Институт физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Б. И. Каменецкий, ведущий научный сотрудник лаборатории прочности

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия

Ю. Н. Логинов, профессор кафедры обработки металлов давлением, эл. почта: j.n.loginov@urfu.ru

Представлен анализ схемы деформации малопластичных материалов, включающей угловое прессование плоской заготовки из круглого слитка и последующую листовую прокатку. В отличие от равноканального углового прессования в качестве заготовки предложен слиток круглого сечения с преобразованием его формы в заготовку прямоугольного сечения меньшей площади. Разработаны граничные условия для постановки краевой задачи. Методом конечных элементов выполнены расчеты деформированного состояния. В том числе рассчитаны степень деформации сдвига и компоненты тензора деформаций. Выявлено, что в такой схеме нагружения существуют два вида деформаций: один вид обусловлен изменением площади поперечного сечения с большей величины на меньшую, а второй связан с дополнительными сдвигами, которые предопределены изменением направления перемещения металла внутри контейнера. Это позволяет получить высокий уровень степени деформации в целом. Выявлено, что степень деформации, рассчитанная конечно-элементным моделированием, оказывается ниже, чем рассчитанная при инженерном подходе, что объяснено влиянием жестких зон. Выполнены эксперименты по прессованию магния в литом состоянии, обладающего низкими пластическими свойствами, выявленными в опытах на осадку. Применение схемы углового прессования позволило достичь уровня относительных деформаций 96 %, что соответствует коэффициенту вытяжки при прокатке 17. Удельные давления на пуансоне при прессовании составляли 1200–1300 МПа, а усилие пресса — 1670–1800 кН. Повышение пластичности деформируемого материала объяснено прохождением процессов возврата и рекристаллизации непосредственно во время формоизменения, что обусловлено высоким уровнем деформации. Разработанная схема деформации магния не требует применения нагрева для получения листов толщиной до 10 мкм.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке постановления № 211 Правительства Российской Федерации, контракт № 02.A03.21.0006, и в рамках государственного задания по теме «Давление» № АААА-А18-118020190104-3 и проекту №18-10-2-24 Программы УрО РАН.

1. Kamenetskii B. I., Loginov Y. N., Kruglikov N. A. Possibilities of a new cold upsetting method for increasing magnesium plastification // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2017. Vol. 58, Iss. 2. P. 124–129.
2. Yang M., Liu Y., Zhang Z., Sun B. Influence of hot-extrusion on microstructure and mechanical properties of AM50 magnesium alloy // Jinshu Rechuli/Heat Treatment of Metals. 2015. Vol. 40, Iss. 12. P. 114–116.
3. Skiba J., Pachla W., Mazur A., Przybysz S., Kulczyk M., Przybysz M., Wróblewska M. Press for hydrostatic extrusion with back-pressure and the properties of thus extruded materials // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214, Iss. 1. P. 67–74.
4. Kamenetskii B. I., Loginov Y. N. Study of Hydroextrusion Method Without Mandrel for Medium-Carbon Steel Thick-Walled Tubes // Metallurgist. 2017. Vol. 60, Iss. 9-10. P. 952–960.
5. Дерябин А. Ю., Каргин В. Р. Влияние метода прессования на структуру и свойства крупногабаритных круглых прутков из сплава L168 // Металлургия машиностроения. 2016. № 4. С. 48–49.
6. Yang Q., Jiang B., Dai J., Li R., Pan F. Mechanical properties and anisotropy of AZ31 alloy sheet processed by flat extrusion container // Journal of Materials Research. 2013. Vol. 28, Iss. 9. P. 1148–1154.
7. Zhang Li., Chen W., Zhang W., Wang W., Wang E. Microstructure and mechanical properties of thin ZK61 magnesium alloy sheets by extrusion and multi-pass rolling with lowered temperature // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 237. P. 65–74.
8. Liu Q., Feng Q., Hu L. Transitional surface modeling of flat extrusion container. Jixie Gongcheng Xuebao/Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2007. Vol. 43, Iss. 11. P. 183–188.
9. Chen Y.-A., Liu H., Gao G.-T., Fang D., Jin L., Jiang Y. Microstructure, texture and mechanical properties of Mg – Sn – Zn alloy sheets processed by extrusion and hot rolling // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 727. P. 196–203.
10. Логинов Ю. Н., Буркин С. П. Оценка неравномерности деформаций и давлений при угловом прессовании // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. № 3. С. 29–34.
11. He Y., Pan Q., Qin Y., Liu X., Li W. Microstructure and mechanical properties of ultrafine grain ZK60 alloy processed by equal channel angular pressing // Journal of Materials Science. 2010. Vol. 45, Iss. 6. P. 1655–1662.
12. Antonova O. V., Volkov A. Y., Kamenetskii B. I., Komkova D. A. Microstructure and mechanical properties of thin magnesium plates and foils obtained by lateral extrusion and rolling at room temperature // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 651. P. 8–17.
13. Полищук Е. Г., Жиров Д. С., Вайсбурд Р. А. Система расчета пластического деформирования РАПИД // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. № 8. С. 16–19.
14. Комкова Д. А., Волков А. Ю. Температурная аномалия прочностных свойств в деформированной магниевой фольге // Металловедение и термическая обработка металлов. 2017. № 12 (750). С. 11–17.