R E P O R T S O F T H E N A T IO N A L A C A D E M Y O F S C IE N C E S O F T H E R E P U B L IC O F K A Z A K H S T A N
ISSN 2224-5227
V olum e 3, N um ber 307 (2016), 53 - 65
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGIES OF HOT ROLLING OF ALUMINUM ALLOY SHEETS ON A CONTINUOUS LONGITUDINAL
WEDGE MILL WITH THE USE OF PHYSICAL SIMULATION
S.A. M a sh e k o v 1, B.N. A b sa d y k o v 2, M .L . R a k h m a tu lin 1, M .E . Is a m e to v a 1, E .Z . N u g m a n 1, A .I. P o le sh c h u k 1, A .S. M a s h e k o v a1
1 Kazakh National Research Technical University named after K.I. Satpaev, Almaty, Republic of Kazakhstan;
2 Kazakh-British Technical University, Almaty, Republic of Kazakhstan [email protected]. b [email protected]
A bstract. With the use of modern high-precision installation Gleeble3500 there were investigated patterns of change in deformation resistance and aluminum alloy structure 6060. The data patterns were investigated by physical modeling of rolling strips on the longitudinal wedge mill with different processing modes. With a unified position it was described the changes in the structure of aluminum alloy 6060 with a multi-stage compression at different temperatures and strain rates. It is found that the rolling of aluminum alloy at low temperatures will result in formation of a coarse grain structure and, conversely, rolling at high temperatures contributes to a fine grain structure in the metal structure.
Keywords: compression, deformation resistance, flexibility, experimentation, hardening, softening, recrystallization.
ЭО Ж 621.771.23
ФИЗИКАЛЬЩ УЛГ1ЛЕУ ЭД1С1Н ЦОЛДАНЫП
УЗД1КС1З БОЙЛЬЩ-СЫНАЛЫ ОРНАЦТА АЛЮМИНИЙ ЦОРЫТПАСЫНАН ЖАСАЛГАН ЦАЦЫЛТЫРДЫ ЫСТЬЩТАЙ
ЖАЙМАЛАУДЬЩ ТЕХНОЛОГИЯСЫН 0НДЕУ
С .А .М а ш е к о в 1, Б .Н . А б с а д ы к о в 2, М .М . А к и м б е к о в а 1, А .С . М а ш е к о в а1 1 К^.И. Сэтбаев атындагы Казак ^лттык техникалык зерттеу университет^ Алматы к.,
Казахстан Республикасы;
2Казакстан-Британ техникалык унивeрситeтi, Алматы к., Казакстан Республикасы
ТYЙiн сездер: кысу, деформация кедерпа, тэж1рибе, бeрiктeну, бeрiксiздeну, рекристаллизация, алюминий корытпасы.
А ннотация. К айрп замангы дэлдiгi жогары Gleeble3500 кондыргысын колданып, 6060 алюминий корытпасынын деформацияга кедерп жасау жэне к¥рылымынын езгеру зандылыктары зерттелген. Б^ндай зерттеу, бойлык-сыналы орнакта жаймалаудын эр тYрлi рeжимдeрiн колданып, физикалык модельдеумен жYргiзiлгeн- Эр тYрлi температура мен деформация жылдамдыктарында кеп сатылы жаншуды колданып, бiрдeй кезкараспен 6060 алюминий корытпасынын к¥рылымынын езгеру зандылыктары аныкталган. 6060 алюминий корытпасын темeнгi температурада бойлык-сыналы орнакта жаймалаганда металдын к^рылымында салыстырмалы iрi тYЙiршiктeр калыптасатындыгы аныкталган, ал жогаргы температураларда бойлык-сыналы орнакта айтылган корытпаны деформациялау металл к¥рылымында салыстырмалы ^сак тYЙiршiктeрдi калыптастандыратындыгы табылган.
K ipicne. А лю м и н ий коры тпалары н ы сты ктай деф орм ациялаган кезде, оларды ц сапасы деф орм ациялаган ж агдайда жYретiн берiктену ж эне дин ам икалы к берiксiздену п р о ц е с т ^ м е н , ал деф орм ациялауды ц саты лары арасы ндагы ты ны ста - статикалы к берiксiздену процестерiм ен байланы сты болады [1,2].
Д инам икалы к берiктену мен берш ш здену процестерiн ж уы кты деф орм ация кисы к сы зы гы м ен сипаттауга болады. Д еф орм ациялар арасы нда жYретiн статикалы к берiксiзденудi, кеп саты лы деф орм ация кисы к сы зы гы , кернеудiц релаксациясы сиякты мэлiм еттердi ж эне катты лы к, берш тш ,
^зару, келден ец тары лу сиякты м еханикалы к касиеттердi т э ж р и б е м е н алы п зерттеуге болады. Б^л процестi тагы д а м еталлограф иялы к, рен тгенограф икалы к ж эне электронды -м икроскопиялы к эдiстердi колданы п зерттеуге болады [3,4]. Б^й ы м н ы ц м еханикалы к к а с и е т деф орм ация кезiнде жYретiн берш тену ж эне берiксiздену процестерiм ен тiкелей байланы сты е к е н д т белгiлi.
Осы процестердiц кинетикасы н бiлу, металды ж айм алауга к а ж ет п деф орм ациялайты н кYштi есептегенде, ж ^м ы с пен энергияны аны ктаганда, деф орм ациялайты н ж абды кты ц куаты н тацдаганда, керектi м и кроструктура мен материалды ц каси етш б олж аганда м ацы зды рольдi аткарады [5,6].
