1. Соколов Н.А. Литье в оболочковые формы. М.: Машиностроение, 1976.
2. Куликов В.Ю., Щербакова Е.П., Ковалёва Т.В. Управление газопроницаемостью дисперсных материалов // Мат. VII Междунар. науч.-практ. конф. «Moderni vymozenosti vedy – 2011» (27 января – 5 февраля 2011 г.). Прага, 2011. С. 5-8.
3. Исагулов А.З., Куликов В.Ю., Щербакова Е.П., Ковалева Т.В. Способ определения реологических свойств песчано-смоляных смесей // Тр. Междунар. науч. конф. «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан-2030» (23-24 марта 2011 г.). Караганда, 2011. Ч. 2. С. 333-335.
Пластическая деформация является эффективным средством формирования структуры и свойств металлов. Основные закономерности формирования структуры в процессе пластической деформации определяются исходным структурным состоянием материала, температурно-скоростными условиями деформирования, а также геометрией канала инструмента.
Геометрия канала инструмента играет определяющую роль в формировании структуры и свойств материалов. Влияние процесса деформации наиболее эффективно, если геометрические характеристики рабочего пространства инструмента обеспечивают однородность напряженного и деформированного состояний по всему объему изделия. Кроме того, процесс деформации должен удовлетворять технологическим требованиям, обеспечивать экономическую эффективность и быть ориентирован на существующее оборудование. Одним из процессов, где достигается высокая равномерность деформации и реализуется схема простого сдвига, является процесс равноканального углового прессования (РКУП) [1].
Процесс РКУП заключается в неоднократном продавливании заготовки в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающимися обычно под углом 90° (угол варьируется в пределах от 90º до 158° [2]). Для РКУП интенсивность деформирования, в основном, определяет угол стыка каналов матрицы 2θ. Именно от него зависят основные параметры исследуемого процесса: напряженно-деформированное состояние (НДС) материала, усилие прессования, величина интенсивности накопленных деформаций.
В связи с этим было решено установить оптимальное значение 2θ экспериментальной оснастки путем моделирования процесса РКУП в программном комплексе DEFORM-3D, таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение НДС по всему объему заготовки.
Исходя из диапазона применяемых значений угла 2θ, решено исследовать углы 115º, 125º и 135º. Данные значения угла 2θ обеспечивают лучшую проработку структуры металла при меньшем количестве производимых проходов.
Были разработаны виртуальные модели матриц с приведенными углами. В качестве прессуемого образца использовалась стальная заготовка длиной 80 мм с квадратным поперечным сечением 15х15 мм. При этом выбор сечения и длины заготовки осуществлялся из технологических возможностей оборудования для РКУП, находящегося в лаборатории РГП КГИУ, а также с целью обеспечения возможности проведения механических испытаний после осуществления всех процессов термической обработки и прессования в реальных условиях.
Длина входного участка составила 100 мм с целью надежного удержания заготовки в начальный период прессования, а также недопущения возникновения несоосности пуансона и заготовки в процессе деформирования. Выходной участок канала матрицы составил 60 мм, что позволит снизить усилие прессования и сократить расход энергии за счет снижения силы трения. Сопряжение каналов матрицы было принято равным 2 мм во избежание образования мертвых зон и сокращения отхода металла в процессе деформации.
Материал деформируемого образца – сталь 60. Это обусловлено тем, что в подавляющем большинстве исследований, из-за сложности проведения деформации, выбираются относительно пластичные металлы (Сu, Al, Ni) и их сплавы, а такому широко распространенному и сравнительно дешевому материалу, как сталь, внимания уделяется очень мало.
Так как углеродистая сталь 60 обладает высокой твердостью и не имеет возможности деформироваться в холодном состоянии, во избежание поломки инструмента прессования, в целях экономии электроэнергии и увеличения пластичности материала сталь необходимо нагревать до максимально возможной температуры, не превышающей порога начала процесса рекристаллизации. Производилось прессование заготовки, нагретой до температуры t=580 ºС, чтобы сохранить предварительно полученную, при помощи термической обработки, мелкозернистую структуру металла.
Результаты распределения эквивалентных напряжений σэкв, полученных в результате моделирования процесса прессования заготовок в равноканальных угловых матрицах с различными углами, представлены на рисунке 1.
Анализ распределения эквивалентных напряжений производили в очаге деформации только в данный момент времени, т.е. накопление напряжений не учитывалось. Эквивалентное напряжение σэкв при РКУП с различными углами пересечения каналов матрицы достигает одинакового значения 326 МПа. При этом наибольшие значения эквивалентных напряжений возникают в области центрированного веера. Однако в
