Файл: Колпашников А.И. Гидропрессование металлов.pdf

вышают давление в рабочем контейнере (или понижают давление в приемной камере), благодаря чему происхо­ дит истечение металла через отверстие в матрице. В ре­ зультате получают высококачественные изделия из гранулированных материалов. Предварительные экспе­ рименты показывают, что за счет рационального леги­ рования и использования вышеописанной технологии по­ лучения гранулированных полуфабрикатов можно повы­ сить прочность алюминиевых сплавов в термически обработанном состоянии до 85—95 кГ/мм2.

Как известно, эффект упрочнения и улучшения струк­ туры при производстве гранул достигается за счет вы­ сокой скорости охлаждения малых объемов металла, которую невозможно создать при охлаждении слитков, При этом формируется плотная равномерная мелкозер­ нистая структура, кривые переменной растворимости на диаграмме состояния смещаются в сторону увеличения предельной концентрации легирующих элементов, по­ давляются процессы ликвации, что приводит к высо­ кой равномерности распределения легирующих элемен­ тов и примесей.

Существенный недостаток технологии изготовления полуфабрикатов из гранулированных материалов — не­ обходимость и сложность последующей сварки отдель­ ных частиц в монолит. Приэтом необходимо учитывать, что при любом способе невозможно достигнуть полного схватывания всех частиц, т. е. в изделиях, изготовленных из гранул, всегда находятся дефекты в виде расслоений и пор. В прессованных полуфабрикатах этот дефект про­ является в виде значительной шиферности излома про­ дольных образцов и резкого падения свойств поперечных образцов.

На основании приведенного анализа можно сделать и другой важный вывод, что технология производства из­ делий из гранулированных материалов не исчерпывает

полученные из монолитного слитка, скорость кристалли­ зации которого была столь же высока, как и гранул при попадании их в воду.

Однако создать в реальных условиях подобные ско­ рости кристаллизации в металле значительного сечения

за счет интенсивного теплоотвода невозможно, кроме того, неизбежна неравномерность охлаждения перифе­ рийных п центральных слоев.

Агрегатное состояние вещества зависит не только от температуры, но и от давления. Зависимость температу­ ры плавления от давления описывается уравнением Клаиперопа — Клазпуса:

вещества, снижению их подвижности и при достижении критического давления происходит затвердевание жид­ кости. Металл перейдет в твердое состояние при посто­ янной температуре во всех точках, в которых давление превысит критическое значение, т. е. практически про­ изойдет одновременное затвердевание металла во всем объеме, при этом возможна чрезвычайно высокая ско­ рость кристаллизации.

Если при постоянном закритическом давлении произ­ вести охлаждение системы ниже Тпл, то можно получить слиток или готовое изделие при нормальных условиях со структурным состоянием, отвечающим высокой скорости кристаллизации.

Вопросы кристаллизации металлов при высоких и сверхвысоких давлениях мало изучены в настоящее-вре­ мя, однако это направление может стать весьма пер­ спективным в развитии технологии литейного производ­ ства, вытекающим непосредственно из технологии литья под давлением и штамповки жидкого металла.

Проблема надежной сварки отдельных элементов

имеет большее значение и при изготовлении армирован­ ных материалов. Известен ряд способов получения ком­ позиционных материалов, армированных высокопрочны­ ми волокнами, основанными на совместной пластической деформации всех элементов композиции листовой про­ каткой, волочением, осадкой пли взрывом [155].

Из названных процессов профили, в том числе и тру­ бы, молено получать волочением и взрывом, причем в по­ следнем случае получают изделия малой длины и боль­ шого сечения. Волочение имеет следующие недостатки: 1) высокое продольное растягивающее напряжение мо­ жет вызвать разрушение высокопрочных армирующих волокон в процессе деформирования; 2) создаются тя­ желые условия трения на контактных поверхностях, так как армированные материалы высокопрочны; 3) весьма ограничены степени деформации (как частные, так и сум­ марные) .

Основными недостатками способа производства ар­ мированных изделий взрывом являются: 1) большая трудность управления процессом (незначительное откло­ нение от оптимальных технологических параметров при­ водит к разрушению волокон и всего изделия); 2) не­ возможность получения профилей и труб большой длины и небольших сечений; 3) необходимость создания специ­ ализированного обор5г дования.

Весьма перспективным направлением развития тех­ нологии производства армированных изделий типа про­ филен и труб является использование способов гидро­ прессования.

Основными задачами в развитии технологии произ­ водства армированных изделий на современном этапе можно назвать следующие: улучшение качества компо­ зиционных армированных изделий, повышение равно­ мерности распределения механических свойств по длине и сечению, решение проблемы получения армированных профилей различного поперечного сечения, в том числе и труб особенно малого диаметра и большой длины, сни­ жение трудоемкости процесса с одновременным повыше­ нием выхода годного.

Для решения поставленных задач методом совмест­ ной пластической деформации необходимо создать наи­ более благоприятную схему напряженно-деформирован­ ного состояния во всех зонах очага деформации и на всех

її проваривали торцы для герметизации заготовки. В под­ готовленную таким образом заготовку вводили иглу 3 ди­ аметром 10 мм и длиной ПО мм. Заготовку с иглой по­ мещали в контейнер 2 и подпрессовкой герметизировали по месту контакта с матрицей 8. В контейнер заливали машинное масло, которое выполняло роль рабочей жид­ кости 7. С помощью пуансона J осуществляли выдавли­ вание армированной трубы 9 через отверстие, образо­ ванное иглой 3 и матрицей <5, имеющей диаметр 14 мм. В результате получали высококачественную армирован­ ную трубу. Как показали рентгеновские снимки, арми­ рованное волокно равномерно распределяется по сече­ нию пресснзделия, отсутствуют разрывы волокна. Ана­ логичным образом можно получать армированные сплошные и полые профили различных сечений.

Еще более эффективно применение процессов гндропрессования для получения высококачественных сплош­ ных и полых многослойных профилей, в которых остро нуждается промышленность [156]. Технология гпдропрессования многослойных профилей мало отличается от описанной выше.

Для выяснения возможности получения качествен­ ных многослойных изделий из разнородных металлов авторами были проведены исследования процессов гндропрессованпя указанных выше материалов в широком диапазоне температур, скоростей и степеней деформа­ ции. Результатом исследований явилась разработка оп­ тимальных технологических параметров гидропрессова­ ния многослойных прутковых полуфабрикатов высокого качества (табл. 37).

Внедрение процессов гндропрессованпя в промыш­ ленность открывает широкие перспективы перед метал­ ловедами. Становится возможным создание новых спла­ вов, имеющих более высокие механические и специаль­ ные свойства и низкие технологические свойства. Обра­ ботка этих сплавов возможна только методами гидро­ прессования.

Большой интерес представляют исследования процес­ сов гндропрессованпя новых композиций жаропрочных сплавов на никелевой основе, проведенные авторами. Были деформированы литые жаропрочные сплавы с по­ вышенным содержанием легирующих элементов, порош­ ковые материалы на основе интерметаллическнх соеди-

29.Кузнечио-штамповочное производство, 1971, № 11, с. 3—5; 7—10; 18—22.

№ 8, с. 5—9.

32.Metal Forming, 1967, v. 34. № 10, p. 296—303.