Анотація до роботи:

Давиденко О.А. Розвиток теорії та технології гідропресування біметалевих складених пруткових заготовок з відносно тонкими та м'якими оболонками. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском. - Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2005.

Дисертація присвячена вирішенню комплексної задачі встановлення параметрів стабільного протікання процесу гідропресування біметалевої заготовки з урахуванням формування зв'язків між її компонентами в процесі деформації.

У роботі теоретично показано й експериментально підтверджено, що при гідропресуванні складеної біметалевої заготовки з м'якою оболонкою для забезпечення стабільного і бездефектного її плину потрібно в загальному випадку прагнути до збільшення коефіцієнтів витяжки, зменшенню кутів матриці, зниженню різниці в міцності компонентів, використанню заготовок з осердями малих і великих відносних діаметрів. Для одержання міцного з'єднання при гідропресуванні біметалу необхідно збільшувати відносний контактний тиск, шорсткість твердої складової і створювати умови вакууму на контактній поверхні складових. Отримані в роботі співвідношення вперше дозволили теоретично встановити параметри стабільного протікання процесу гідропресування біметалевої заготовки з урахуванням формування зв'язків між її компонентами в процесі деформації. Проведені в роботі експерименти підтвердили правильність зроблених теоретичних висновків, а також показали реальну можливість комплексного використання на практиці запропонованих теоретичних залежностей для призначення параметрів процесу гідропресування біметалевих складених заготовок.

На основі результатів дисертаційної роботи розроблено нормативно-технічну документацію на одержання методом гідропресування біметалевих прутків Cu-Nb і біметалевого дроту Cu-FeNi (платиніту). Отримані теоретичні співвідношення дозволили розробити методику призначення параметрів процесу гідропресування біметалів.

В дисертаційній роботі вирішено важливу науково-технічну задачу зі встановлення параметрів стабільного протікання процесу гідропресування біметалевої складеної заготовки з урахуванням процесів формування зв'язків між її компонентами в процесі деформації.

Основні наукові та практичні висновки роботи полягають у наступному.

1. Вперше запропоновано критерій для визначення параметрів стабільного гідропресування компонентів біметалевих складених заготовок, особливістю якого є урахування формування зв'язків між складовими в осередку деформації.

2. Вперше розроблено математичну модель для визначення міцності на зсув з'єднання компонентів біметалевих складених заготовок, що виникає в осередку деформації, яка враховує як механічне зачеплення мікронерівностей складових композита, так і утворення металевих зв'язків між ними. У рамках розробленої моделі отримано співвідношення для визначення площі фактичного контакту компонентів біметалевого прутка в процесі його гідропресування, що враховує геометричне збільшення контактної поверхні, зминання мікровиступів м'якої складової, вихід нового матеріалу на поверхню контакту.

3. Дістала подальший розвиток математична модель процесу гідропресування біметалевих прутків, яка відрізняється від вже відомих тим, що дозволяє розрахувати міцність з'єднання компонентів, необхідну для їхнього пропорційного плину.

4. З аналізу отриманих у роботі співвідношень випливає:

- міцність біметалевого з'єднання залежить в основному від здатності компонентів утворювати спільну площу фактичного контакту;

- для збільшення міцності з'єднання компонентів при гідропресуванні біметалевих складених заготовок з відносно тонкими і м'якими оболонками в загальному випадку необхідно збільшувати відносний контактний тиск в осередку деформації, шорсткість твердої складової і створювати вакуумні умови на контактній поверхні;

- в загальному випадку, більш сприятливі умови для пропорційного плину компонентів при гідропресуванні біметалевих заготовок з м'якими оболонками виникають при збільшенні коефіцієнта витяжки, зменшенні кута матриці, зниженні різниці в міцності компонентів, використанні заготовок з осердями малих і великих відносних діаметрів.

- при кутах конуса матриці 2a=40 (які найбільш часто застосовуються у практиці гідропресування) для забезпечення пропорційного плину гідропресування мідно-сталевих та алюмінієво-сталевих складених заготовок з тонкими оболонками необхідно проводити з коефіцієнтами витяжки m 1,5 та m 2,0, відповідно.

5. Запропонований у розділі 2.1 критерій вказує на те, що при кутах конуса матриці 2a=40 (які найбільш часто застосовуються у практиці гідропресування) і коефіцієнтах витяжки m <1,25 процес гідропресування платинітових заготовок із пропорційним плином шарів неможливий.

6. Результати комплексного розрахунку, який враховує формування зв'язків між складовими біметалу, показали, що для забезпечення пропорційного плину при гідропресуванні платинітових складених заготовок через матриці з кутом конуса 2a=40 необхідно використовувати коефіцієнти витяжки m >2.

7. Металографічні дослідження показали, що застосування гідропресування на початкових стадіях одержання платиніту забезпечує надійне зчеплення оболонки з осердям, правильну і стабільну геометрію біметалу, як у поперечному перерізі, так і по довжині. Величина коефіцієнта різнотовщинності змінюється в межах 0,900,75 (при потрібних 0,30,5).

