Введение к работе
Актуальность темы. Развитие автомобилестроения, авиастроения, транспортной отрасли, химического машиностроения, космонавтики и ряда других отраслей техники требуют создания новых материалов со специальными свойствами Например, возможности стабильной работы при высоких температурах (более 2000С и выше), обуславливает применение тугоплавких порошковых металлов вольфрама, молибдена, тантала, ниобия, а также совершенствование способов их обработки.
Возможность получения однородной структуры, без внутренних нарушений, значительно повышает деформационные и последующие эксплуатационные характеристики порошков перед литыми металлами
Большие возможности порошковых материалов открываются при объединении в изделии различных металлов, получение сплава которых невозможно в литом состоянии или при осуществлении процесса глубокой вытяжки ((j. = 1,8-1,85) деталей из тонколистового проката.
Так, для деталей авиационной техники нашел широкое применение магериал ЭП741-МП состоящий из порошков никеля, хрома, кобальта, молибдена, алюминия, титана, который, обладая высокими прочностными свойствами при высокой пластичности невозможно получить в литом состоянии из-за процессов ликвации, вызванных разницей температур кристаллизации, отдельных металлов
Методами порошковой металлургии соединяются практически нерастворимая в вольфраме медь в материал ВД-ПМ Внедрение 7-13% меди позволяет существенно повысить деформационные свойства вольфрама, его пластичность, исключить несплошность и расслоение в процессе формоизменения
Другим примером использования сочетания разнородных по свойствам порошков служат материалы ВЖ98 и ВЖ101, получаемые из них профильные полосы используются при изготовлении турбинных лопаток с высокими зксіїлуатационньїми свойствами
Таким образом, методами порошковой металлургии можно получить у известных металлов иногда просто уникальные свойства - прочности и пластичности, жаропрочности и высокой теплопроводимости, высокой износостойкости и повышенной жесткости и т д
Основным из них является способ получения изделий из порошка прокаткой При этом производят формовку полосы из порошка, подводимого к валкам из бункерного устройства Как показывают различные исследования, указанный метод не обеспечивает равномерного распределения плотности по всему объему и получения высоких физико-механичесстк свойств у изделия, даже после спекания
Другим способом, является предварительное многостороннее компактирование порошка с размером частиц < 45-50 мкм в гидро-газостатах или специальных штампах Например, молибденовый порошок предварительно классифицированный и виброуплотненный, компактируют при давлении 230-280 МПа до относительной плотности 0,6 - 0,65
Полученные таким образом штабики с размерами 2x15x450, 6x6x500 или 10x10x500 (высота х ширина х длина) передают на спекание в защитной среде при температуре Т = 1100-1200С в течение 30-120 мин После спекания плотность увеличивается до 0,8-0,85 И последующей горячей прокаткой при Т = 1200-1280С на станах получают изделия с равномерными физико-механическими свойствами и относительной плотностью 0,9-0,93 по ГОСТ 25442-82
Данный подход, предложенный в трудах ряда ученых и производственников, - позволяет получить продукцию высокого качества на скоростном прокатном оборудовании Разработка основ теории получения изделий из порошковых материалов принадлежит отечественным и зарубежным ученым Г И Аксенову, М Ю Бальшину, Б А Друянову, П А Виноградову, А К Григорьеву, Р Дж Грину, S Shima, М Оуапе, В П Каташинскому, А М Дмитриеву, С С Кипарисову, А. М Лаптеву, А Г Овчинникову, В В Сорокину и многим другим
Как показали результаты анализа многочисленных работ
определение силовых характеристик порошковых материалов проводиться,
как и для компактных металлов, с приведением полученных данных к
относительным величинам
— с- — <т
о-* = — и о-» = —*- где <тг, а1 - соответствующие напряжения,
полученные при эксперименте и ат - сопротивление пластической деформации модельного материала
В этом случае наблюдается одинаковые величины относительных напряжений
Использование в работе ряда модельных материалов порошков железа ПЖР2 200 26, ПЖ4М2, медного порошка ТТМС-1 и молибдена марки МЧ определяет практическую сходимость результатов исследований И обуславливает их применение в качестве модели тугоплавких металлов в процессе деформации
Целью настоящей работы является совершенствование методики проектирования валковых узлов и технологического процесса прокатки тонкого листа с равномерной плотностью по всему объему, из скомпактированных и спеченных тугоплавких материалов, применяемого для производства изделий листовой штамповки
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи
Проведение теоретических и экспериментальных исследований силовых и деформационных параметров получения порошковых заготовок для отработки конструкций оборудования, штампов и технологии их изготовления
Проведение анализа применяемого оборудования и технологий для получения качественных скомпактированных и спеченных заготовок из порошков тугоплавкігх металлов
Разработка методических основ и проведение экспериментальных исследований для получения условия пластичности высокоплотных спеченных скомпактированных материалов в целях его последующего использования в расчетах процессов прокатки и других процессов обработки металлов давлением
Усовершенствование модели контакта валков и полосы в очаге деформации для ее использования при теоретических исследованиях процесса тонколистовой прокатки высокоплотных скомпактированных спеченных порошковых заготовок
Разработка основ проектирования валковых узлов для тонколистовой прокатки высокоплотных спеченных заготовок из порошков Определение температурного режима работы валковых узлов и тонколистового проката из спеченных скомпактированных заготовок
Научная новизна работы:
Разработаны теоретические основы расчета валковых узлов стана на контактную прочность в условиях переменной кривизны их профиля с учетом упругой раздачи полосы при прокатке высокоплотных спеченных и скомпактированных заготовок
Экспериментально обосновано условие пластичности для процесса холодной и горячей прокатки высокоплотных спеченных скомпактированных заготовок, устанавливающее линейную связь главных напряжений с применением констант пористости
Теоретически и экспериментально обоснована модель однохордового контакта валков с полосой для расчета деформационных и силовых параметров тонколистовой прокатки спеченных скомпактированных высокоплотных полос из порошковых материалов
Разработаны теоретические зависимости для расчета температурного режима, устанавливающего технологические параметры прокатки полос из спеченных скомпактированных заготовок
Разработаны теоретические особенности холодной прокатки высокоплотных скомпактированных спеченных заготовок из порошковых материалов, учитывающие повышение жесткости полосы при изменении геометрической формы валков в очаге деформации
Практическая значимость:
Разработана методика компактирования пористых порошковых заготовок высотой менее б мм
Отработана методика выбора технологического режима тонколистовой прокатки высокоплотных спеченных порошковых заготовок для обеспечения сплошности проката и равномерности распределения его свойств по всему объему
Предложенная технология была внедрена на прокатных участках ГП «Опытный завод тугоплавких металлов и твердых сплавов»
Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре «Обработки металлов давлением и металлургического оборудования» МГВМИ при чтении курса лекций «Технология получения
и обработки изделий из порошковых материалов» и проведении курсовых научно-исследовательских работ
Достоверность. Достоверность результатов исследования подтверждается применением апробированных методов испытаний и хорошей сходимостью теоретических и экспериментальных исследований
Апробация работы. Основные положения работы были представлены и обсуждались на научных конференциях в Московском государственном вечернем металлургическом институте в 2004 и 2005 гг
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в восьми статьях
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, основных выводов и списка используемой литературы, включающего 97 наименований Работа изложена на 172 страницах машинописного текста и включает 54 рисунка и 32 таблицы