Ж огары да айты лган процестердi белгiлi бiр м аксатпен колдану, ж айм алау ж эне т.б.
м еталдарды кы сы м м ен ец деу процестерiн ж аксартуга, белгiлi бiр м еханикалы к к а с и е т бар аяккы енiм дердi терм иялы к ец деусiз ж асауга мYмкiндiк бередi.
Ж айм алау, согу, калы птау сиякты деф орм ациялау п роцестерiн м одельдеу Yшiн ецдеу ж агдайы ндагы материалдарды ц каси етш зерттеу ж эне сипаттау каж ет [7,8,9]. Б^л Yшiн ж айм алауга, согуга ж эне калы п тауга тэн деф орм ацияны ц м елш ерi м ен ж ы лдам ды гы ж эне ецдеу тем пературасы аралы гы нда т э ж р и б е л е р ж асап, осы парам етрлердiц м елш ерлерiне байланы сты деф орм ацияны ц к е д е р п с ш елш еу керек. О сы ндай м элiм еттердiц негiзiнде алы нган деф орм ация к е д е р гш тецдеуi мен граф иктерiн угы м ды деф орм ацияны , деф орм ация ж ы лдам ды гы н, тем ператураны ж эне деф орм ацияланаты н дайы ндам аны ц кез келген нYктесi Yшiн деф орм ацияны ц езгеруi тарихы н аны ктау Yшiн п ай далануга болады. Б ^ндай м элiм еттер б^й ы м м атериалы нда ж аксы м икро^¥ры лы м ды ж эне к а си етп алуга мYмкiндiк беретiн технологияны аны ктауга мYмкiндiк ж асайды.
С оны мен, ы сты ктай м еталдарды кы сы м м ен ецдегенде, соны ц iш iнде металды ы сты ктай ж айм алаган да жYретiн берiктену ж эне берш ш здену процестерiн зерттеуге, соны м ен бiрге ы сты ктай ж айм аланган ж айм аны ц сапасы на ж айм алауды ц тем пература-деф орм ациялы к реж им дерiнiц эсер етуiн зерттеуге, деф орм ация к е д е р п с граф игiн пайдаланы п угы м ды технологияны аны ктауга казiрri уакы тта Yлкен кец iл беледi.
А лю м иний коры тпалардан сапалы ж ^к а ж олактарды ж асау Yшiн ж эне э н е р г и я ^ ш т ш парам етрдi азайту Yшiн бiз к¥ры лы м ы ж аца бойлы к-сы н ала орнакты ^сы н ды к [10]. Бойлы к- сы налы орнакты ц ай ы рм аш ы лы гы на мы налар жатады: орнактарды ц капастары на теракты диам етрi бар пiш iнбiлiктер орнаты лган; ж айм алау багы ты м ен бiр iздi орналаскан капастарга диам етрi бiртiндеп кiш iрейетiн ж ^м ы сш ы ш ш ш б ш к т е р ж эне диам етрi бiртiндеп Yлкейетiнтiреу пiш iнбiлiктерi орнаты лган.
¥ с ы н ы п оты рган орнакта, баскы ш м еханизм i ж ок алды цгы Yш капаста орнаты лган ж огаргы жэне тем ен гi ш ш ш б ш к т е р д щ келден ец осi, ж айм алау осiне тш багы тпен м ы нандай м елш ерге ы гыскан: A x i = 0 ,25 • k n • D pi • ос, , м ^ндагы D ^ — i ^ i капаста орнаты лган ж ац а ш ш ш б ш к т щ диаметрi; a ~ i - m i капасты ц пiш iнбiлiктерi Yшiн р ^ксат етш етш карпу б^ры ш ы ; kH- кайтадан ж ону коэффициентi.
Ж ^ м ы с т ы ц м а к с а т ы . Ж ац а бойлы к-сы налы орн акта алю м иний коры тпасы н ж айм алауды ф изикалы к м одельдеу ж олы мен, ж огары сапалы ж олакты ж асауга мYмкiндiк беретiн ж айм алауды ц угы м ды технологиялы к процесiн аныктау.
М а т е р и а л д а р ж э н е зе р т т е у э д к т е м е с ь 6060 алю м иний коры тпасы нан (S i-0,3 -0,6; F e-0,1 -0,3 ; C u - 0,1; Мп -0 ,1 ;М g - 0,35-0,6; Сг - 0,05; Z n - 0,15; Т - 0,10) келд ен ец кимасы тш б^ры ш ты болаты н, елш ем i 20± 0,1*15±0,1*10±0,1 мм тец Yлгiлiктердi ж асады к.
М еханикалы к сы науды ц екi варианты н iске асырды к. Бiрiнш i вариант бойы нш а, 6060
тэж iрибенi жYргiздiк. Тэж iрибенi жYргiзу Ymrn G leeble3500 конды ргы сы н колданды к. Бул тэж iрибелерде бойлы к-сы налы орнагы ны ц ж ы лдам ды гы м ен белсендi жYктеменi T Y ^ m Yлгiлiктi циклдi деф орм ациялауды iске асы рды к (кесте 1). Ц иклдi деф орм ациялауды ц аралы гы нда электрж етек eш iрiлiп Yлгiлiк д ец ес соккы ш пен кы сы лган кYЙде калды ры лды . Б ундай ж агдайда белсендi жYктеме тYсiру саты сы релаксация саты сы м ен ауы сты ры лды .