8. У результаті проведення експериментів по одержанню платиніту з застосуванням методу гідропресування отримані дротові зразки платиніту діаметром 0,5 мм і довжиною понад 50 м із властивостями які цілком відповідають вимогам стандарту (ОСТ 110077-84) і розроблена нормативно-технічна документація на одержання платиніту методом гідропресування (технологічна інструкція 05420497-019.2003).

9. На основі результатів дисертаційної роботи розроблена методика розрахунку параметрів гідропресування біметалевих складених пруткових заготовок, яка може бути використана на практиці при призначенні параметрів гідропресування складених заготовок з тонкими і менш міцними, ніж осердя оболонками; найбільш точні оцінки можуть бути отримані для біметалів, компоненти яких зміцнюються з однаковою інтенсивністю.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних роботах:

1. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е., Коваленко И.М., Белоусов Н.Н., Прудников А.М. Влияние параметров процесса гидропрессования биметаллических составных заготовок на показатели качества готовых прутков // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр. - Краматорськ, 2004.- С. 303-308.

2. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е. Анализ формирования связей в процессе контактного взаимодействия металлов при обработке давлением // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр.- Краматорськ, 2003.- С. 265-268.

3. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е., Дугадко А.Б. Расчет прочности соединения составляющих биметалла при гидропрессовании // Зб. наук. пр. Металургія / Донецьк: ДонНТУ, 2002.- С. 140-145.

4. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е. Устойчивость процесса гидропрессования биметаллической заготовки при установлении связи между ее компонентами // Физика и техника высоких давлений. –2001. -№4. – С. 101-113.

5. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е. Анализ образования связей между составляющими биметалла в процессе пластической деформации // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр.- Краматорськ, 2001.- С. 377-380.

6. Давиденко А.А., Орлов Д.В., Сарры Е.А., Бейгельзимер Я.Е. Прогноз прочности соединения составляющих при гидропрессовании биметаллов // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в машинобудуванні і металургії / Краматорськ-Слов'янськ, 2000.- С. 227-233.

7. Дугадко А.Б., Матросов Н.И., Шевченко Б.А., Сенникова Л.Ф., Бейгельзимер Я.Е., Давиденко А.А. Получение платинита методом гидропрессования // Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні. Зб. наук. пр.- Краматорськ, 2000.- С. 78-81.

8. Бейгельзімер Я.Ю., Давиденко О.А. Визначення площі фактичного контакту компонентів біметалу при гідропресуванні // Труды 5-й Международной научно-технической конференции "Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве". - Харьков, 2002.- С. 352-356.

9. Давиденко А.А., Бейгельзимер Я.Е. Прочность соединения составляющих биметаллических прутковых заготовок, предназначенных для дальнейшего волочения // Труды 1-го Научно-практического семинара «Метизная промышленность XXI века: проблемы и перспективы».- Харцызск, 2001.- С. 50-53.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах:

[1] – розроблені ідеї та методика експериментів, проведені експерименти, зроблено їх аналіз та зіставлення з результатами попередніх особистих теоретичних досліджень.

[2] – у рамках раніше розробленої здобувачем моделі виконаний аналіз впливу керуючих факторів на рівень граничного дотичного напруження при обробці металів тиском.

[3] – складена програма і визначено коефіцієнт витяжки, при якому починають формуватися металеві зв'язки між складовими композита.

[4] – розвинуто модель процесу гідропресування біметалевих прутків, що дозволяє розрахувати міцність з'єднання компонентів, необхідну для їхнього пропорційного плину. При цьому змодельовано поле швидкостей плину компонентів біметалу при гідропресуванні, отримано співвідношення для складових потужності процесу гідропресування, у рамках розробленої моделі проведено всебічний аналіз процесу гідропресування біметалів.

[5] – отримано співвідношення для визначення міцності на зсув з'єднання компонентів біметалевих складених заготовок, що виникає в осередку деформації, яке враховує як механічне зачеплення мікронерівностей складових композита, так і утворення металевих зв’язків між ними.

[6] – проведено аналіз літературних джерел, запропоновано критерій для визначення параметрів стабільного гідропресування компонентів біметалевих складених заготовок особливістю якого є урахування формування зв'язків між складовими в осередку деформації.

[7] – виконано аналіз сучасного стану застосування і виробництва платиніту і його конкурентів за даними науково-технічної літератури, підготовлені рекомендації з вибору режимів гідропресування і термообробки заготовок, проведені експерименти з гідропресування, виявлені найбільш імовірні причини браку продукції.

[8] – отримано загальне співвідношення для визначення відносної площі фактичного контакту та адаптовано його до процесу гідропресування біметалевого прутка.

[9] – проведено аналіз проблеми одержання й обробки тиском пруткових біметалевих заготовок.