№ 1 (2016)
ТЕХНОЛОГИЯ
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА В95 В УСЛОВИЯХ ПОЛЗУЧЕСТИ
Аннотация
Выполнено моделирование технологического процесса формообразования панели заданной геометрии из сплава В95очТ2, включающего в себя: пластическое деформирование в диапазоне скоростей от 10-5 до 10-2 с-1 при нормальной (20 °C) температуре, температуре искусственного старения (165 °C) и при температуре отжига (420 °C), с последующей термообработкой по режиму Т2 в соответствие с производственной инструкцией ПИ 1.2.699-2007. Экспериментально установлено влияние параметров процесса (температуры и скорости деформирования) на усталостную долговечность. Показано, что для сплава В95очТ2 сопротивление усталостному разрушению не уменьшается после предварительного деформирования при температуре отжига.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):6-15
6-15
СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЛАЗЕРНО-КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ ПО КРИТЕРИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
Проведено исследование лазерно-кислородной резки листов низкоуглеродистой стали газоразрядным СО2-лазером и иттербиевым волоконным лазером с длиной волны излучения 10.6 мкм и 1.07 мкм соответственно. Выполнена экспериментальная оптимизация лазерной резки по критерию минимальной шероховатости поверхности реза. Показано, что бороздчатая структура боковой поверхности реза не однородна и имеет характерные особенности в верхней и нижней части образцов. Получено, что лазерно-кислородная резка низкоуглеродистой стали СО2-лазером обладает лучшим качеством поверхности образца после обработки по сравнению с резкой иттербиевым волоконным лазером. Установлено что лазерная резка низкоуглеродистой стали соответствует 4-6 классу шероховатости. Получено, что с ростом толщины разрезаемого листа, величина шероховатости изменяется по закону Rz=1.15t+6.5 для резки СО2-лазером и Rz=3.7t+3.8 для резки иттербиевым волоконным лазером.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):16-21
16-21
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КАНАЛА РЕЗА ПРИ ТОНКОСТРУЙНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
В работе рассматриваются особенности формирования канала реза биметаллической композиции «сталь Ст3 + алюминий А5М» при тонкоструйной плазменной резке. Выявлено, что механизм формирования канала реза определяется как выбором технологической схемы раскроя композиции, так и назначением лобовой стороны реза. Показано, что различный характер геометрии реза на участках биметалла определяется теплофизическими свойствами материалов композиции, и в первую очередь, температурой его плавления. Так, при раскрое пакета со стороны низкоуглеродистой стали на участке алюминия формируется поднутрение, заполненное элементами расплава стали. Это объясняется как существенной разницей в температурах плавления стали и алюминия, так и ослаблением газодинамических потоков в канале реза, ответственных за удаление продуктов расплава. При смене лобовой стороны раскроя со стали на алюминий наблюдается осаждение продуктов расплава алюминия в канале реза, что объясняется его высокой кинематической вязкостью. Установлено образование зоны термического влияния на участке низкоуглеродистой стали размером до 300 мкм.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):22-30
22-30
ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА С УЧЕТОМ ТОЧНОСТИ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Аннотация
Рассматривается решение задачи по обеспечению на этапе проектирования минимальной массы тяжелого многоцелевого станка при заданной точности и производительности механической обработки. Показано, что на этапе моделирования несущей системы станка для типовых условий эксплуатации масса несущей системы в результате оптимизации на 35 % меньше его производственного варианта. В процессе оптимизации основным является ограничение на перемещение шпинделя в направлении действия максимальной составляющей силы резания. Для решения задачи используется совместная работа методов оптимизации и метода конечных элементов. На этапе расчета отдельной несущей конструкции с целью формирования реальной геометрии для стойки получено, что крутильная жесткость новой стойки выше, так как угол поворота оптимальной стойки меньше, чем стойки производственного варианта - 0,0778 рад и 0,1495 рад соответственно. При расчете паллеты, входящей в состав тяжелого поворотно-подвижного стола, ее масса уменьшается на 35,5 % по сравнению с производственным вариантом.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):31-41
31-41
