Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy / Известия вузов. Цветная металлургия
Not a member yet
659 research outputs found
Sort by
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПЕРЕГРЕВА И ЗАЛИВКИ РАСПЛАВА НА КАЧЕСТВО ОТЛИВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ЛИТЬЕ ПО ГАЗИФИЦИРУЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Get PDFLost foam casting (LFC) is currently one of the most effective and promising methods to produce high-quality thin-walled castings that exhibit a desired dimensional accuracy, the required surface roughness, and other properties. This technology is widely used in the manufacture of aluminum alloys products. In order to ensure cost minimization in the manufacture of products and the production of quality castings, it is advisable to use an increased amount of recycled material in the charge, paying attention to the overheating temperature and the melt holding time. The paper presents research findings on temperature regimes of melting and casting of aluminum alloys during LFC. Under the concerned industrial conditions, the following regimes were most effective to ensure the best quality indicators of leak-tight castings with respect to dimensional accuracy and surface roughness: melt overheating temperature – 880÷890 °С, pouring temperature – 820÷830 °С. The paper studies the effect of different temperature parameter options for melting and casting of the AK7 melt composition during LFC on the content of nonmetallic inclusions in the as-cast state. It was found that the minimum content of γ-Al2O3 in the finished alloy was provided by the melt overheating temperature up to 880÷890 or 940÷950 °С, and the pouring temperature of 820÷830 °С.Литье по газифицируемым моделям (ЛГМ) в настоящее время является одним из эффективных и перспективных способов получения высококачественных тонкостенных отливок, обладающих заданной размерной точностью, требуемой чистотой поверхности и другими свойствами. Данная технология находит широкое распространение при производстве изделий из алюминиевых сплавов. Для обеспечения минимизации затрат при изготовлении изделий и получения качественных отливок целесообразно использовать повышенное количество вторичных материалов в шихте, уделяя при этом внимание температуре перегрева и времени выдержки расплава. Приведены результаты исследования температурных режимов плавки и заливки алюминиевых сплавов при ЛГМ. В рассматриваемых производственных условиях наиболее эффективными режимами, обеспечивающими наилучшие качественные показатели герметичных отливок по размерной точности и чистоте поверхности, оказались: температура перегрева расплава – 880÷890 °С, температура заливки в литей-ную форму – 820÷830 °С. Изучено влияние различных вариантов температурных параметров плавки и заливки расплава состава АК7 при ЛГМ на содержание неметаллических включений в литом состоянии. Выявлено, что минимальное со-держание γ-Al2O3 в готовом сплаве обеспечивают: температура перегрева расплава – до 880÷890 или 940÷950 °С, темпера-тура заливки в литейную форму – 820÷830 °
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТИОНОКАРБАМАТОВ С КЛАСТЕРАМИ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ ПО ДАННЫМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Get PDFThe models of sulfide minerals (covellite, bornite, chalcopyrite and pyrite) are developed. The molecular models of thionocarbamates containing electron-accepting (O-butyl-N-ethylcarbamothioate (BETC)) and electron-donating (O-butyl-N-benzoylcarbamothioate (BBTC)) radicals bonded to nitrogen atoms are built. The interaction reactions between thionocarbamates and sulfide minerals by bidentate bond are reviewed to form a complex such as MeSN or bidentate complex with coordinated CuSNH and retained hydrogen/nitrogen bond. The paper offers a forecast of O-butyl-N-benzoylcarbamothioate (BBTC) and O-butyl-N-ethylcarbamothioate (BETC) activity estimation (PEC) in reactions with copper minerals and pyrite and shows that it is more energy-efficient to form a complex with coordinated CuSNH.Разработаны модели сульфидных минералов (ковеллина, борнита, халькопирита и пирита). Созданы молекулярные модели тионокарбаматов, содержащие связанные с атомами азота электроноакцепторный (О-бутил-N-этилтионокарбама- та) и электронодонорный (О-бутил-N-бензоилтионокарбамата) радикалы. Рассмотрены реакции взаимодействия тионокарбаматов с сульфидными минералами по бидентатной связи с образованием комплекса типа MeSN или бидентантного комплекса с координацией СuSNH при сохранении связи водорода с азотом. Предложен прогноз оценки активности О-бутил-N-бензоилтионокарбамата и О-бутил-N-этилтионокарбамата в реакциях с медными минералами и пиритом и показано, что энергетически более выгодно образование комплекса с координацией СuSNH
