Исследование процесса формирования заготовок из пористых материалов на установке вертикального литья и деформации металла

Ланкина С.В.,

Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

The work is aimed at experimental study of deformation processes occurring in the porous material of the billet at formation metalwares in a crystallizer of the apparatus of vertical casting and metal deformation.

Решение многих технических задач связано с созданием новых классов материалов, обладающих высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Одним из перспективных направлений создания подобных классов материалов является разработка технологии и производство пористых металлических и неметаллических материалов, которые в последние десятилетия находят все более широкое применение в авиации, машиностроении и многих других отраслях промышленности. Однако зачастую эти материалы обладают низкими пластическими свойствами и применение традиционных технологий обработки материалов давлением (штамповка, ковка, прокатка и др.) для формирования изделий из них крайне ограничено. В ИМиМ ДВО РАН разработан стенд для получения металлоизделий из труднодеформируемых сплавов – установка вертикального литья и деформации металла (УВЛДМ). Кинематика и принцип работы УВЛДМ позволяют реализовать сложную схему нагружения материала изделия, характеризуемую совместным действием деформаций сдвига и деформаций растяжения-сжатия. Теоретическое описание процессов деформирования заготовок с использованием разработанного инструмента связано с рядом трудностей, которые возникают при задании граничных и начальных условий на поверхностях контакта заготовки и инструмента, а также учетом цикличности процесса. В этой связи возникла необходимость в натурном моделировании данного процесса на экспериментальном стенде УВЛДМ.

В качестве объектов исследования были выбраны три типа трехслойных заготовок, изготовленных из полос свинцово-сурьмяного сплава марки ССу ГОСТ 1292-81, отличающихся своей конструкцией (толщиной, пористостью и компоновкой слоев заготовки). Исследование процесса пластической деформации проводили методом делительных сеток, для этого на поверхность каждого слоя заготовки наносили нормальную сетку базой 10 мм. Моделирование пористости заготовки достигалась изготовлением в исходной полосе отверстий диаметром 5 мм с центрами в узлах каждой из ячеек прямоугольной сетки. На рисунке представлены фотографии одного из типов заготовок до, и после проведения испытаний (цв. вкл. 19. рис.19.2).

При помощи измерений деформации элементов делительных сеток и соответствующих вычислений установлены количественные характеристики местной пластичности в различных точках деформированной поверхности.