Екiнш i вариантпен сы нау, ф изикалы к м одельдеу нэтиж есiнде алы наты н м еталдьщ м и крокуры лы м ы н аны ктау Yшiн жYргiзiлдi. Бундай ж агдайда, барлы к белсендi ж уктеме тYсiрiлгеннен кейiн конды ргы ны ц карпы гы ш ы н аж ы раты п, контейнерден у л г ш к п ш ы гарды к.
G leeble3500 конды ргы сы терм ом еханикалы к сы науды ц толы к циф рлы туй ы к жуйеш болы п саналады . Бул конды ргы да к е р е к т тэж iрибелiк м элiм еттердi алуды карапайы м W indow s базасы ндагы багдарлам а ж эне куатты процессорлар ж иы нты гы кам там асы з етедi. Осы бeлiм дер ф изикалы к м одельдеудщ ж эне терм ом еханикалы к сы науды ц ж оспары н ж асауга, оны eткiзуге ж эне ендеуге каж еттi интерф ейстi кам там асы з етедь
Кесте 1 - Физикалык модельдеудщ тэжфибе жург1зу жоспары
№ вар. □1,
%
t1, с
□ ^ tb
с
□3,
%
t3,
с □4,
%
t4,
с □5%
Сынау температурасы - 450 0С
1 25 4 20 3 17 2,4 15 1,8 12
2 20 3 20 3 20 3 15 2 15
3 30 3 22 2,6 18 2,2 11 1,9 9
4 23 4 23 3 17 2,4 15 2 12
Сынау температурасы-400 0С
1 25 4 20 3 17 2,4 15 1,8 12
2 20 4 20 3 20 2,4 15 2 15
3 30 3 22 2,6 18 2,2 11 1,9 9
4 23 4 23 3 17 2,4 15 2 12
Сынау температурасы — 350 0С
1 25 4 20 3 17 2,4 15 1,8 12
2 20 4 20 3 20 2,4 15 2 15
3 30 3 22 2,6 18 2,2 11 1,9 9
4 23 4 23 3 17 2,4 15 2 12
Сынау температурасы - 300 0С
1 25 4 20 3 17 2,4 15 1,8 12
2 20 4 20 3 20 2,4 15 2 15
3 30 3 22 2,6 18 2,2 11 1,9 9
4 23 4 23 3 17 2,4 15 2 12
Сынау температурасы- 250 0С
1 25 4 20 3 17 2,4 15 1,8 12
2 20 4 20 3 20 2,4 15 2 15
3 30 3 22 2,6 18 2,2 11 1,9 9
4 23 4 23 3 17 2,4 15 2 12
Ескерту: □ -1 ю к ап ас § ю & 'ч й ж анш -1 ю & ап ас анта кешнп деформация аралык тыныс; □ -екшш1 капастагы бфлж жаншу ^2-екшш1 капастан кейшп деформация аралык тыныс; □3 -ушlншi капастагы бфлж жаншу;
с;
тынк
арал
маци
р0 ф е д
е кантаасапк
1СП □4-тертшш1 капастагы бфлж жаншу; t4 - тертшш1 капастан кешнп деформация аралык тыныс; □з-бесшш капастагы бфлж жаншу.
G leeble3500 конды ргы сы ны ц кы зды ру жYЙесi, токты ту ра етю зш 10000°С/с ж эне одан кiшi ж ы лдам ды кпен Yлгiлiктi кы зды руга ж эне туракты теп е-тец тем ператураны устап туруга мYмкiндiк береди Y лгiлiктi устап тураты н карпы гы ш ты ц ж огаргы ж ы лу eткiзгiш тiгiнiн аркасы нда, G leeble3500 конды ргы сы Yлгiлiктi ж огаргы ж ы лдам ды кпен салкы ндата алады. К рсы м ш а салкы ндату жYЙесi, Yлгiлiктiн бет ж агы н 10000°С/с ж эне одан д а ж огары ж ы лдам ды кпен салкы ндатуды ж ургiзуге мYмкiндiк ж асайды . Терм ож уптар ж эне косы м ш а инф ракы зы л пиром етр Yлгiлiктiн тем пературасы н дэл б акы лауга керектi дабы лды ком пъю терге берiп турады.
G leeble3500 м еханикалы к ж уйесi бул туйы к, толы к интегралданган сервогидравликалы к жуйе.
А йты лган м еханикалы к жYЙеде 100 кН д е ш н п кYштi дам ы туга, 1000 мм /с м аксималды
ж ы лдам ды кпен м андайш аны козгалтуга мYмкiндiк бар. LVDT-бeргiш i/кYш берг1ш1 (тен зо елш еп ш ) немесе тYЙiспeйтiн лазeрлi экстeнзоелш eгiш i м еханикалы к сы науды н багдарлам асы н дэл iскe асы руга к а ж етп кeрi байланы сты кам там асы з eтeдi. Барлы к сы нау тэж iрибeлeрiн тем eн гi кы сы м да немесе коргагы ш атм осф ерада жYзeгe асы руга болады.
