РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМОВАНИЯ НА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРЕССАХ С ПОСЛЕДУЮЩИМ СПЕКАНИЕМ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ
- 1 — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
- 2 — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
- 3 — Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
Аннотация
Создание в деформируемой заготовке сдвигов ее слоев улучшает качество изготавливаемого обработкой давлением изделия. Схемы равноканального углового прессования и осадки цилиндрической заготовки поворачивающимся бойком были разработаны специалистами ранее и стали базовыми для ученых, занимающихся нанотехнологиями. Одной из наиболее современных схем создания наноструктур обработкой на прессах является схема «Cyclic Extrusion Compression» (в России – «Песочные часы»), имеющая существенные недостатки. До настоящего времени исследований по созданию сдвигов слоев в уплотняемых металлических порошках существенно меньше, чем при уплотнении компактных заготовок. В статье разработаны схемы уплотнения на прессах заготовок из порошков на железной основе, имеющие некоторую аналогию с «Песочными часами», при этом лишенные недостатков, присущих названной схеме, и реализуемые на созданных образцах специализированных гидравлических прессов. Описаны результаты проведенных исследований плотности, прочности и микротвердости до спекания образцов, формованных из ряда отечественных и импортных порошков на железной основе, в том числе легированных углеродом и другими легирующими компонентами. Установлено, что при применении схем формования порошков, обеспечивающих большие сдвиги между частицами, плотность заготовок повышается в среднем на 10-12 %. При среднем напряжении (16,32 МПа) поперечного среза формованного образца до его спекания формование со сдвигами между частицами увеличивает это напряжение на 78 %. Предел прочности после спекания образцов, изготовленных с применением разработанных авторами статьи схем их уплотнения, увеличивается примерно в 2 раза. Магнитно-импульсная обработка (МИО) формованного образца до его спекания увеличивает его прочность на срез до спекания независимо от схемы формования. При проведении МИО как порошка, так и сформованного образца достигается наиболее равномерное распределение микротвердости в образце, а после последующего спекания – наиболее равномерное распределение механических характеристик изделия. Результаты всех исследований описаны уравнениями регрессии.
Литература
- Valiev R.Z., Aleksandrov I.V. Bulk nanostructured metallic materials: production, structure and properties. Мoscow: Akademkniga, 2007, p. 398 (in Russian).
- Greshnov V.M., Golubev O.V., Rtishchev A.V. New technological scheme of pressing metals. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 1997. N 2 , p. 8-12 (in Russian).
- Dmitriev A.M., Stupnikov V.P. Increasing the density of powder blanks during molding on presses. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 2001. N 1, p. 24-28 (in Russian).
- Korobova N.V., Dmitriev A.M. Determination of the accumulated deformations during the grinding of the grains of powder blanks by pressure treatment. Metalloobrabotka. 2008. N 6 (48), p. 44-49 (in Russian).
- Dmitriev A.M., Korobova N.V., Tolmachev N.S., Aksenenko A.Yu. Domestic development and solution of the problem of stamping hollow cylindrical parts that have a conical bottom area. Izvestiya Tul'skogo gosudar-stvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. Iss. 10: v 2 ch. Ch. 2. 2014, p. 3-18 (in Russian).
- Segal V.M., Reznikov V.I., Kopylov I.I., Pavlik D.A., Malyshev V.F. Processes of plastic structuring of metals. Minsk: Navuka i tekhnika, 1994, p. 232 (in Russian).
- Stepanov B.A. Specialized equipment for stamping axisymmetric large-sized forgings. Tekhnologiya metallov. 2012. N 1, p. 41-45 (in Russian).
- Subich V.N., Ganago O.A., Stepanov B.A. Punching of forgings of thin-walled disks with upsetting rotating tool. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. 1981. N 6, p. 31-34 (in Russian).
- Dal'skii A.M., Barsukova T.M., Vyazov A.F., Gavrilyuk V.S., Dmitriev A.M. et al. Technology of construction materials. Мoscow: Mashinostroenie. 2005, p. 592 (in Russian).
- Prokoshkin S.D., Khmelevskaya I.Yu., Dobatkin S.B., Trubisyna I.B., Stolyarov V.V., Prokofiev E.A. Alloy Composition, Deformation Temperature, Pressure and Post-Deformation Annealing Effects in Severely Deformed Ti-Ni Based Shape Memory Alloys. Acta Materialia. 2005. Vol. 53. N 9, p. 2703-2714.
- Senkov O.N., Senkova S.V., Scott J.M., Miracle D.B. Compaction of Amorphous Aluminum Alloy Powder by Direct Extrusion and Equal Channel Angular Extrusion. Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 393. N 1-2, p. 12-21.
- Gubicza J., Chinh N.Q., Laʹbaʹr J.L., Hegedus Z., Dobatkin S., Langdon T.G. Correlanion between microstructure and mechanical properties of severely deformed metals. Journal of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 483. N 1-2, p. 271-274.
- Dmitriev A.M., Korobova N.V. Expanding of Application of Cold Die Forging by Inducing Active Contact Friction Forces. Journal of Friction and Wear. 2013. Vol. 34. N 3, p. 232-237.
- Zhilyaev A.P., BaroʹM.D., Nurislamova G.V., Kim B.-K., Szpunar J.A., Landon T.G. Experimental Parameters Influencing Grain Refinement and Microstructural Evolution during High-Pressure Torsion. Acta Materialia. 2003. Vol. 51. N 3, p. 753-765.
- Iron and Steel Powders for Sintered Components / Нӧganӓs. URL: https//www.hoganas.com/pmc (date of access 15.09.2018).
- Macsarov V.V., Olt J. Managing the Process of Chip Formation by Preliminary Local Action on the Worcable Surface of the Worcpiece. Journal of Mechanical Engineering. 2008. N 6, p. 45-49.
- Madissoo M., Rassner A., Maksarov V. Testing of the External Tool Holder Equipped with Alternate in its Construction. Material Science. 2015. Vol. 21. N 3, p. 391-395.
- Senkov O.N., Froes F.N., Stolyarov V.V., Valiev R.Z., Liu J. Microstructure of Aluminium-Iron Subjected to Severe Plastic Deformation. Scripta Materialia. 1998. Vol. 38. N 10, p. 1511-1516.
- Olt J., Liyvapuu F., Madissoo M. Dynamic Simylation of Chip Formation in the Process of Cutting. International Journal of Materials & Product Technology. 2016. Vol. 53. N 1, p. 1-14.
- Rosochowski A. Processing Metals by Severe Plastic Deformation. Solid State Phenomena. 2005. Vol. 101-102, p. 13-22.
- Segal V.M. Engineering and Commertialization of Equal Channel Angular Extrusion (ECAE). Materials Science and Engineering: A. 2004. Vol. 386. N. 1-2, p. 269-276.
- Segal V.M. Materials Processing by Simple Shear. Material Science and Engineering: A. 1995. Vol. 197. N 2, p. 157-164.
- Segal V.M. Severe Plastic Deformation: Simple Shear Versus Pure Shear. Materials Science and Engineering: A. 2002. Vol. 338. N 1-2, p. 331-344.
- Segal V.M. Slip Line Solution, Deformation Mode and Loading History During Equal Channel Angular Extrusion. Materials Science and Engineering: A. 2003. Vol. 345. N 1-2, p. 36-46.
- Semiatin S.L., Delo D.P., Shell E.B. Effect of Material Properties and Tooling Design on Deformation and Fracture During Equal Channel Angular Extrusion. Acta Materialia. 2000. Vol. 48. N 8, p.1841-1851.