Введение к работе
Актуальность темы. Производство качественной и конкурентоспособной продукции, соответствующей по технико-экономическим показателям лучшим мировым образцам - важнейшая задача деятельности промышленных предприятий на современном этапе. Значительная роль в решении этой задачи отводится разработке и внедрению наукоемких технологических процессов. К таким процессам относятся сверхпроводниковые технологии - технологии, связанные с использованием явления сверхпроводимости.
Технология волочения, используемая при производстве сверхпроводников является одной из наиболее прогрессивных и производительных. Пластические свойства слоев композиционных заготовок могут существенно различаться, поэтому технология многопереходного пластического деформирования (волочения) должна обеспечивать их деформирование без обрыва, так как после обрыва при последующей сварке заготовки структура композита и его параметры не восстанавливаются. Особенно важно выполнение условия сплошности на последних переходах при тонком волочении, когда стоимость заготовки многократно возрастает.
В решении теоретических и практических задач пластического деформирования структурно-неоднородных тел существенные результаты получены Е.И.Астровым, Г.Э.Аркулисом, Н.Н.Беклемишевым, Г.А.Бричко, А.Г.Залазинским, С.И.Ковалевым, Т.С.Ковальченко, А.А.Колпашниковым, Б.В.Кучеряевым, В.Б.Ляшковым, А.С.Матусевичем, С.И.Мешковым, Л.Н. Могучевым, А.Д. Никулиным, ВЛ.Колмогоровым, В.П.Северденко, Л.И.Тучинским, В.А.Федоровым и др.
В соответствии с федеральной целевой программой «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса» на ОАО «Чепецкий механический завод» (г. Глазов, Удмуртия) проведено технико-экономическое обоснование и организуется промышленное производство низкотемпературных сверхпроводников для сверхпроводящих магнитных систем. Основанием для развертывания работ по промышленному производству НТСП является: Приказ Министра РФ по атомной энергии № 232 от 20.05.2002г. «О создании производства сверхпроводников на ОАО ЧМЗ»; Программа конверсии ОАО ТВЭЛ «Организация производства сверхпроводников на ОАО ЧМЗ» утвержденная 23.07.2002г.; Приказ директора Федерального агентства по атомной энергии РФ № 261 от 02.12.2004г. «Об объединении решения коллегии Федерального агентства по атомной энергии» от 03.11.2004 №4/4.
Пуск производства позволит РФ выполнить обязательства в рамках работ по созданию международного термоядерного реактора ИТЭР с участием России, США, Японии и ряда стран ЕС, а также выйти на новый рынок высокотехнологичных изделий.
Основные результаты получены при выполнении НИР по темам:
1. «Математическое моделирование процессов волочения
композиционных Cu/NbTi и Cu/Nb прутков и проводов, расчет
минимальных и максимальных величин разовой деформации,
обусловленных неравномерностью деформации при волочении» (договор между ПГТУ (г. Пермь) и ФГУП ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара № 2006/146/423-47 от 18.04.2006г.). 2. Разработка технических критериев для проектирования маршрута волочения композиционных электропроводников на основе сплава NbTi и соединения ND3S11 (договор между «ЧМЗ» (г. Глазов) и Пермским государственным техническим университетом (ПГТУ) № 2007/307 от 1.08.2007г.).
Цель и задачи работы. Целью работы является исследование особенностей пластического деформирования, создание и совершенствование основных операций промышленной технологии производства длинномерных композиционных сверхпроводниковых материалов для Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР):
-
Разработка теоретических основ технологии производства длинномерных сверхпроводниковых композиционных материалов при многопроходном деформировании.
-
Исследование напряженного и деформированного состояния при пластической деформации композиционных заготовок.
-
Расчет параметров технологического инструмента, обеспечивающих создание улучшенного (смешанного) режима трения при производстве сверхпроводниковых длинномерных изделий.
-
Оптимизация параметров деформирующего инструмента в зависимости от технологических, технических и экономических условий.
Научная новизна работы
- создана структурно-феноменологическая модель, учитывающая
особенности физико-механических характеристик составляющих
компонентов и пластического деформирования сверхпроводниковой
заготовки, как многокомпонентной системы, включающей сердечник с
хрупкими волокнами на основе сплава NbTi и соединения Nb, а также
токостабилизирующую медную оболочку;
- выполнено теоретическое обоснование инженерных основ технологии
производства длинномерных сверхпроводящих композитных изделий для
международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР),
реализуемого в ОАО «Чепецкий механический завод», созданы
теоретические основы производства многопереходным деформированием
сверхпроводниковых материалов с учетом особенностей деформирования
элементов биметаллической заготовки: сердечника и оболочки.
Практическая значимость
Созданы основы технологии многопроходного деформирования при производстве длинномерных композиционных сверхпроводников для магнитных систем международного термоядерного экспериментального
реактора (ИТЭР). В работе предложена и реализована методика проектирования маршрута многопереходного деформирования, обоснованы оптимальные вытяжка и углы наклона образующей технологического инструмента. Определены предельные режимы многопереходного деформирования.
Работа выполнена в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований 2006-2008гг. (проект № 06-08-00047), научно-исследовательской работы по заданию Министерства образования и науки «Разработка теории и основ пластического деформирования анизотропных неоднородных сверхпроводящих материалов применительно к технологиям получения непрерывных сверхпроводящих кабелей», а также по договорам с предприятием ОАО «Чепецкий механический завод» (г.Глазов, Удмуртия) и Всероссийским научно-исследовательским институтом неорганических материалов (ВНИИНМ) им. академика А.А. Бочвара (г. Москва).
Достоверность результатов. Достоверность полученных в работе результатов и выводов базируется на использовании уравнений механики деформируемого твердого тела, результатах отработки технологии производства сверхпроводниковых материалов в ОАО «ЧМЗ».
Реализация результатов. Результаты, полученные в диссертационной работе, использованы в ОАО «Чепецкий механический завод» при разработке технологии производства сверхпроводниковых материалов для ИТЭР.
Личный вклад автора. Проведен блок исследований, посвященных определению напряженно-деформированного состояния при пластической деформации композиционных сверхпроводниковых заготовок, лредложена методика определения оптимальной геометрии технологического инструмента из условия минимума напряжения деформирования.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
Всероссийской конференции «Зимняя школа по механике сплошных сред (XIV)», 2005, г.Пермь;
Российской конференции «Актуальные проблемы механики сплошных сред»-2005, г. Екатеринбург;
Всероссийской конференции «Информации, инновации, инвестиции» -2005, г. Пермь;
Международной научно-методической конференции, посвященной 90-летию высшего математического образования «Актуальные проблемы математики, механики, информатики»-2006, г. Пермь;
Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии»-2006, г. Пермь;
Всероссийская научно-технической конференции студентов и молодых ученых «Прикладная математика и механика»-2007, г. Пермь;
Всероссийской конференции «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций»-2007, г. Екатеринбург;
Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Неравновесные процессы в сплошных средах»-2007, г. Пермь;
- Всероссийская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение» - 2008, г. Пермь.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 5 научных статей и 11 тезисов. Получен патент РФ на изобретение (Патент РФ на изобретение №2310533, авторы Колмогоров Г.Л., Латышева Т.В., Мельникова Т.Е. Способ волочения изделий).
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения по результатам исследования. Работа изложена на 125 страницах и содержит 32 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 91 наименования.