М еханикалы к жYЙe зeрттeуш iгe кез-келген сы нау процеш нде эр тYрлi баскару рeж им iн колдан уга мYмкiндiк бeрeдi. Б ^ндай икeм дiлiк кептеген терм ом еханикалы к процeстeрдi модельдеуге мYмкiндiк жасайды . Багдарлам а баскаруш ы айны м алы ш ам аларды сы науды н кез келген саты сы н да ауы сты ра алады.
G leeble3500 кeш eнiнiн нeгiзгi бiрiкпeсi болы п 3 сериям ен ш ы гары лган циф рлы баскару жYЙeсi саналады . Осы бiрiкпe бiр мeзгiлдe, терм иялы к ж эне м еханикалы к сы науды н керсетю ш терш баскару Yш iн к а ж етп дабы лды , ж абы к типтi циф рлi терм ом ехан и калы к жYЙeнiн ж эрдeм iм eн ж iбeрeдi. G leeble3500 жYЙeсi толы к автоном ды немесе колм ен ж асайты н реж им м ен ж ^м ы с iстeй алады. К ерек болган кезде, м атериалдарды сы нау ж агдайы н да м аксималды бeйiм дiлiккe жету Yшiн, киы сты ры лган реж им м ен де ж ^м ы с ж асай алады.
К ом пью тeрлi баскару жYЙeсi, ОС W indow s багдарлам асы бар Yстeлгe койаты н ком пью тeрдi ж эне баскару консолш де орнаты лган куатты ецщ рю тш ком пью тeрдi езiн iн к¥рам ы на кiргiзeдi. ОС W indow s бар Yстeл ком пью тeрi, м одельдеудщ багдарлам асы н ж асауга ж эне алы нган мэлiм eттi талдауга кeрeктi, ен д iрiстiк стандартка сэ й к ес п , икeмдi, к еп максатты Г раф икалы к И нтерф ейспен кам там асы з етш ген.
Зeрттeудi жYргiзу процесш де Yлгiлiктi G leeble3500 конды ргы сы ны н контeйнeрiндe 450оС тем пературасы н а дeй iн кы зды рды к ж эне осы тем пературада 30 м ин Yстадык. Б ^ндай кы зды ру iрi тYЙiршiктi к¥ры лымды алуды кам там асы з е т п . К ы зды ры лган Yлгiлiктeрдi сы нау тем пературасы н а д еш н салкы ндатты к, содан кеш н 250 ^ 450 оС тем пературалар аралы гы нда 50 оС кы здыру кадам ы м ен сы науды жYргiздiк. Б елш ектеп тэж iрибeнi жYргiзгeн кезде ж анш у рeж им iн езгeртiп оты рды к (кесте 1). Осы кезде, Yздiксiз ж айм алауды н нeгiзгi заны н, ягн и секундты к келeм нiн т^ракты лы к заны н сактап, бес капасты бойлы к-сы налы орн акта металды ж айм алаганда п айда болаты н деф орм ация аралы гы ндагы ты ны с уакы тты н аны ктады к. С ы наудан кeйiн алы нган к^ры лы м ды зерттеу Yшiн кiш кeнтай Yлгiлiктeрдi нeгiзгi Yлгiлiктeрдeн кeсiп алдык.
М еталлограф иялы к зерттеулер Yшiн каж eттi ы сы лм аны , эд е ттеп тэсiлдeрдi колданып, аж арлау ж эне эрлеу ден гелектерш де дайы ндады к. Y лгiлiктeрдi улау Yшiн К еллер eртiндiсiн колданды к.
М еталлаграф иялы к зeрттeудi эм бебапты N eophot 32 (Karl Zeiss, Jena) (Герм ания) микроскопы н колданы п жYргiздiк. N eophot 32 м икроскобы м еталлограф иялы к эдю пен м икрок¥ры лы м ды зерттеу Yшiн ж эне фотосурeттeрдi ж асау Yшiн колданы лады . Бакылауды , Yлкeйтудiн е с е л т н езгeртiп, ж ары к ж эне карангы алан э д ю м е н , поляризацияланган ж ары кта жYргiзугe болады. М икроскопта мы нандай Yлкeйтудi пайдаланады: 10-нан 2000 есе дeйiн.
М икроскоп циф рлы айналы O lim pus ф отоаппараты м ен кам там асы з етш ген. А лы нган м икрок¥ры лы м ны н сурeттeрi ком пью терде сакталы п бiртiндeп ш ы гары п алуга болады.
А л ь ю т а н н эт и ж е л е р ж э н е о л а р д ы т а л к ы л а у
1-5 суреттерде 6060 алю м иний коры тпасы у ш ш деф орм ация кeдeргiсiнiн пластикалы к д еф орм ациядан тэ у ел д ш ш кeлтiрiлгeн. Осы суреттерде кeлтiрiлгeн деф орм ациядан п айда болаты н бeрiктeнудiн кисы к сы зы ктары алю м иний коры тпалары на тэн тYргe иемденген.
П ластикалы к агы с кeзiндe п ай да болаты н деф орм ациялы к берш тену ж эне бeрiксiздeну процестер^ тем eн гi тем ператураларда деф орм ацияланган Yлгiлiктe калай жYрeтiн болса, сондай занды лы кпен ж огары тем пературада деф орм ацияланган Yлгiлiктe жYрeтiндiгi (1 -5 суреттер), кептеген тэж iрибeлeрдeн байкалды.
