Введение к работе
Актуальность работы
Развитие ведущих высокотехнологичных отраслей промышленности требует совершенствования теории и технологии производства новых конструкционных материалов. Перспективным направлением в создании новых материалов являются композиционные многокомпонентные материалы из металлических порошков.
Совокупность основных технологических операций порошковой металлургии позволяет решать следующие задачи:
1^ ИЗГОТОВЛ'*11'' уяо'г^-пиаппи w ггэттгсим С лрлКглши тгтяпяхди fTTivirrvriZUU
и свойствами, которые недостижимы другими методами производства; примером могут служить порошковые материалы и пористые изделия (антифрикционные, фрикционные, фильтры и др.), высокотемпературные изделия из тугоплавких металлов, дисперсноупрочненные, волокнистые материалы, инструментальные (твердые сплавы, сверхтвердые материалы и др.), электроконтактные материалы и пр.;
2) изготовление материалов и изделий со стандартными составами, структурами и свойствами, но при более эффективных экономических показателях их производства.
Создание научных основ теории, технологии и практики производства изделий из металлических порошковых материалов связано с работами Аксёнова Г.И., Бальшина М.Ю., Виноградова П.А., Григорьева А.К., Дмитриева A.M., Каташинского В.П., Кипарисова С.С., Кохана Л.С., Лаптева A.M., Лу-кашкина Н.Д., Овчинникова А.Г., Сорокина В.В., Shima S., Oyane М. и многих других ученых.
Необходимость решения вопросов, связанных с дальнейшим совершенствованием оборудования и технологии производства композиционных материалов на основе металлических порошков, является актуальной научно-технической проблемой. Решению этой проблемы посвящена настоящая диссертационная работа.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является совершенствование методики проектирования оборудования для производства изделий из композиционных материалов на основе металлических порошков, а также разработка и оптимизация технологических процессов получения композитов со стабильной однородной плотностью и физико-механическими свойствами по всему объему.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
Анализ и обобщение существующих в отечественной и зарубежной практике технических решений, направленных на совершенствование оборудования и технологии производства изделий из металлических порошков.
Исследование деформационных, кинематических и силовых параметров процесса компактирования композита «железо-медь» и анализ влияния процесса спекания на физико-механические свойства скомпактированных заготовок.
Разработка аналитических зависимостей для определения напряжений, усилий, моментов и мощностей, а также деформационных параметров процесса тонколистовой прокатки скомпактированных спеченных двухкомпонентных композиционных материалов на основе металлических порошков.
Уточнение методов расчета валков прокатных станов на контактную прочность, термические и остаточные напряжения для горячей прокатки скомпактированных спеченных композиционных материалов на основе металлических порошков.
Отработка технологического процесса получения заготовок для производства электрических контактов из композита «железо-медь» по технологической схеме «шихтование - компактирование - спекание - прокатка - финишная обработка».
Научная новизна
Разработаны аналитические зависимости для определения энергосиловых параметров ресурсосберегающего технологического процесса тонколистовой прокатки скомпактированных спеченных двухкомпонентных композиционных материалов на основе металлических порошков с целью получения качественной продукции при снижении рабочей нагрузки на механизмы стана.
Разработан метод оценки контактной прочности рабочих валков для прокатки скомпактированных спеченных композиционных материалов на основе металлических порошков.
Получены эмпирические зависимости, позволяющие установить распределение температуры по сечению валков при прокатке композита «железо-медь» и оценить влияние термических напряжений на их прочность.
Уточнена методика расчета термических и остаточных напряжений рабочих валков листовых станов для прокатки скомпактированных спеченных композиционных материалов на основе металлических порошков.
Разработана научная методология выбора технологического режима компактирования композита «железо-медь» для получения заданных физико-механических свойств и плотности, однородных по объему заготовки или изделия.
Практическая значимость
Разработаны методические рекомендации по расчету валков прокатных станов на контактную прочность, термические и остаточные напряжения при прокатке заготовок из скомпактированных спеченных композиционных материалов на основе металлических порошков, обеспечивающие повышение эксплуатационной надежности работы деформирующего оборудования.
Отработан технологический режим и установлены аналитические зависимости для определения силовых и деформационных параметров при ком-пактировании и тонколистовой прокатке двухкомпонентных композиционных материалов на основе металлических порошков с целью минимизации энергосиловой нагрузки на оборудование.
Разработаны технологические схемы и режимы производства электрических контактов из композита «железо-медь».
Предложенная технология производства электроконтактов прошла опытно-промышленное внедрение на ОАО «Краснопахорский завод композиционных изделий из металлических порошков».
Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении курса лекций «Технология процессов.получения продукции из разнородных металлов» и проведении курсовых научно-исследовательских работ на кафедре «Обработка металлов давлением и металлургическое оборудование» Московского государственного вечернего металлургического института.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Всероссийской научно-практической конференции «Инженерные системы - 2008» (г. Москва, апрель 2008 г., РУДН).
Научно-технической конференции Московского государственного вечернего металлургического института «Экология, ресурсосбережение, материаловедение в производстве высококачественных материалов» (г. Москва, июнь 2008 г., МГВМИ);
Пятой конференции молодых специалистов «Металлургия XXI века» (г. Руза, февраль 2009 г., ВНИИМЕТМАШ); по итогам конференции работа была удостоена гранта Фонда содействия развитию малого предпринимательства в научно-технической сфере по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2009».
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 14 статьях, в том числе 7 статей в центральных рецензируемых журналах.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 30 таблиц, список использованной литературы из 90 наименований.