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Get PDFThe article reviews the experimental melting of an intermetallic titanium alloy in a vacuum induction melting unit equipped with a «cold crucible» and manufacturing of gas turbine engine blades by investment casting in a centrifugal field. It studies the structure of the initial charge blank intended for melting the intermetallic titanium alloy, and analyzes its chemical composition. The article presents the casting process parameters and results of the metallographic analysis of manufactured blades. It was found that the structure of the cast blade is lamellar and consists of phases γ and α2. The article provides the mechanical test results. It was found that the ultimate tensile strength was σв = 765 MPa, the yield point was σт = 726,5 MPa, the relative elongation was δ = 1,6 %. The article studies the stress distribution along the blade feather and constructs distribution diagrams. Blade samples were tested for long-term strength (t = 650 °C, τ = 500 h), fatigue strength, and impact strength.В ходе работы проведены опытные плавки интерметаллидного титанового сплава в вакуумной индукционной плавильной установке с «холодным тиглем» и изготовлены лопатки газотурбинного двигателя методом литья по выплавляемым моделям в центробежном поле. Изучена структура исходной шихтовой заготовки для выплавки интерметаллидного титанового сплава. Проанализирован ее химический состав. Представлены технологические параметры литья и результаты металлографического анализа полученных лопаток. Установлено, что структура литой лопатки имеет пластинчатое строение и состоит из фаз γ и α2. Приведены результаты испытания механических свойств. Установлено, что предел прочности при растяжении σв = 765 МПа, предел текучести σт = 726,5 МПа, относительное удлинение δ = 1,6 %. Исследовано распределение напряжений на пере лопатки и построены эпюры их распределения. Проведены испытания образцов лопаток на длительную прочность (t = 650 °С, τ = 500 ч), усталостную прочность и ударную вязкость
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ И ТЕПЛООТДАЧИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЯ В ГРАФИТОВЫЕ ФОРМЫ
Get PDFGraphite molds can be used to produce titanium, nickel, copper, aluminum and zinc castings. Using of the graphite molds provides a high cooling rate. Moreover no die coatings and lubricants are required. To get appropriate results of the casting process simulation in graphite molds it is necessary to know thermophysical properties of materials and boundary conditions such as interface heat transfer coefficients, but they are still unknown. The most important properties are heat transfer coefficient between casting and mold, and between mold parts and between mold and environment. The heat transfer coefficient h (iHTC – interface Heat Transfer Coefficient) was determined between cylindrical aluminium (99,99 % Al) casting and mold made of low-ash graphite. The mold was produced by milling graphite blocks on the CNC machine. The heat transfer coefficient was determined by minimizing the error function, representing the difference between the experimental and obtained by simulation temperature in the mold during pouring, solidification and cooling of the casting. The dependences of the iHTC between aluminium and graphite on the temperature of the casting surface and time elapsed from the start of pouring of the casting. Determined values of the heat transfer coefficient at metal temperatures 1000, 660, 619 and 190 °С are 1100, 4700, 700 and 100 W/(m2 ·К) respectively. Therefore, with decreasing of the melt temperature from 1000 °C (pouring temperature) to 660 °C (aluminium melting point), the heat transfer coefficient increases. After casting surface forming and lowering its temperature, the heat transfer coefficient decreases. Decrease of the iHTC at temperatures below 660 °C (lower the melting point) is associated primarily with the appearance of an air gap between the mold surface and casting surface as a result of linear shrinkage. The iHTC between the mold parts (graphite– graphite) is constant 1000 W/(m2 ·К). The heat transfer coefficient between graphite and the air environment is 12 W/(m2 ·К) at the mold surface temperature up to 600 °C.