G^uitoirprtSackup'.iylweKWL-WW'ipl.dOi
Slriifl si гьл
a)
G Vmikam\EackupVsy1we4\AI_6O0ffip3.dO1
6) Q} '■jqLiiksiTi,.Ba[;kL;p,i5yiA,eli,.AI_6C'3C|,.pJ
Stain Slr.nn
в) г)
а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 1 - 250 оС температурасында 6060 алюминий корытпасын эр турл1 вариантармен сынап алынган деформация кедерпсшщ кисык сызыктары
250 ж эне 300 оС тем пературалары н да деф орм ацияланган Yлгiлiктер Yшiн деф орм ация кедергiсiнiц бастапкы мэнi салы сты рм алы ты м Yлкен болаты нды гы 1 ж эне 2 суреттерден к е р ш ш тYP ж эне п ластикалы к деф орм ациялауды ц соцы нда кернеудiц мэнi салы сты рм алы бэсец к е б е й е т ш д т н байкауга болады.
Э детте ж огары тем пературада алю м иний коры тпалары ны ц деф орм ациясы ж ецiл юке асады.
350, 400 жэне 450оС тем пературалары нда деф орм ация кедергiсiнiц м елш ерi салы сты рмалы ю ш кентай м эндерге и ем денген ж эне тем пературадан азы рак тэуелдi болады.
Т ем енгi тем ператураларда (250 ж эне 300 оС) деф орм ацияланган кезде, жYктеме асты нда Yлгiлiктi ^стауд ы ц саны н кебейтсек, онда соккы ш ка тYсетiн кы сы м аздап кебейетiн дiгiн тэж iрибелер к е р с е т п . Осы себептен, деф орм ация кедергiсiнiц м елш ерщ е де бэсец Yлкейiп отырды.
Э й ткеш , 6060 коры тпасы нда берiктену ж эне берш ш здену процестерi бiртiндеп жYрiп жэне деф орм ация Yлгiлiктiц кейбiр ай м актары на ш огы рланы п, деф орм ация к е д е р п с ты м бэсец Yлкеюi мYмкiн. С оны мен, осы лай аны кталган деф орм ация к е д е р г ю , зерттелiп ж аткан Yлгiлiктiц деф орм ациялану ж агдайы н кам ты п керсеттi (м еталды ц тем пературасы н, деф орм ация д э р е ж е с мен ж ы лдам ды гы н ж эне т.б.).
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p5.d01 G ^uiksirmBKbupViyiwekVAJ.&o&o^e <ft>i
Strain а)
G :^ u ik iim > B a ty u p a y J * e k \A l_ 6 C l6 0 y p 7 .(lC l1
Ы г а п
в)
Strain б)
ti -sui^ ni-Eatkup'.sylrtek\AJ_6D«iHf>a d01
г) а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 2 - 300 оС температурасында 6060 алюминий корытпасын эр TYрлi вариантармен сынап алынган деформация кедерпсшщ кисык сызыктары
Ж огаргы тем ператураларда (350, 400 жэне 450 оС) Yлгiлiктeрдi сынаганда, деф орм ация к е д е р п с ш щ м елш eрi ж анш у Yлкeйгeн сайы н каркы нды кебeйeтiн дiгiн керсeттi. Ж огары да айты лганды 3, 4 ж эне 5 суреттер ж аксы бeйнeлeйдi. Осы суреттер, ж огаргы тем пераратураларда деф орм ация ж ы лдам ды гы мен деф орм ацияны н Yлгiлiктe бiркeлкi таралуы деф орм ация кед ер п сш е Yлкeн эсер eтeтiндiгiн керсeтeдi. Бiрiнш i капаста кiш кeнтай ж ы лдам ды кпен д еф орм ациялаганда алю м иний коры тп асы н да бeрiктeну ж эне бeрiксiздeну процeстeрi каркы нды катар жYрiп, деф орм ация к е д е р п с кiш кeнтай мэнге ие болды , ал к е л е с капастарда улкен ж ы лдам ды кпен деф орм аци ялаган да берш тену процeсi ж аксы рак жYрiп ж эне деф орм ация Yлгiлiктe бiркeлкi тарап деф орм ация к е д е р п с каркы нды кебeйдi.
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p9,d01 G:\quiksim\Backjp\sylwek\AL6060\p10.dOl
Strain
a)
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p11 ,d01
Strain
6)
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p12.d01
S tra in
в)
Strain
г) а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 3 - 350 оС температурасында 6060 алюминий корытпасын эр TYрлi вариантармен сынап алынган деформация кедерпсшщ кисык сызыктары
С оцгы капастарда Yлкен ж анш ум ен ж айм алайты н болсак, онда деф орм ация ж ы лдамды гы ж огарлап, осы ган сэйкестi деф орм ация к е д е р Н с Yлкейiп, Yлкен энергия ш ы гы ны м ен ж айм алау iске асаты нды гы найта кеткен ж ен.
С оны мен, 6060 алю м иний коры тпасы ны ц берш тену ж эне берiксiздену кисы к сы зы ктары н талдасак, онда берiксiздену деф орм ациялауды ц бастапкы секунттары нда ты м каркы нды дам иты нды гы н, ал ары карай 250 ж эне 300 оС тем пературалары нда берiктену м ен берiксiздену бiркалы пты ж эне бэсец жYретiндiгiн, ал 350, 400 ж эне450 оС тем пературалары нда б ер ш с зд е н у м ен салы сты рганда берiктену каркы нды жYретiндiгiн б айкауга болады . Баска сы нау парам етрлерiн туракты гы п устап, тек сы нау тем пературасы н ж огарлататы н болсак, о н да берiктенудiн калды гы кeбейетiн дiгiн граф иктерден керуге болады.
