AP08052852 «ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ И ПРУТКОВ ЗА СЧЕТ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ»
AP08052852 «ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ И ПРУТКОВ ЗА СЧЕТ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ»
AP08052852 «ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ И ПРУТКОВ ЗА СЧЕТ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ»
Актуальность: В настоящее время во всем мире большое распространение в различных отраслях промышленности получили биметаллические материалы, представляющие сочетание металлов или сплавов с различными физическими и механическими свойствами. Полученные из данных материалов металлоизделия, в том числе прутки и проволока, определяют безопасность и надежность функционирования железных дорог, телефонных проводов, кабелей, объектов оборонной промышленности, авиации и т.д. Основными свойствами биметаллических материалов являются структурно-чувствительными, то есть могут управляться посредством целенаправленного изменения структуры. Поэтому получение утрамелкозернистой структуры новым деформационным способом «прессование-волочение» с повышенными прочностными и эксплуатационными свойствами открывает новые возможности использования биметаллической проволоки и прутков.
Цель проекта:повышение прочностных и эксплуатационных характеристик биметаллической проволоки и прутков на базе выявления закономерностей формирования и эволюции ультрамелкозернистой структуры при интенсивной пластической деформации методом «прессование-волочение».
Ожидаемые результаты: результатами исполнения проекта будут являться: новая, научно обоснованная энергосберегающая технология получения ультрамелкозернистых биметаллических материалов в виде проволоки и прутков, научные и технологические основы проектирования машин для получения этих материалов, действующая опытная установка, а также, новые научные знания о поведении биметаллических материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния, реализуемого в проектируемом устройстве и влияние этих факторов на эволюцию микроструктуры и свойств обрабатываемых металлов и сплавов, что представляет существенный интерес для обработки металлов давлением и материаловедения. В случае внедрения в промышленность возможно создание инновационного производства и новых рабочих мест. Выполненные исследования совмещенного процесса, позволят получить опытную партию высококачественной биметаллической проволоки и прутков, и в дальнейшем спроектировать и создать подобное производство с заданными характеристиками на базе любого предприятия отрасли, либо отдельно.
Срок реализации: 2020-2022 гг. (36 месяцев)
Достигнутые на данный момент результаты:определены оптимальные геометрические и технологические параметры для успешной реализации совмещенного процесса «равноканальное угловое прессование – волочение». Проведено исследование влияния смазочного покрытия, конструкции матрицы, расположения матрицы по отношению кволоке, кантовки, количества проходов и качества поверхности на характеристики металлоизделий в виде проволоки или прутка, полученной методом «равноканальное угловое прессование – волочение».Для проведения деформирования по результатам исследования влияния геометрических и технологических параметров на возможность успешной реализации совмещенной технологии «равноканальное угловое прессование – волочение» при деформировании биметаллической проволоки и прутка были выбраны гладкие образцы, без нанесения дополнительной шероховатости и смазка в виде мыльной стружки и порошка.
При исследовании влияния конструкции матрицы был выбран разборный вариант матрицы, позволяющий легко задавать проволоку или пруток в матрицу и влиять на шероховатость канала матрицы при прессовании. Проведенный эксперимент с использованием разборной матрицы показал, что в процессе деформирования фиксируется устойчивая стадия процесса.
Исследование расположения матрицы по отношению к волоке на качество получаемого металлоизделия в виде проволоки или прутка показало, что использование целостной матрицы приводит к обрыву данных металлоизделий, так как очаги деформации прессования и волочения сливаются воедино, что приводит к аккумулированию растягивающих напряжений. Для устранения этого недостатка было решено отдалить волоку от матрицы на некоторое расстояние. В результате проведенния эксперимента было выявлено, что при таком расположении матрицы процесс протекает более стабильно, в матрице происходит полное заполнение стыков каналов, признаков вынужденного утонения не наблюдается по всей длине заготовки.
В процессе РКУП совмещенного с волочением скорость течения металла по сечению заготовки не одинакова – нижние слои опережают верхние, поэтому при совмещенном деформировании рационально использование маршрута Вс, при котором заготовка после каждого цикла кантуется вокруг продольной оси на 90°. Кроме того такая кантовка обеспечивает знакопеременную деформацию и помогает измельчать зерно в процессе деформирования.
Исследование влияния количества проходов на целостность проволоки (прута) показало, что при превышении количества проходов более чем четырех происходило отслаивание плакирующего слоя, поэтому при последующих экспериментах выполняли 3 прохода.
Исследованы и выбраны оптимальные термические режимы для осуществления новой совмещенной технологии деформирования биметаллической проволоки и прутка. Выбраны температуры деформирования сталемедной и сталеалюминевой проволок (прутков), а также температуры их предварительной термической обработки.