Для получения отливок из титановых, никелевых, медных, алюминиевых и цинковых сплавов могут использоваться формы из графита, что позволяет обеспечить высокую скорость охлаждения. При этом не нужны краски и смазки. Компьютерное моделирование процессов литья в графитовые формы требует знания теплофизических свойств заливаемого сплава и графита. Помимо этого для получения адекватных результатов моделирования необходимо определить ряд граничных условий – таких, как коэффициенты теплопередачи и теплоотдачи. Наиболее важными являются коэффициент теплопередачи между отливкой и формой, коэффициент теплопередачи между элементами формы и коэффицент теплоотдачи формы в окружающую атмосферу. В данной работе определяли коэффициент теплопередачи h (iHTC – interface Heat Transfer Coefficient) между цилиндрической отливкой из алюминия (99,99 %) и формой, выполненной из блочного графита марки ГМЗ. Форму изготавливали путем фрезерования на станке с числовым программным управлением. Нахождение коэффициента теплопередачи производилось путем минимизации значения функции ошибок, отражающей разницу между экспериментальными и полученными в процессе математического моделирования значениями температуры в форме и в отливке в процессе заливки, затвердевания и охлаждения отливки. Построены зависимости величины коэффициента теплопередачи между алюминием и графитом от температуры поверхности отливки и от времени, прошедшего с начала заливки. Установлено, что при температурах поверхности металла, контактирующего с формой, 1000, 660, 619 и 190 °С значения h равны 1100, 4700, 700 и 100 Вт/(м2 ·К) соответственно, т.е. при понижении температуры расплава от 1000 °C (температура заливки) до 660 °C (температура кристаллизации алюминия) величина h растет от 1100 до 4700 Вт/(м2 ·К), а после образования слоя твердого металла на поверхности отливки и уменьшения ее температуры – снижается. Уменьшение коэффициента теплопередачи при температурах поверхности отливки менее 660 °C, по нашему мне- нию, связано с появлением зазора между поверхностями формы и отливки вследствие линейной усадки последней. Коэффициент теплопередачи между элементами формы (графит–графит) постоянен, составляя 1000 Вт/(м2 ·К). Коэффициент теплоотдачи графита в воздушную атмосферу равен 12 Вт/(м2 ·К) при температуре поверхности формы до 600 °С
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АВТОКЛАВНОГО ОКИСЛЕНИЯ УПОРНОГО ЗОЛОТО-МЕДНО-МЫШЬЯКОВИСТОГО ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА
Get PDFThe article presents the results of material composition studies of a refractory gold-copper-arsenic concentrate. The nature of gold dissemination in the mineral components of the studied flotation concentrate shows that gold is more associated with sulfides and less with iron hydroxides. The results obtained indicate that gold is predominantly small. The process flow scheme is offered for processing of the studied flotation concentrate. It includes the following operations: ultrafine grinding, autoclave oxidation, alkaline atmospheric treatment of autoclave oxidation cake with subsequent sorption cyanidation. The effect of feed size on the behavior of components in autoclave oxidation was studied. This process was investigated using a sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at the L : S = 2 : 1 ratio, oxygen pressure of 0,8–1,0 MPa, and temperature of 95±10 °C. It was found that the optimal duration of autoclave oxidation is 4 h. High performance was reached when the flotation concentrate was subjected to preliminary ultrafine grinding to –0,020 mm (85 %) Alkaline atmospheric treatment of the solid cake was carried out under the following conditions: L : S = 3 : 1 ratio, CaO feed – 100 g/kg, temperature – 95 °C, duration – 2 h. Fixed residue of autoclave oxidation was subjected to CIL for 8 h at the ratio of L : S = 3 : 1, pH = 9,5÷11,0, NaCN concentration – 1 g/l, coal feed – 5 vol.%. It was found that this technology provides up to 96 % gold recovery.