ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА «ПРОКАТКА — РАВНОКАНАЛЬНОЕ УГЛОВОЕ ПРЕССОВАНИЕ»

Введение. Статья посвящена исследованию энергосиловых параметров совмещенного процесса «прокатка — равноканальное угловое прессование (РКУ)». Цель работы — определение возникающих усилий прокатки и прессования при деформировании совмещенным способом.

Материалы и методы. Был проведен прочностной расчет матрицы и эксперимент по деформированию образцов из алюминия марки AISI 6063. В ходе опытов значения усилий фиксировались с помощью тензометрической станции.

Результаты исследования. Результаты прочностного анализа позволяют утверждать, что данная конструкция матрицы пригодна для создания экспериментальной установки совмещенного процесса «прокатка — РКУ-прессование», поскольку рассчитанного запаса прочности вполне достаточно для реализации прессования на предельных  условиях. Усилия прокатки на  всех этапах деформирования превышают соответствующие усилия прессования, что является необходимым условием совмещенного процесса.

Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании экспериментальных установок, реализующих исследуемый совмещенный процесс. При этом тензометрический метод исследования прочностных характеристик пригоден и при использовании калиброванных валков.

1. Jahedi, M. High-Pressure Double Torsion as a Severe Plastic Deformation Process: Experimental Procedure and Finite Element Modeling / M. Jahedi, M. Knezevic, M.-H. Paydar // Journal of Materials Engineering and Performance. — 2015. — Vol. 24, iss. 4. — P. 1471–1482.

2. Straska, J. Evolution of microstructure and hardness in AZ31 alloy processed by high pressure torsion / J. Straska [et al.] // Materials Science and Engineering: A. — 2015. — Vol. 625. — P. 98–106.

3. Alhamidi, A. Grain refinement and high strain rate superplasticity in aluminium 2024 alloy processed by high-pressure torsion / A. Alhamidi, Z. Horita // Materials Science and Engineering: A. — 2015. — Vol. 622. — P. 139–145.

4. Valiev, R.-Z. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement / R.- Z. Valiev, T.-G. Langdon // Progress in Materials Science. —2006. — Vol. 51. — P. 881–981.

5. Microstructure and mechanical properties of Al-7075 alloy processed by equal channel angular pressing combined with aging treatment / M.-H. Shaeri [et al.] // Materials & Design. — 2014. — Vol. 57. — P. 250–257.

6. Effect of route on tensile anisotropy in equal channel angular pressing / X. Zhang [et al.] // Materials Science and Engineering: A. — 2016. — Vol. 676. — P. 65–72.

7. Microstructure and tensile properties of Cu-Al alloys processed by ECAP and rolling at cryogenic temperature / W. Wei [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. — 2016. — Vol. 678. — P. 506–510.

8. Microstructural, texture, plastic anisotropy and superplasticity development of ZK60 alloy during equal channel angular extrusion processing / E. Mostaed [et al.] // Metallurgia Italiana. — 2015. — Iss. 11–12. — P. 5–12.

9. Inhomogeneity in strain, microstructure and mechanical properties of AA1050 alloy during twist extrusion / F.-J. Kalahroudi [et al.] // Materials Science and Engineering: A. — 2016. — Vol. 667. — P. 349–357.

10. Finite element analysis of the plastic deformation in tandem process of simple shear extrusion and twist extrusion / J.—G. Kim [et al.] // Materials & Design. — 2015. — Vol. 83. — P. 858–865.

11. Bar Bahadori, S.-R. Comparison of microstructure and mechanical properties of pure copper processed by twist extrusion and equal channel angular Pressing / S.-R. Bar Bahadori, K. Dehghani, S.-A.-A.-A. Mousavi // Materials Letters. — 2015. — Vol. 152. — P. 48–52.

12. Modeling and Characterization of Texture Evolution in Twist Extrusion / M. I. Latypov [et al.] // Metallurgical and Materials Transactions: A. — 2016. — Vol. 47A, iss. 3. — P. 1248–1260.

13. Устройство для обработки металлов давлением : патент 2181314 Рос. Федерация : 7 B21D25/02 / Г. И. Рааб [и др.] ; Уфимский государственный авиационный технический университет. — № 2000115099/02 ; заявл. 09.06.2000 ; опубл. 20.04.2002, Бюл. № 16.

14. Naizabekov, A. B. Change in Copper Microstructure and Mechanical Properties with Deformation in an Equal Channel Stepped Die / A. B. Naizabekov, S. N. Lezhnev, I. E. Volokitina // Metal Science And Heat Treatment. — 2015. — Vol. 57, iss. 5–6. — P. 254–260.

15. Устройство для непрерывного прессования металла : патент 25863 Республика Казахстан : B21J 5/00 / А. Б. Найзабеков, С. Н. Лежнев, Е. А. Панин ; Карагандинский государственный индустриальный университет. — № 2011/0762.1 ; заявл. 02.07.11; опубл. 16.07.12 , Бюл. № 7. — 6 с.

16. Theoretical grounds of the combined «rolling — equal — channel step pressing» process / A. Naizabekov [et al.] // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. — 2016. — Vol. 51, iss. 5. — P. 594–602.

17. Найзабеков, А. Б. Моделирование совмещенного процесса «прокатка — прессование» с использованием равноканальной ступенчатой матрицы / А. Б. Найзабеков, С. Н. Лежнев, Е. А. Панин // Труды Университета. — 2008. — № 3. — С. 16–19.

18. Lezhnev, S. Investigation of the Influence of Geometric and Technological Factors on the Stress — Strain State of Metal in the Implementation of the Combined Rolling —Pressing Process / S. Lezhnev, E. Panin // Advanced Materials Research. — 2014. — Vol. 936. — P. 1918–1924.

19. Evaluation of the effectiveness of the use of horizontal and vertical rolls in the «Rolling — pressing» process on the basis of the stress — strain state studying / S. Lezhnev [et al.] // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. — 2017. — Vol. 179, № 012047. — 5 р.

20. Study of broadening in a combined process «rolling — pressing» using an equal — channel step die / A. Naizabekov [et al.] // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. — 2015. — Vol. 50, iss. 3. — P. 308–313.

21. Lezhnev, S. Research of combined process «Rolling — pressing» influence on the microstructure and mechanical properties of aluminium / S. Lezhnev, E. Panin, I. Volokitina // Advanced Materials Research. — 2013. — Vol. 814. — P. 68–75.

22. Influence of Combined Process «Rolling — pressing» on Microstructure and Mechanical Properties of Copper / A. Naizabekov [et al.] // Procedia Engineering. — 2014. — Vol. 81. — P. 1499–1504.

23. The Role of Preliminary Heat Treatment in the Formation of Ultrafine — Grained Structure in the Implementation of the Combined Process «Rolling — Equal Channel Angular Pressing» / A. Naizabekov [et al.] // Materials Science Forum. — 2016. — Vol. 879. — P. 1093–1098.

24. Система прочностного анализа APM FEM для КОМПАС-3D [Электронный ресурс] / ООО Научно-технический центр «АПМ». — Режим доступа: http://apm.ru/produkti/programmnie_kompleksi/APM_FEM (дата обращения: 14.07.18).

25. Тензометрическая станция ZET 017-T8 [Электронный ресурс] / Предприятие «Электронные технологии и метрологические системы» (компания ZETLAB). — Режим доступа: https://zetlab.com/shop/izmeritelnoeoborudovanie/tenzostantsii/tenzostanciya-zet-017-t8. (дата обращения: 14.07.18).