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРОЕНИЯ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ TI И NB ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ
Аннотация
Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа исследованы порошки с массовым соотношением 60 % Ti и 40% Nb после механической активации в планетарной мельнице АГО-2С. Порошки перемешивались в течение 10, 15 и 20 мин. Частицы Ti и Nb в процессе перемешивания и интенсивной пластической деформации объединялись в агломераты размером от 10 до 30 мкм. Внутри агломератов Ti и Nb распределялись равномерно. По мере увеличения времени активации количество растворенного в титане ниобия росло, достигая при 20 минутах состава Ti37Nb. При этом из фаз исходных компонентов сформировалась β-фаза - твердый раствор замещения Ti и Nb. С увеличением времени активации доля β-фазы возрастала. Во всем интервале времени обработки в сплаве сохранялся α-Ti. В заключение показано, что форма и гранулометрический состав полученного порошка сплава Ti-Nb, его фазовый состав с равномерным распределением компонентов позволят использовать его в аддитивной технологии селективного лазерного спекания.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):42-51
42-51
ВЛИЯНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ МЕГАПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ 09Г2С
Аннотация
Проведено исследование влияния комбинированной мегапластической деформации методами равноканального углового прессования (РКУП) при 450 °С и всесторонней ковки (ВК) с суммарной степенью деформации 60 % на структуру и механические свойства ферритно-перлитной стали 09Г2С. Показано, что комбинированная мегапластическая деформация обусловила получение ультрамелкозернистой структуры со средним размером зерен феррита 3,8 мкм, перлита 2,8 мкм с пластинчато-зернистой морфологией перлитных колоний со средней толщиной пластинок цементита и свободных карбидов менее первых десятков нанометров. Полученная структура обусловила повышение предела текучести по сравнению с исходной крупнозернистой структурой на 44 %, предела прочности - на 32 %. Наблюдается рост пластичности в 3,5 раза по сравнению со значением, полученным для стали в состоянии после РКУП. Результаты показывают возможность применения комбинированной обработки РКУП+ВК в качестве технологии изготовления заготовок сложной формы с повышенными прочностными свойствами и достаточным сохранением пластичности за счет создания ультрамелкозернистой структуры с наноразмерными карбидами.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):52-59
52-59
ВЛИЯНИЕ НОРМАЛИЗАЦИИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНОТЕРМИТНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЛЬСОВ
Аннотация
Рассматриваются вопросы повышения качества сварных соединений рельсов, полученных алюминотермитной сваркой. Приведен анализ причин выхода из строя алюминотермитных сварных соединений рельсов. Изложены результаты экспериментального исследования влияния нормализации на твердость и структуру металла головки сварных соединений рельсов. Установлено, что без термической обработки сварных швов рельсов в зоне сплавления сварного шва и металла рельса наблюдается резкое увеличение твердости с 24 до 38 HRC, что подтверждается микроструктурным анализом разницей в зернистости металла в зонах сварного шва и термического влияния. В зоне сварного шва металл имеет игольчатую дендритную структуру, в зоне термического влияния - крупнозернистую структуру. Вследствие неоднородности структуры сварного соединения вероятность возникновения трещин на границе сплавления сварного шва и металла очень высока. Установлено, что нормализация алюминотермитных сварных соединений головки рельсов при температурах 850…900 °С обеспечивает формирование ферритно-перлитной структуры в зоне сварного шва. В зоне термического влияния (за границей сплавления) образуется мелкозернистая структура металла с твердостью, близкой к твердости основного рельса, что является следствием устранения вредного влияния перегрева металла при сварке. Отмечено, что термообработка сварных соединений головки рельсов мало изменяет механические свойства, в частности твердость, в зоне сварного шва. Но, при этом в зоне термического влияния наблюдается значительное уменьшение твердости на 8...10 HRC после проведения нормализации. Обосновано применение нормализации алюминотермитных сварных соединений рельсов для уменьшения вероятности появления хрупкого разрушения в зоне термического влияния при эксплуатации бесстыкового пути.
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2016;(1):60-66
60-66