопоставляющая максимальные значения поврежденности и нормальных напряжений, полученные в результате математического моделирования.

Видно, что при трении без смазочного материала, наличие поверхностного слоя, обладающего свойствами материала после ЭИО, обеспечивает снижение поврежденности центрального слоя для заготовки с Do/H0=0,5 примерно на 25% и для заготовки Do/Ho=2 - на 35%, и такой уровень поврежденности изделий, который можно полностью устранить при рекристаллизационном отжиге [27] (рис.5.2а). Для заготовки с D0/H0=5 происходит значительное снижение нормальных напряжений (примерно на 25%). В присутствии смазочного материала для заготовки, имеющей поверхностный слой после ЭИО, происходит снижение нормальных напряжений для соотношения геометрических размеров Do/Ho=0,5 и Do/Ho=5 примерно на 20% и для D0/H0=2 - на 10% (рис.5.26). Снижение поврежденности для заготовки с D0/H0=0,5 составляет 10%, для D0/H0=2 - 20% и для D0/H0=5 - 5%, при этом, для сред 72 ней заготовки достигается значение поврежденности 0,3, которое может быть устранено при рекристаллизационном отжиге.

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