Б1зд щ ойы м ы зш а, тeм ен гi тем ператураларда деф орм ация к е д е р п с ш щ бэсец есуш е деф орм ацияны ц Yлгiлiктiн б е л г ш 61р ай м актары нда ш огы рлануы , ал ж огаргы тем ператураларда деф орм ация кедергю ш щ каркы нды есуш е деф орм ацияны ц Yлгiлiк кeлем iнде бiркелкi таралуы себеп болады.
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p13.(101 G;lquiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p14.d01
S tra in Strain
a) 6)
G;\quiksim\Backup\sylwek\AI_606Q\p15.d01 G Aquiksi m\Backu p\sylwek\AI_6060\p 16 .d 0 1
Strain
в)
S tra in
г) а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 4 - 400 оС температурасында 6060 алюминий корытпасын эр TYрлi вариантармен сынап алынган деформация кедерпсшщ кисык сызыктары
Д еф орм ацияны н дэрeж eсi ё> 10 - 25 % болган кезде, 400 ж эне 450 оС тем пературалары Yшiн салы нган белш ектеп деф орм ациялауды н кисы к сы зы ктары бiртiндeп Yлкeйeтiндiгiн тэж iрибeлeр к е р с е т п , ягни тэж iрибeлeрдe колданы лган деф орм ация аралы гы ндагы ты ны стар, белш ектеп д еф орм ациялауды н дэрeж eсi ж эне деф орм ация ж ы лдам ды гы динам икалы к ж эне статикалы к бeрiксiздeнудiн етуiнe эсер eтiп, осы процeстeрдi ж ы лдам жYргiзугe мYмкiндiк бердь
К еп теген ж агдайда деф орм ация кeдeргiсiн тэж iрибeм eн зерттеп алган нэтиж елер, салы сты руга болаты н ж агдайларда алы нган, эдебиеттерде [6,10] ж арияланган м элiм eттeрм eн сэйкес кeлeдi.
6060 алю м иний коры тпасы нан ж асалган дайы ндам а бастапкы ^ й д е бiркeлкi емес м и крокуры лы м га иемденген. Осы микрокуры лы м рекристаллизацияланбаган iрi тYЙiршiктeн турды. А йты лган тYЙiршiктeрдiн орташ а м елш eрi Yлгiлiктiн биiктiк багы ты н да 431 мкм, ал келден ен багы ты нда 468 мкм тен болды. Iрi тYЙiршiктeрдiн ш екарасы нда елш eм i ~ 53 - 58 мкм болаты н усак тYЙiршiктeр орналаскан.
G:\quiksim\Backup\sy1wek\AI_6060\p17.d01
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_606Q\p18.d01
Strain Strain
a)
G:\quiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p19.d01
6)
GAquiksim\Backup\sylwek\AI_6060\p20.d01
Strain
B)
Strain
г) а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 5 - 450 оС температурасында 6060 алюминий корытпасын эр TYрлi вариантармен сынап алынган деформация кедергюшщ кисык сызыктары
Деформацияланган Yлгiлiктi металлографиялык зерттеу, 250 жэне 300оС температурасында ш екпрш ген металдыц курылымы рекристаллизацияланбаган екендш н кeрсеттi. 0йткенi Yлгiлiк туйiршiктерiнiн орташа елшем! 6и1кт1к багытында 431 мкм-ден 10-35 мкм д е й н , ал келденец багытта 468 мкм-ден 1270 - 1320 мкм д е й н eзгердi. Сонымен бiрге, соцгы капастардагы жаншуды Yлкейткен кезде туйiршiктердiн eлшемдерi кiшiрейетiндiгiн айта кеткен жен (суреттер6,б жэне 7,б).
Сонымен 250 жэне 300 оС температурасында шeктiрiлген 6060 алюминий корытпасыныц курылымдык кYЙiн зерттеу, Yлгiлiктiн келденец багытында микрожолактык курылым калыптасатындыгын к е р с ет т (суреттер 6 жэне 7). Осындай кезде 1шк1 тYЙiршiктi дислокацияныц тыгыздыгы жогарлап, енi 12-35 мкм-де тец болатын ыгысу жолагы курылады.
350, 400 жэне 450°С температураларында деформацияланган Yлгiлiктер металыныц курылымы рекристаллизацияланган. 0йткеш ыстыктай деформациялау нэтижесiнде алынган бш кпк багытындагы туйiршiктер eлшемi 55 мкм-ден 92 мкм-ге дейiн жэне келденец багыттагы туйiршiктер eлшемi 45 мкм-ден 84 мкм-ге д е й н кiшiрейедi (суреттер 8, 9 жэне 10).
а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 6 - 6060 алюминий корытпасын 250 оС температарусында жаймалаган кезде оньщ TYшршiктершщ елшемше жаншу мелшершщ жэне дефрмация аральщ тыныс уакытыныц эсерi
б)
г) а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 7 - 6060 алюминий корытпасын 300 оС температурасында жаймалаган кезде оньщ TYшршiктершщ елшемше жаншу мелшершщ жэне дефрмация аралык тыныс уакытыныц эсерi
Щ щ л
*■;« Ч
*Г% >~$Щ
• • 50 мкм
1 :
1 а )
y i j p v- w \ l
\*Х- * Уш
%?■№ &, ■ ,■
A v ^ V v . v v , rЖ
M b i i U V . W - . V v ‘ VAvV...>; , u r
1 ® V I
а д .
