Введение к работе
В работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований электропластического уплотнения (ЭПУ) порошковой шихты и его влияние на структуру и свойства порошкового материала, а также направления по обеспечению его необходимого уровня. Осуществлена реализация полученных результатов при производстве конкретного изделия.
Актуальность темы. Эффективность методов порошковой металлургии должна обеспечиваться рациональным подбором технологии, соответствующей эксплуатационным требованиям, предъявляемым к детали.
В конструкциях машин имеются детали, выполняющие функции
регулирования, служащие вспомогательными звеньями размерных цепей и
находящиеся в слабо- или средненагруженных условиях. Их
работоспособность обеспечивается при остаточной пористости порошкового материала ~ 2-6 %. Для достижения такой степени уплотнения не целесообразно применять как классическую технологию порошковой металлургии из-за необходимости приложения значительных усилий прессования, так и методы, основанные на горячей деформации пористой заготовки, состоящие из нескольких операций. Поэтому достаточно перспективной представляется технология, позволяющая сформировать порошковый материал с низкой остаточной пористостью, за одну технологическую операцию. Технология ЭПУ позволяет решить эту задачу благодаря совмещению деформационного и электротермического воздействия на уплотняемую шихту порошка.
Актуальность темы диссертации определяется возможностью прогнозирования структуры и свойств получаемого материала и экономической эффективностью применения технологии ЭПУ, оптимизации технологических параметров, влияющих на качество изделий. Реализация этой возможности определяет необходимость проведения специальных исследований, которые были осуществлены на кафедре «Технология машиностроения» ВЙ(ф) ЮРГТУ (НПИ). Работа выполнена в соответствии с научно-технической программой «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» по госбюджетной теме 1.00. «Разработка теоретических и физических основ формирования перспективных функциональных материалов» на 2000-2004 гг.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка теоретических предпосылок ЭПУ, обеспечивающего получение порошкового материала с остаточной пористостью 2-6% за одну технологическую операцию и рекомендаций практического использования этого метода.
Исходя из этого, были поставлены следуїоищезадазж- \
1. Разработать математические MOfle3tt(^e^cW№0«*fltettnlctH4ecKoro
уплотнения порошковых материалов в 1 цилинЩ&ФІ*6і№#Апресі-формах,
| С.Петербург , .
позволяющие определять оптимальные режимы процесса.
2. Выявить закономерности уплотнения и сращивания при совместном
электродеформационном воздействии на порошковую шихту.
3. Провести теоретический анализ влияния параметров электро
пластического уплотнения на формирование порошкового материала на
основе железа.
4. Разработать рекомендации для промышленного использования ЭПУ.
Научная новизна.
1. Выявлены процессы, происходящие при ЭПУ, ограничивающие интервал варьирования технологических параметров. При недостаточном термодеформационном воздействии на уплотняемый материал наблюдается интенсивное окисление свободных поверхностей, затрудняющее сращивание при их последующем соприкосновении. В случае чрезмерно высокого уровня этого воздействия происходит образование жидкой фазы, приводящее к выплеску ее части из полости матрицы, образованию несплошностей кристаллизационного происхождения и созданию короткозамкнутого электрического контура в уплотняемом материале, ограничивающего тепловой эффект из-за локализации области протекания электрического тока.
2. Выявлены стадии формирования порошкового материала,
отличающиеся интенсивностью протекания уплотнения и сращивания.
Определены механизмы этих процессов. Оптимальное сочетание кинетики
уплотнения и сращивания достигается при циклическом приложении
давления прессования и непрерывном пропускании через прессовку
электрического тока.
3. Установлены особенности межчастичного сращивания в условиях
ЭПУ. Порошковый материал, имеющий одинаковую остаточную
пористость, сформированный при различных технологических режимах
различается по своим прочностным характеристикам. В случае образования
в зоне контакта межкристаллитного сращивания, структурно выраженного в
расположении оксидных включений на межчастичной поверхности, уровень
механических свойств низкий. При формировании внутрикристаллигного
сращивания с преобладающим расположением оксидных включений внутри
зерен наблюдается высокий уровень прочностных свойств.
Практическая значимость полученных результатов. Основные положения настоящей работы могут быть применены для определения и оптимизации технологических параметров ЭПУ при производстве деталей конструкционного назначения. На основе проведенных исследований и выявленных закономерностей формирования порошкового материала методом ЭПУ разработана технология изготовления порошковой детали с остаточной пористостью в пределах 2-6 %. Представлены схемы и определены режимы ЭПУ, при которых улучшаются структура и свойства получаемого материала.
Реализация полученных результатов. Результаты исследований
апробированы в условиях кафедры «Технология машиностроения» ВИ(ф)
ЮРГТУ (НПИ). На их основе разработана опытно-промышленная
технология изготовления толкателя клапана двойного тележки натяжения
гусениц трактора Т-130М. Опытная партия деталей успешно прошла
испытания в производственных условиях на предприятиях ГУЛ Аксайское
ДРСУ г. Аксай, ВСЦМ (Волгодонской специализированный центр
механизации) «РосдорНИИ» г. Волгодонск, ОАО «Порт-Кавказ»
г. Волгодонск.
Достоверность и обоснованность полученных результатов
основаны на применении при проведении теоретических и
экспериментальных исследований фундаментальных положений теории
. пластичности; сравнении данных расчетов, полученных с помощью
компьютерной техники, с данными экспериментов и апробации в условиях
производства; соответствии полученных научных и практических
результатов теоретическим и прикладным основам порошковой
* металлургии.
Апробация результатов диссертации. Диссертация обсуждалась на кафедрах «Технология машиностроения» Волгодонского института «Материаловедение и технологии материалов» Южно-Российского государственного технического университета.
По теме диссертации опубликовано 5 работ, из них 4 в материалах международных, всероссийских и межвузовских конференций, 1 работа выполнена единолично. По материалам работы получен патент на изобретение РФ. Общий их объем составляет 0,8 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, приложений. Работа выполнена на 136 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 99 источников. Общий объем работы - 148 страниц.