При выборе оптимальных термических режимов для осуществления новой совмещенной технологии деформирования биметаллической проволоки и прутка было принято, что деформирование обоих биметаллических заготовок, как сталемедной, так и сталеалюминевой будет осуществляться при комнатной температуре. Патентирование сталемедной проволоки (прутка) будет осуществляться при температуре 500°C, так как эта температура приводит к образованию в стали 65Г структуры сорбита, обеспечивающей изделию оптимальное сочетание прочности и пластичности, скорость движения проволоки составляет 5 м/мин, время пребывания в печи 252 с.
Патентирование сталеалюминевой проволоки (прутка) не проводили из-за возникновения интерметаллидной прослойки на границе сталь-алюминий.
Исполнители проекта:
1) Волокитина Ирина Евгеньевна (PhD) – руководитель проекта.
ORCID https://orcid.org/0000-0002-2190-5672
Scopus Author ID 55902810800
ИндексХиршапо Web of Science – 6
https://publons.com/researcher/1944784/irina-volokitina/
Индекс Хирша по Scopus – 9
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=AuthorProfile&authorId=55902810800&zone=
2) Волокитин Андрей Валерьевич (PhD) – ответственный исполнитель.
ORCID https://orcid.org/0000-0002-0886-3578
Scopus Author ID 56524247500
ИндексХиршапо Web of Science – 3
https://publons.com/researcher/1835093/andrey-volokitin/
Индекс Хирша по Scopus–5
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=AuthorProfile&authorId=56524247500&zone=
3) Панин Евгений Александрович (PhD) –исполнитель.
ORCID https://orcid.org/0000-0001-6830-0630
Scopus Author ID 55903153300
ИндексХиршапо Web of Science – 4
https://publons.com/researcher/2437068/evgeniy-panin/
Индекс Хирша по Scopus–7
http://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=resultslist&authorId=55903153300&zone=
4) ТолкушкинАндрейОлегович (магистр) – исполнитель.
ORCID https://orcid.org/0000-0002-8470-574X
Scopus Author ID 57000494500
ИндексХиршапо Web of Science – 2
https://publons.com/researcher/3212336/andrey-tolkushkin/
Индекс Хирша по Scopus – 3
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57000494500
5) Федорова Татьяна Дмитриевна (магистр) – исполнитель.
ORCID — нет
Scopus Author ID 57222628232
Индекс Хирша по WebofScience – нет
Индекс Хирша по Scopus – нет
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57222628232
6) СалькоОксанаЮрьевна (магистр) – исполнитель.
ORCID — нет
Scopus Author ID 57218377122
Индекс Хирша по WebofScience – нет
Индекс Хирша по Scopus – нет
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57218377122
7) Пищиков ВладиславЕвгеньевич (магистрант) – технический исполнитель.
Публикации по теме НИР
Публикациипотеме:
1 VolokitinaI., VolokitinA., NaizabekovA., Panin Е.. FEM-study of bimetallic wire deformation during combined ECAP-drawing. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2021, 56, 2, 410-416.
Scopus: 36% (Engineering: Industrial and Manufacturing Engineering).
2 Volokitina I., Volokitin A., Naizabekov A., Lezhnev S., Panin Е. Microstructure of bimetallic wire in the “ECAP-drawing» process. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 56, 4, 2021, 857-866.
Scopus: 36% (Engineering: Industrial and Manufacturing Engineering).
3 Волокитина И.Е., Волокитин А.В., Панин Е.А., Молдабаева Г.Ж., Салько О.Ю., Кульдеев Е.И. Сравнение напряженного состояния сталемедной и сталеалюминевой биметаллических проволок. Вестник КазНИТУ. Алматы. 2021. №1. с. 128-134.(КОКСОН РК)
4 VolokitinaI., NaizabekovA., LezhnevS., PaninE., VolokitinA. Изменение микроструктуры биметаллической проволоки при деформировании методом “РКУП-волочение”. XVIIIInternationalscientificcongressmachines.Technologies.Materials, Болгария, 2021. – С. 38-40.
5 Пищиков В. Е., Волокитина И., Панин Е. А. Моделирование процесса «прессование – волочение» с оценкой возможности протекания процесса для биметаллической проволоки и прутка. Сборник материалов Международной научно-практической конференции молодых ученых, магистрантов, студентов и учащихся. Рудный, 2021, С.179-184.
6 Волокитина И., Федорова Т. Д. Микроструктура биметаллической проволоки, деформированной методом «прессование–волочение». Материалы Международной научно-технической конференции «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии» Беларусь. Могилев. 2021. С.37-38.
7 Волокитина И., Найзабеков А.Б., Панин Е.А., Волокитин А.В. Влияние деформирования методом «РКУП–волочение» на изменение микроструктуры биметаллической проволоки. Металлург,2021, №07. С. 70-75(ВАК РФ)
Контактная информация для потенциальных пользователей:
E-mail: info@rii.kz,irinka.vav@mail.ru
