Анотація до роботи:

Орлов Д.В. Розвинення теорії і розробка технології гвинтового пресування титану і міді. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2003.

Дисертація присвячена розвиненню теорії і розробці технології гвинтового пресування титану і міді.

У роботі показано, що при гвинтовому пресуванні швидкість течії металу в основному складається з двох компонентів: перший відповідає траєкторіям, що описують матеріальні точки, «вморожені» у поперечний переріз, що рухається по гвинтовому каналі, другий – рухові матеріальних точок всередині контуру поперечного перерізу. Це призводить до того, що на вході і виході з осередку деформації є дві зони інтенсивної деформації і, між ними, – зона щодо малої деформації. Отримано співвідношення для визначення величини і розподілу накопиченої матеріалом деформації й енергосилових параметрів процесу, що враховують зазначені вище особливості течії металу. Теоретично і експериментально показано, що рух матеріальних точок всередині контуру поперечного перерізу призводить до вирівнювання деформації за перетином заготівки. Визначено основні керуючі параметри гвинтового пресування: відношення мінімального до максимального розмірів поперечного перерізу; кут нахилу гвинтової лінії до осі пресування; протитиск; довжина ділянки гвинтової матриці, що калібрує. Вивчено характер їхнього впливу на показники якості заготівок.

На основі отриманих співвідношень розроблена програма для ПЕОМ «Twist extrusion», що дозволяє розрахувати основні параметри процесу гвинтового пресування. Розроблено технологічне оснащення, технологія гвинтового пресування і основи технології накопичення великих ступенів деформації у заготівках міді марок М0 і М1 і титану марки ВТ1-0. Отримано об'ємні зразки міді марок М0 і М1 і титану марки ВТ1-0 з підвищеними механічними властивостями (сполучення високої міцності і пластичності), що може бути пояснено сформованою в них ультрадрібнозернистою структурою.

У виконаній роботі гвинтове пресування одержало теоретичний і експериментальний розвиток як спосіб накопичення великих ступенів пластичних деформацій, що забезпечують формування комплексу підвищених механічних властивостей (сполучення високої міцності з високою пластичністю), що може бути пояснено сформованою в них ультрадрібнозернистою структурою.

1. Вперше показано, що при гвинтовому пресуванні швидкість течії металу в основному складається з двох компонентів: перший відповідає траєкторіям, що описують матеріальні точки, «вморожені» у поперечний переріз, який рухається по гвинтовому каналі, другий – рухові матеріальних точок всередині контуру поперечного перерізу. При цьому на вході і виході з осередку деформації є дві зони інтенсивної деформації.

2. Вперше отримані співвідношення для визначення величини і розподілу накопиченої матеріалом деформації й енергосилових параметрів процесу, що враховують зазначені вище особливості течії металу. Теоретично й експериментально показано, що рух матеріальних точок всередині контуру поперечного перерізу призводить до вирівнювання деформації за перетином заготівки.

3. Визначені основні керуючі параметри гвинтового пресування: кут нахилу гвинтової лінії до осі пресування; відношення мінімального до максимального розмірів поперечного перерізу; протитиск; довжина ділянки гвинтової матриці, що калібрує. Вперше вивчений характер їхнього впливу на показники якості заготівок.

Кут нахилу гвинтової лінії до осі пресування: в основному впливає на ступінь деформації за прохід (чим він більше, тим деформація більша), на тиск пресування (при фіксованому куті повороту вихідного перетину щодо вхідного для заданого перетину є мінімум тиску). Раціонально приймати кути b»60 для пресування міді і b»45 – титану.

Показано, що відношення мінімального до максимального розміру поперечного перерізу в основному визначає внески складових течії і ширину зони інтенсивної деформації на вході і виході з осередку деформації. Чим менше це відношення, тим більший внесок першої складової і вужчі ці зони. Раціональні значення цього показника лежать у діапазоні 0,60,8.

Протитиск впливає в основному на пластичність металу, форму заготівки, величину тиску пресування і ширину зон інтенсивної деформації (чим більший рівень протитиску, тим більша пластичність матеріалів які деформуються, краще заповнення каналу металом і вужчі зони інтенсивної деформації). Доцільніше всього забезпечувати протитиск порядку (1,52)s_s матеріалу що деформується.

Довжина калібруючої ділянки гвинтової матриці, в основному впливає на форму вихідної заготівки і рівень протитиску. Її величина повинна бути не меншою діаметра кола, описаного навколо поперечного перерізу гвинтового каналу.

4. Розроблено програму для ПЕОМ «Twist extrusion», що дозволяє розрахувати основні параметри процесу гвинтового пресування: тиск пресування, інтенсивність швидкості деформації, інтенсивність деформації і мікропористість у будь-якій точці перетину заготівки.

