Введение к работе
Актуальность темы: Применение металлов в приборах электротехнической и электронной промышленности предъявляет к ним ряд специальных требований, таких как высокая тепло- и электропроводность, немаг-нитность, вакуумная плотность, малое содержание примесей, хорошая обрабатываемость давлением и резанием, относительная недефицитность.
Из материалов, наиболее полно отвечающих данным требованиям, получивших наибольшее распространение и имеющих тенденцию дальнейшего расширения области применения, можно выделить бескислородную медь. В настоящий момент бескислородная медь производится в России, странах СНГ, США, Италии, Японии, Финляндии, ФРГ, Югославии и ряде др.
Традиционные технологии производства ряда электротехнических изделий из бескислородной меди, в том числе электротехнических контакторов вакуумной коммутирующей аппаратуры, как правило, включают: механическую обработку, сварку и пайку, что связано со значительными энергозатратами, трудоемкостью изготовления и низким коэффициентом использования металла. Данные статьи затрат являются основными в себестоимости готовых изделий. Более широкое распространение данного типа коммутирующей аппаратуры, по сравнению с масленными и газовыми контакторами, объясняется их более высокой надежностью и долговечностью и предполагает увеличение спроса и расширение области применения их и соответственно номенклатуры. В связи с этим, переход от традиционной технологии производства контакторов методом механической обработки и пайки в вакууме с использованием дорогостоящего оборудования и серебряного припоя на более дешевые и производительные технологии, включая технологии обработки металлов давлением (ОМД), является актуальной научно-технической задачей.
Применение ОМД обеспечивает более высокий уровень эксплуатационных свойств изделий, что подразумевает высокие прочностные свойства при высокой электропроводности, исключение насыщения меди кислородом воздуха и элементами смазки при повышенной температуре обработки давлением.
Успех реализации любого технологического процесса деформирования металлов зависит от правильного выбора и соблюдения термомеханического режима формоизменения, т.е. определенного сочетания параметров температуры, скорости, деформации и контактных условий. Выбор оптимального термомеханического режима деформирования требует значительных материальных затрат и времени, поэтому наиболее целесообразным представляется проведение предварительных исследований методами физического и математического моделирования. Подбор модельного материала и построение корректной математической модели зачастую являются определяющими в выборе оптимального термомеханического режима и схемы нагруження.
Решению части данных вопросов посвящена настоящая диссертационная работа, в которой содержится новое решение актуальной научно-технической задачи разработки технологических режимов штамповки изделий из бескислородной меди в условиях сложного термомеханического нагруження на основе комплексного экспериментально-теоретического исследования.
Настоящая работа является частью комплекса исследований по разработке основ теории и технологии процессов сверхпластического деформирования, проводимых Московским государственным институтом стали и сплавов в соответствие с госбюджетной научно-исследовательской работой «Создание основ реологии перспективных конструкционных материалов в условиях сложного термомеханического воздействия».
Работа выполнена при научной и методической консультации в.не, к.т.н., с.не. М.А.Цепина.
Цель и задачи работы: Целью настоящей работы является исследование и разработка комплексной технологии получения поковок из бескислородной меди с относительно большими площадями поперечного сечения высаживаемой части. При этом решались следующие задачи:
исследование реологических свойств бескислородной меди МООб;
подбор и исследование реологических свойств модельных материалов, наиболее соответствующих по своим реологическим параметрам меди МООб, и физическое моделирование на их основе процессов штамповки осесимметричных поковок во вращающихся бойках;
создание механико-математической модели, описывающей процесс осадки во вращающихся бойках, и разработка на ее основе пакета программ, моделирующего вышеуказанные процессы;
разработка конкретных технологических вариантов штамповки контакторов для электротехнической промышленности из бескислородной меди МООб.
Научная новизна:
предложена математическая модель процесса осесимметричной деформации с вращением инструмента на контактной поверхности, учитывающая реологические характеристики материала;
на основе теоретических и экспериментальных исследований процессов осадки и штамповки исследуемых материалов при одноосном на-фуженни и с вращающимся штамповым инструментом установлены характеристики напряженно-деформированного состояния и определены рациональные режимы их деформирования, выбраны технологические схемы и режимы полугорячей деформации бескислородной меди;
на основе усовершенствованной методики компьютерного моделирования и расчета режимов процессов объемной штамповки осесиммет-
6 ричных. деталей с помощью известного пакета прикладных программ «SPLEN-S» определены особенности технологических процессов штамповки и комбинированного нагруження, учитывающие влияние дополнительной сдвиговой деформации на картину течения металла, характеристики напряженно-деформированного состояния и энергосиловые параметры процесса.
Пракл ическая значимость: Разработана и прошла опытно-промышленное опробование технология штамповки контакторов из бескислородной меди для изделий электротехнической промышленности, технология предложена для внедрения в промышленное производство.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 52-ой научной конференции молодых ученых и студентов МГИСиС, г. Москва, 1998 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 2 печатные работы.
Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 78 рисунков, 11 таблиц, библиографический список на 94 наименований и приложения.