50
ИН1 ч к м . ^ ' л п ■-- . ' -'
i . . . • \ > V
P f c C - : v k \
1 #
■Л т ’
w J
50 мкм ' ' . ^
в ) k ^ 'j a . " ’ • ■ ч • — ■ .sv » \]
а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 8-6060 алюминий корытпасын350 оС температурасында жаймалаган кезде оныц тушршжтершщ елшемше жаншу мелшершщ жэне дефрмация аралык тыныс уак^1т^1н^1ц эсер1
а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 9 - 6060 алюминий корытпасын 400 оС температурасында жаймалаган кезде оныц тушршжтершщ елшемше жаншу мелшершщ жэне дефрмация аралык тыныс уак;ытыныц эсер1
Мелшeрi бойынша ен юшкентай тYЙiршiктeр, 450°С температурасында деформацияланган Yлгiлiктeр металында алынганына ерекше кенiл аудару кажет. Осы температурада Yлгiлiк металын ыстыктай деформациялаган да биiктiк жэне келденен багыттарда тYЙiршiктeр елшeмi ете жаксы кiшiрeйгeн, ягни тYЙiршiктeр елшeмi биiктiк жэне келденен багыттарда мынандай аралыкта езгерген (сэйкесп жазылган): 55 - 72 мкм; 45 - 68 мкм(сурет 10).
Сонымен, 350, 400 жэне 450°С температураларында Yлгiлiктeрдi деформациялау, дайындаманын бойлык жэне келденен багыттарында жуыкты бiркeлкi жэне тeносьтi курылымды калыптастыруга
алып келд! (суреттер 8, 9 жэне 10). Тагыда айта кететш жай, олтемпература ескен сайн дайындаманыц туйiршiктi жэне субтуйiршiктi курылымыц ары карай усакталуы. Дайындама металында берш сздену процестерi журу нэтижесiнде, полигонизация жэне рекристаллизация
про^ ст^ ! журген курылым Yлгiлiктiн барлык кeлемi бойынша калыптасып, Yлгiлiкте орташа eлшемi 45 - 92 мкм болатын туйiршiктер пайда болады.
Жогарыда айтылган курылымныц езгеру зацдылыгын аныктаганнан кейiн, деформация кедергiсiнiн 350, 400 жэне 450°С температураларында тез есуш деформацияныц Yлгiлiкте бiркелкi таралуымен тек тYсiндiруге болады. Деформация бiркелкi тараганда деформация кедергiсi мeлшерiнiн Yлкен болатындыгы белгiлi [6,10]. Осымен 61ргс, 250 жэне 300 оС температураларында деформация кедерпсш щ бояу eсуiнеYлгiлiктiн б елгш 61р жерлерiнде деформацияныц шогырлануы тек себеп болады деп айтуга болады.
а - вариант 1; б - вариант 2; в - вариант 3; г - вариант 4
Сурет 10 - 6060 алюминий корытпасын 450 оС температурасында жаймалаган кезде оныц туйlршlктерiнiн елшемше жаншу мелшершщ жэне дефрмация аралык тыныс уак^1т^1н^1ц эсерl
Металл курылымыныц осындай зацдылыкпен eзгеруiн былай тYсiндiруге болады.
Деформация температурасы темен болган кезде алюминий корытпаларында берiктену процестерi едуiр жылдам журедi.
Алюминий корытпаларын жогары температураларда деформациялаганда 1шк1 энергияны жинау жеткiлiктi каркынмен журмейдi. Бундай жагдайларда, тек салыстырмалы жогары дефомациялар мeлшерiмен жаймалаганда, мeлшерi жеткiлiктi 1шк1 энергия жиналап, полигонизация жэне рекристаллизация про^ ст^р! толык журедi. Бул усак тYЙiршiктi курылымды алуга мYмкiндiк бередi.
^ о р ы т ы н д ы . 1. 6060 алюминий корытпасын тем ен и температурада бойлык-сыналы орнакта жаймалау металл курылымында салыстырмалы 1р1 тYЙiршiктердi калыптастыруга алып келедi.
2. Алюминий корытпасын бойлык-сыналы орнакта жогаргы температураларда деформациялаганда жолак металында салыстырмалы усак тYЙiршiктердi курылым калыптасады.
0Д ЕБИ ЕТ
[1] Бродова И.Г., Петрова А.Н., Ширинкина И.Г. Сравнение закономерностей формирования структуры алюминиевых сплавов при большой и интенсивной пластической деформации / И.Г. Бродова, // Известия РАН, Серия физическая, 2012, №11. - С. 1378-1383.
[2] Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности "Металловедение и терм. обраб. металлов" /. - Изд.
4-е, перераб. и доп. - М. : МИСИС, 2005. - 427 с.
[3] Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: МИСИС, 1999. 416 с.
[4] Fragmentation of the structure in Al-based alloys upon high speed effect / I.G. Brodova, E.V. Shorokhov, A.N. Petrova et all // Reviews on Advanced Materials Science. - 2010. - № 25. - P. 128-135.