5. Отримане регресійне співвідношення для оцінки інтенсивності деформації за прохід у залежності від основного керуючого параметра гвинтового пресування – кута нахилу гвинтової лінії до осі пресування. Співвідношення застосовне в діапазоні кутів b(2060).

6. Розроблена і досліджена установка для реалізації гвинтового пресування, заснована на схемі прямого пресування в режимі «заготівка за заготівкою».

7. Розроблено технологію гвинтового пресування та основи технології накопичення великих ступенів деформацій, що забезпечують формування комплексу підвищених механічних властивостей (сполучення високої міцності з високою пластичністю), що може бути пояснено утвореною ультрадрібнозернистою структурою у заготівках міді марок М0 і М1 і титану марки ВТ1-0. Отримані об'ємні зразки міді марок М0 і М1 і титану марки ВТ1-0 з комплексом підвищених механічних властивостей (сполучення високої міцності з високою пластичністю), що може бути пояснено сформованою в них ультрадрібнозернистою структурою.

Публікації автора:

1. Винтовое прессование: технологические аспекты / Я.Е. Бейгельзимер, Д.В. Орлов, С.Г. Сынков, А.В. Решетов // Физика и техника высоких давлений, 2002. - Т. 12, № 4. - C.40-46.

2. Бейгельзимер Я.Е., Орлов Д.В., Минаев А.А. Винтовое прессование: механика и приложение // Сучасні проблеми металургії. Наукові вісті. Том 5. Пластична деформація металів, Дніпропетровськ: “Системні технології”. – 2002. - С.304-308

3. Beygelzimer Ya.Y., Orlov D.V. Metal plasticity during the twist extrusion // Defect and Diffusion Forum. V.208-209, 2002. – Pp.311-314;

4. Бейгельзимер Я.Е., Орлов Д.В. Получение ультрамелкокристаллических материалов методом винтового прессования / Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Тематич. зб. наук. пр. Краматорськ, 2002. – С.235-244;

5. Beygelzimer Y., Orlov D. and Varyukhin V. A new severe plastic deformation method: Twist Extrusion // Ultrafine Grained Materials II / Proceed. of TMS Annual Meeting in Seattle, WA. Feb.17-21, 2002. – Рp.297-304;

6. Microstructural evolution of titanium under twist extrusion / Beygelzimer Y, Varyukhin V., Orlov D., Efros B, Stolyarov V., Salimgareyev H. // Ultrafine Grained Materials II / Proceed. of TMS Annual Meeting in Seattle, WA. Feb.17-21, 2002. – Рp.43-46;

7. Особенности формирования ультрамикрокристаллической структуры титана при винтовом прессовании / Я.Е. Бейгельзимер, Б.М. Эфрос, Д.В. Орлов, Заика Т.П., Сынков С.Г. // Физика и техника высоких давлений, 2001. - Т. 11, № 2. - C.25-30;

8. Особенности течения материалов при винтовом прессовании / Бейгельзимер Я.Е., Орлов Д.В., Сынков С.Г., Митьев А.П., Решетов А.В, Прилепо Д., Домарева А.С. / Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. – Краматорськ, 2001. – С.203-208;

9. Бейгельзимер Я.Е., Орлов Д.В. Верхняя оценка величины исчерпания ресурса пластичности металла при прессовании через матрицу с винтовым каналом / Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. – Краматорськ-Слов’янськ, 2000. – С.172-176.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах:

[1] – виконані експериментальні дослідження, їх аналіз і зіставлення з результатами розрахунків, отримано регресивне співвідношення для розрахунку інтенсивності деформацій за цикл гвинтового пресування у залежності від кута нахилу гвинтової лінії до осі пресування в діапазоні кутів b(2060).

[2] – написана програма для розрахунку за співвідношеннями математичної моделі, виконане дослідження особливостей течії металів при ГП.

[3] – розроблена модель накопичення пошкодження матеріалу при ГП, написана програма для розрахунку.

[4] – виконано аналіз літературних джерел, розрахунок ступеня накопиченої деформації матеріалів.

[5] – розроблені співвідношення для визначення енергосилових параметрів і ступеня накопиченої деформації при ГП.

[6] – розроблена методика проведення ГП титанового сплаву ВТ1-0.

[7] – розроблена методика проведення ГП титанового сплаву ВТ1-0, обробка експериментальних даних.

[8] – розроблена методика проведення фізичного моделювання і модельна установка для ГП, обробка експериментальних даних.

[9] – розроблені співвідношення для оцінки величини вичерпання ресурсу пластичності металу при ГП, виконане математичне моделювання.