Разработка научных основ и оптимизация технологических режимов нового способа протяжки литых слитков

Abstract

Рассмотрена идея реализации знакопеременной деформации при ковке литых слитков и определена рациональная форма ковочного инструмента. Представлены результаты анализа деформированного состояния металла при осадке в бойках с рельефной поверхностью, а также в гладких бойках (на втором этапе деформирования). Использование нового инструмента обеспечивает в первых проходах проработку структуры металла путем дополнительной знакопеременной деформации без существенного изменения формы поперечного сечения заготовки. Знакопеременная деформация способствует увеличению накопленной деформации без изменения формы поперечного сечения заготовки, стимулирует образование полигонизованной субзеренной структуры и повышение дисперсности зеренной структуры. Представлены результаты анализа деформированного состояния металла при ковке рельефными и плоскими бойками. Для оценки неравномерности деформации по высоте слитка выполнен расчет накопленной степени деформации частицами в очаге деформации для шести точек по высоте в сечении углубления на бойке. Накопленная степень деформации для конкретной частицы определяется из решения задачи с помощью программы Deform для плоско-деформированного состояния в изотермических условиях. В приконтактных слоях деформация минимальна, так как имеются зоны затрудненной деформации (зоны прилипания), протяженность которых по мере продвижения вглубь металла уменьшаются; в начале пластической деформации возникает свободная поверхность – поверхность, не находящаяся под рабочим инструментом. Найдены способы управления технологическим процессом ковки с целью повышения однородности деформированного состояния по сечению слитка, стимулирование образования полигонизованной субструктуры во время обжатия и ультрадисперсной структуры после метадинамической рекристаллизации во время паузы. The paper considers an idea of realization of alternating deformation in forging cast ingots and determines a rational shape of forging tools. The results of the analysis of the strained state of metal during compression in heads with a profiled surface and in smooth heads (at the second stage of deformation) are presented. The use of new tools provides the formation the metal structure in first passes by means of additional alternating deformation without a significant change of the cross-section shape of the billet. Alternating deformation increases the accumulated strain without changing the cross-section shape of the billet, stimulates the formation of the polygonized subgranular structure and refines the grain structure. Results of the strained state analysis of metal during forging in profiled and flat heads are presented. The degree of the accumulated strain in particles in the deformation zone is calculated for six points along the height of the section of the head hollow in order to estimate strain inhomogeneity in the ingot height. The accumulated strain for a specific particle is determined from the problem solution for a flat deformed state under isothermal conditions by means of Deform software. In layers adjacent to the contact zone the strain is minimal since there are areas of hindered deformation (sticking areas), the size of these areas decreases towards the depth of the metal; at the beginning of plastic deformation a free surface appears which is not under the working tool. Ways to control the technological process of forging are found for increasing homogeneity of strained state in the ingot section and stimulating the formation of the polygonized substructure during compression and the ultradisperse structure after metadynamic recrystallization during a pause.