Теоретические основы исследования процессов деформации заготовки без изменения формы и размеров

Abstract

Важной задачей современного производства металлопродукции является разработка и освоение новых технологических процессов обработки давлением, сочетающих незначительное изменение формы и размеров заготовки с интенсивной проработкой структуры при деформации. Этим требованиям отвечает процесс равноканального углового прессования (РКУП). В работе выполнен анализ влияния технологических режимов равноканального углового прессования на форму очага деформации, интенсивность скорости деформации, степень накопленной деформации, показатели напряженного состояния и поврежденность металла с идеально пластическими свойствами и со степенным упрочнением. Механика равноканального углового прессования рассмотрена с помощью методов линий скольжения и верхней оценки, а расчет поврежденности металла выполнен на основе механики вязкого разрушения металла при обработке давлением. Найдены закономерности ведения процесса РКУП, рациональные режимы деформирования. Полученные факты подтверждены результатами, достигнутыми при моделировании процесса РКУП в программном комплексе Deform-3D. В работе выявлены новые направления исследования процесса равноканального углового прессования, связанные с измельчением зерна и изучением процесса разрушения металла. В частности, регулируя скорость деформации процесса и контролируя температуру заготовки, можно обеспечивать такие условия, при которых в материале заготовки в полной мере проходят процессы полигонизации, формируются новые центры рекристаллизации, подавляется процессы рекристаллизации неподготовленной структуры металла (первичной рекристаллизации) и создаются условия для измельчения зерна и получения ультрадисперсной структуры металла. Вычислительный эксперимент, проведенный с помощью программного комплекса Deform-3D, с достаточной точностью подтверждает теоретические исследования РКУП методом верхней оценки и линий скольжения. An important task of modern metal production is the development and introduction of new technological processes of pressure working, combining a slight change in shape and dimensions of the workpiece with intensive deformation. These requirements are met by the process of equal channel angular pressing (ECAP). The analysis was made of the impact of technological regimes of equal channel angular pressing on the shape of the deformation zone, strain rate intensity, the degree of accumulated deformation, indicators of stress and damage in metal with ideal plastic properties and power-law hardening. Mechanics of equal channel angular pressing is examined by the use of methods of slip lines and the upper estimate, and damage calculation is based on the of ductile fracture mechanics in plastic metal working. Regularities of the ECAP process management and rational modes of deformation are found. The facts obtained were confirmed by the results achieved in the ECAP simu lation process in the software package Deform-3D. The work shows new areas of the research of equal channel angular pressing, related to grain refinement and the study of the process of metal destruction. In particular, adjusting the strain rate of the process and controlling the temperature, it is possible to provide conditions under which the workpiece material is fully polygonized, new centers of recrystallization are formed, recrystallization processes of the unprepared metal structure (primary recrystallisation) are suppressed and conditions for grain refinement and obtaining the ultrafine metal structure are generated. The computer experiment carried out with the help of the software package Deform-3D confirms with sufficient accuracy the theoretical study of the ECAP.