Аннотация
Одной из главных задач современной промышленности является повышение эффективности производства, а также качества выпускаемой продукции. В связи с этим необходимо разрабатывать технологии обработки металлических материалов, позволяющие получить высокий уровень механических свойств. Поэтому рассмотрен процесс асимметричной прокатки алюминиевых сплавов. Проводился анализ закономерностей процесса прокатки алюминиевых сплавов для определения рациональных параметров, которые обеспечат требуемую градиентную структуру, на основе компьютерного моделирования в программных комплексах Deform 2D/3D, Qform2D/3D. Проверка результатов компьютерного моделирования осуществлялась на стане дуо 400 асимметричной прокатки лаборатории «Механика градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева» ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова». В качестве исходных заготовок для асимметричной прокатки были использованы образцы алюминиевого сплава Д16. Проведена сравнительная оценка результатов компьютерного моделирования и данных, полученных экспериментальным путем. Показаны преимущества асимметричного деформирования перед симметричным процессом, в том числе заключающиеся в возможности существенного снижения усилия прокатки и регулирования прочностных характеристик и технологической пластичности в зависимости от отношения скоростей рабочих валков и степени обжатия. Приведены результаты испытаний на твёрдость методом Бринелля.
Ключевые слова:
Асимметричная прокатка, алюминиевый сплав, интенсивность деформации, компьютерное моделирование, прочность, пластичность.
1. Влияние особенностей формирования градиентной структуры при интенсивной пластической деформации сплавов с различными типами кристаллической решётки / Г.И. Рааб, И.С. Кодиров, Г.Н. Алешин, А.Г. Рааб, Н.К. Ценев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2019. № 17 (1). С. 64-75.
2. Рааб Г.И. Перспективы использования методов интенсивной пластической деформации для получения высокопрочных металлических материалов в промышленных масштабах // Сборник материалов IV международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». М.: ИМЕТ РАН, 2011. С. 205-206.
3. Valiev R.Z., Langdon T.G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement // Progress in Materials Science. 2006. V. 51. P. 881-981.
4. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Свердлик М.К. Развитие теории и технологии процесса асимметричной тонколистовой прокатки как метода интенсивной пластической деформации: монография. Магнитогорск: ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2017. 151 с.
5. Ma C., Hou L., Zhang J., Zhuang L. Microstructures and properties of asymmetrical rolled 7050 Al alloy plate with bending behavior optimization // Mater. Sci. Eng. A. 2016. 657. Р. 322-330.
6. Kraner J., Fajfar P., Palkowski H., Kugler G., Godec M., Paulin I. Microstructure and Texture Evolution with Relation to Mechanical Properties of Compared Symmetrically and Asymmetrically Cold Rolled Aluminum Alloy // Metals . 2020. 10(2), 156. р. 1-14.
7. Компьютерное моделирование новых методов интенсивной пластической деформации металлов и сплавов: монография / А.М. Песин, Д.О. Пустовойтов, Р.К. Вафин, Т.В. Швеева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2019. 146 с.
8. Pustovoytov D., Pesin A., Tandon P. Asymmetric (Hot, Warm,Cold, Cryo) Rolling of Light Alloys: A Review // Metals 2021. 11 (956). Р. 1-46.
9. Pesin A.M. Scientific school of asymmetric rolling in Magnitogorsk // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 5 (45). С. 23-28.
10. Моделирование сдвиговых деформаций в предельном случае асимметричной тонколистовой прокатки / Д.О. Пустовойтов, А.М. Песин, А.А. Перехожих, М.К. Свердлик // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2013. № 1 (41). С. 65-68.
11. Песин А.М., Пустовойтов Д.О., Локотунина Н.М. Оценка поврежденности металла при асимметричной тонколистовой прокатке алюминиевого сплава 5083 // Качество в обработке материалов. 2015. № 2. С. 63-67.
12. Асимметричная прокатка листов и лент: история и перспективы развития / А.М. Песин, Д.О. Пустовойтов, О.Д. Бирюкова, А.Е. Кожемякина // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2020. Т. 20. № 3. С. 81-96.
13. Возможности стана 400 асимметричной прокатки и роботизированного комплекса KUKA 160 / А.М. Песин, Д.О. Пустовойтов, М.П. Барышников, О.Д. Бирюкова, А.Е. Кожемякина, Л.В. Носов, Д.В. Грачев // Механическое оборудование металлургических заводов. 2021. № 1 (16). С. 9-13.
14. Pesin, A., Pustovoytov D., Biryukova O., Kozhemyakina A., Pivovarova K. Producing brass narrow strips with an ultrafine-grained structure by asymmetric rolling // METAL 2021. 30th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials, 2021. р. 306-311.
15. Pustovoitov D., Pesin A., Biryukova O. Finite element analysis of strain gradients in aluminium alloy sheets processed by asymmetric rolling // Procedia Manufacturing. 2018. p. 129-136. Pesin A.M., Pustovoytov D.O., Sverdlik M.K. Mathematical modeling of grain evolution with asymmetric rolling of pure aluminum and alloy 7075 // Bulletin of Magnitogorsk State Technical University. 2015. №4. P. 81-87.