Введение к работе
В работе решается проблема создания научно-исследовательского оборудования для исследования влияния таких условий деформирования, как частота, амплитуда, степень деформации, число проходов при деформировании на свойства материалов, подвергнутых процессу обработки металлов давлением - вибромеханическому обжатию на низких частотах, с целью получения прецизионных тонкостенных труб со сложным внутренним профилем с новыми физико-механическими свойствами.
Актуальность работы обусловлена тем, что современное производство с каждым годом все больше расширяет номенклатуру тонкостенных прецизионных труб со все более высокими требованиями к их качеству.
Используемые в производстве методы, которыми в настоящее время можно получать сложные профили с высокой чистотой поверхности энергоемкие, материалоемкие и используют обычно экологически вредные вещества. Причем свойства материалов труб, полученных разными способами, различны, например, при гидропрессовании происходит "залечивание" внутренних дефектов материала, а при радиальной ковке может обеспечиваться высокая прочность. В настоящее время появился новый процесс обработки материалов давлением - вибромеханическое обжатие, который, возможно, позволит совместить преимущества процессов гидропрессования и радиальной ковки. Поэтому знание влияния на механические свойства условий деформирования, возможно, позволит формировать профили с требуемым уровнем механических свойств.
Работа посвящена созданию оборудования и методик для исследования влияния условий деформирования на механические свойства материалов. Предложена установка, реализующая процесс виб-
- * -
ромеханического обжатия и позволяющая проводить исследования влияния условий деформирования на механические свойства материалов. Проведены эксперименты по определению зависимости механических свойств металлов от различных условий деформирования при вибромеханическом обжатии.
Работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением п. 1.5.1.7 по Программе фундаментальных исследований РАН "Новые неорганические вещества и материалы" (номер государственной регистрации 01940001196).
Цель работы - создание оборудования и методик для исследования свойств материалов в процессе и после вибромеханического обжатия.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
-
Исследование зависимости механических свойств материала ст способов деформирования;
-
Создание установки, реализующей процесс вибромеханического обжатия на низких частотах о возможностью регулирования следующих параметров: частоты вибромеханического обжатия; амплитуды колебания цангового деформирующего элемента; закона наг-ружения деформируемого материала; степени деформации материала образца; скорости деформирования;
-
Создание методик проведения эксперимента по определению удельной работы деформации и влияния условий нагружения на механические свойства материалов, т.е. определение зависимостей предела прочности, предела текучести, относительного сужения, относительного удлинения, твердости обработанного материала от частоты и амплитуды вибромеханической обработки, степени деформации материала заготовки и числа проходоз при обработке;
-
Проведение экспериментов по разработанной методике и
выявление зависимостей механических свойств от условий деформирования.
Научная новизна работы подтверждается следующими результатами:
-
Созданная установка впервые реализует процесс вибромеханического обжатия на низких частотах (единицы - десятки Гц) с использованием электрогидравлического источника колебаний и цангового деформирующего элемента, отличается тем, что она позволяет проводить исследования по изучению влияния частоты вибромеханической обработки, амплитуды колебаний, закона нагруже-ния обрабатываемого материала, степени деформации и скорости деформирования на свойства обрабатываемых материалов. Установка защищена двумя патентами ГО;
-
Выявлены неизвестные ранее зависимости механических свойств черных и цветных металлов после процесса вибромеханического обжатия, в том числе от.частоты и амплитуды деформирования;
-
Предложена новая методика проведения эксперимента по определению удельной работы деформирования при вибромеханическом обжатии, а также изучению зависимости механических свойств от частоты и амплитуды вибромеханической обработки, степени деформации и числа проходов при деформировании.
Практическая значимость работы заключается в том, что предложенная низкочастотная установка для исследования влияния условий деформирования на свойства материалов, реализующая процесс вибромеханического обжатия, а также методика для исследования влияния условий деформирования на механические свойства обрабатываемого материала позволяют определить зависимости предела прочности, предела текучести, относительного сужения, от-
носительного удлинения, твердости от частоты, амплитуды вибромеханической обработки, степени деформации и числа проходов при деформировании. Знание вышеуказанных зависимостей позволяет получать виоромеханическим обжатием высокоточные тонкостенные трубные изделия с новыми физико-механическими свойствами, которое невозможно получить без термической обработки при других способах формирования профилей. На защиту выносятся:
-
Низкочастотная установка для реализации процесса вибро-механической обработки;
-
Методики определения удельной работы деформации и влияния условий деформирования на механические свойства материалов;
-
Экспериментальная апробация разработанной установки и предложенных методик.
Публикации по теме и личный вклад автора
Основные научные результаты диссертации опубликованы в 13-ти печатных работах, в том числе в описаниях двух патентов на изобретения.
Опубликованные материалы получили апробацию на следующих конференциях: на второй Российской университетско-академическои научно-практической конференции, Ижевск, 1995; третьей Российской университетско - академической научно-практической конференции, Ижевск, 1997; Международной научно-практической конференции "Проблемы системного обеспечения качества продукции промышленности", Ижевск, 1997, и на научных семинарах в Институте прикладной механики УрО РАН.
Личный вклад автора заключается в создании установки, реализующей процесс вибромеханического обжатия на низких частотах [1,2], и разработке методик проведения экспериментов с целью
определения влияния условий деформирования на механические свойства материалов и удельной работы деформации, экспериментальной апробации разработанной установки и предложенных методик.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 77 наименовании и приложений. Общий объем диссертации составляет 148 страниц, в т.ч. 40 рисунков.
Похожие диссертации на Низкочастотная вибромеханическая установка для исследования влияния условий деформирования на свойства материалов