[5] Brodova I., Shirinkina I., Petrova A. Dispersion of the structure in Al-based alloys by different methods of severe plastic deformation// Materials Science Forum. - 2011. - Vol. 667-669. - P. 517-521.
[6] Микляев П.Г., Дуденков В.М. Сопротивление деформации и пластичность алюминиевых сплавов: Справочник.
М.: Металлургия, 1979. -183 с.
[7] Скрябин С.А. Технология горячего деформирования заготовок из алюминиевых сплавов на ковочных вальцах //
- Винница: А. Власюк. - 2007. - 284 с.
[8] Галкин В.И., Шлёнский А.Г. Моделирование процессов штамповки методом конечных элементов: Метод.
указания. - М.: МАТИ, 2006. - 76 с.
[9] Моделирование процесса объемной штамповки в системе QForm / Сост. А.В. Овчинников: Метод. указания. - М.: МАТИ, 2006. - 39 с.
[10] Патент РК № 27884 . Продольно-клиновой стан для прокатки полос из сталей и сплавов / Машеков С.А., Нугман Е.З., Машекова А.С. и др. // Опубл. 25.12.2013, бюл. №12. 3 с.: ил.
[11] Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов.
Справочник. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.
REFERENCES
[1] Brodova I.G., Petrova A.N., Shirinkina I.G. Sravnenie zakonomernostej formirovanija struktury aljuminievyh splavov pri bol'shoj i intensivnoj plasticheskoj deformacii / I.G. Brodova, // Izvestija RAN, Serija fizicheskaja, 2012, №11. S. 1378-1383. (in Russ.).
[2] Kolachev B.A., Elagin V.I., Livanov V.A. Metallovedenie i termicheskaja obrabotka cvetnyh metallov i splavov: ucheb.
dlja studentov vuzov, obuchajushhihsja po special'nosti "Metallovedenie i term. obrab. metallov" /. - Izd. 4-e, pererab. i dop. - M.
: MISIS, 2005. - 427 s. (in Russ.).
[3] Kolachev B.A., Elagin V.I., Livanov V.A. Metallovedenie i termicheskaja obrabotka cvetnyh metallov i splavov.
Uchebnik dlja vuzov. 3-e izd., pererab. i dop. M.: MISIS, 1999. 416 s. (in Russ.).
[4] Fragmentation of the structure in Al-based alloys upon high speed effect / I.G. Brodova, E.V. Shorokhov, A.N. Petrova et all // Reviews on Advanced Materials Science. - 2010. - № 25. - P. 128-135. (in Russ.).
[5] Brodova I., Shirinkina I., Petrova A. Dispersion of the structure in Al-based alloys by different methods of severe plastic deformation// Materials Science Forum. - 2011. - Vol. 667-669. - P. 517-521. (in Russ.).
[6] Mikljaev P.G., Dudenkov V.M. Soprotivlenie deformacii i plastichnost' aljuminievyh splavov: Spravochnik. M.:
Metallurgija, 1979. -183 s. (in Russ.).
[7] Skrjabin S.A. Tehnologija gorjachego deformirovanija zagotovok iz aljuminievyh splavov na kovochnyh val'cah // - Vinnica: A. Vlasjuk. - 2007. - 284 s. (in Russ.).
[8] Galkin V.I., Shljonskij A.G. Modelirovanie processov shtampovki metodom konechnyh jelementov: Metod. ukazanija.
- M.: MATI, 2006. - 76 s. (in Russ.).
[9] Modelirovanie processa ob#emnoj shtampovki v sisteme QForm / Sost. A.V. Ovchinnikov: Metod. ukazanija. - M.:
MATI, 2006. - 39 s. (in Russ.).
[10] Patent RK № 27884 . Prodol'no-klinovoj stan dlja prokatki polos iz stalej i splavov / Mashekov S.A., Nugman E.Z., Mashekova A.S. i dr. // Opubl. 25.12.2013, bjul. №12. 3 s.: il. (in Russ.).
[11] Poluhin P.I., Gun G.Ja., Galkin A.M. Soprotivlenie plasticheskoj deformacii metallov i splavov. Spravochnik. - M.:
Metallurgija, 1983. - 352 s. (in Russ.).
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ ЛИСТОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА НЕПРЕРЫВНОМ ПРОДОЛЬНО-КЛИНОВОМ СТАНЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА
ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
С.А-Машеков1, Б.Н Абсадыков2, М.М. Акимбекова1, А.С. Машекова1
'Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан;
2Казахстанско-Британский технический университет, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация. С использованием современной высокоточной установки Gleeble3500 исследованы закономерности изменения сопротивления деформации и структуры алюминиевого сплава 6060. При этом данные закономерности исследованы путем физического моделирования прокатки полос на продольно-клиновом стане с различными режимами обработки. С единой позиции описано изменение структуры алюминиевого сплава 6060 при многоступенчатом обжатии при различных температурах и скоростях деформирования. Установлено, что прокатка алюминиевого сплава при низких температурах приведет к формированию в структуре крупнозернистой структуры и, наоборот, прокатка при высоких температурах способствует формированию в структуре металла мелкозернистой структуры.
Ключевые слова: сжатие, сопротивление деформации, пластичность, эксперимент, упрочнение, разупрочнение, рекристаллизация.
Поступила 16.05.2016 г.