Представлены результаты исследований по вещественному составу упорного золото-медно-мышьяковистого концентрата. Установлено, что по характеру вкрапленности в минеральные компоненты золото в изучаемом флотоконцентрате ассоциируется в большей степени с сульфидами и менее – с гидроксидами железа. Полученные данные свидетельствуют о том, что золото преимущественно мелкое. Предложена технологическая схема переработки исследуемого флотоконцентрата, которая включает следующие стадии: сверхтонкое измельчение, автоклавное окисление, щелочная атмосферная обработка кека автоклавного окисления с последующим сорбционным цианированием. Изучено влияние крупности исходного флотоконцентрата на поведение компонентов в процессе автоклавного окисления. Исследования этого процесса проведены с раствором серной кислоты концентрацией 50 г/л при соотношении Ж : Т = 2 : 1, давлении кислорода 0,8– 1,0 МПа и температуре 95±10 °С. Определена оптимальная продолжительность процесса автоклавного окисления, которая составляет 4 ч. Высокие показатели достигнуты при предварительном ультратонком измельчении флотоконцентрата до крупности –0,020 мм (85 %). Щелочную атмосферную обработку твердого кека автоклавного окисления осуществляли при следующих условиях: отношение Ж : Т = 3 : 1, загрузка CaO – 100 г/кг, температура – 95 °С, продолжительность – 2 ч. Сорбционное выщелачивание твердого остатка автоклавного окисления проводили в течение 8 ч при отношении Ж : Т = = 3 : 1, рН = 9,5÷11,0, концентрации NaCN – 1 г/л, загрузке угля – 5 об.%. Установлено, что максимальное извлечение золота по данной технологии достигает 96 %
РАЗРАБОТКА ФЛОТОАППАРАТА С ВЫСОКОНАПОРНЫМ РОТАЦИОННЫМ ПУЛЬСАЦИОННЫМ АЭРАТОРОМ
Get PDFAn enlarged version of the flotation unit equipped with a high-pressure rotational pulsation aerator (HPRPA) was manufactured. Studies and tests were carried out using a refractory fine-grained gold-containing ore sample from one of Kazakhstan deposits. The experiment and practice of flotation using the HPRPA developed by the authors demonstrated that pressure fluctuations created by the aerator ensured the efficiency of the functional use of two periods: (1) dissolution of additional gases in the high-pressure compression period, which provides the aeration process with the necessary amount of dissolved gases; (2) pseudo-cavitational emission of gases in the medium rarefaction period, which ensures aeration with gas emission from the aqueous phase directly on hydrophobic mineral microparticles, i.e. selective flotation of microdispersions. The obtained results showed that ore flotation in the flotation unit equipped with the HPRPA lead to a very significant positive effect not only with regard to the extraction of metals, but also to the quality of obtained concentrates.Изготовлен укрупненный вариант флотоаппарата с высоконапорным ротационным пульсационным аэратором (ВРПА). Проведены исследования и испытания на труднообогатимой тонковкрапленной золотосодержащей пробе руды одного из месторождений Казахстана. Эксперимент и практика флотации с разработанным авторами ВРПА показали, что колебания давления, которые создаются аэратором, обеспечивают эффективность функционального использования двух периодов: (1) растворение дополнительного количества газов в высоконапорном периоде сжатия, что обеспечивает процесс аэрации необходимым количеством растворенных газов; (2) псевдокавитационное выделение газов в периоде разрежения среды, чем и обеспечивается аэрация с выделением газов из водной фазы непосредственно на гидрофобных минеральных микрочастицах, т.е. селективная флотация микродисперсий. Полученные результаты показали, что при флотации руды на флотоаппарате с ВРПА получен весьма существенный положительный эффект не только по извлечению металлов, но и по качеству получаемых концентратов
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЫНОСА ПЫЛИ ИЗ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА ПЕЧИ ВАНЮКОВА
Get PDFThe acoustic generator technology was used to arrange in-furnace dust deposition in the Vanyukov furnace, OJSC SUMZ (Revda, Russia). The generator design included a nozzle tube, an air nozzle, a resonator and a focusing surface. The total acoustic power of the acoustic field and the optimum number and location of the acoustic generators were determined based on the surface area of the furnace molten pool and the recommended values of specific acoustic power for in-furnace dust deposition. To create an acoustic field in the Vanyukov’s furnace for melting the sulfide copper zinc-containing raw material and depleting the liquid converter slag, four acoustic generators were installed in the end wall through the inspection window: two on the uptake side and two on the charge material loading side. In total, six pilot modes of in-furnace dust deposition system testing at different operation settings of acoustic generators were implemented with one basic mode to compare performance. The duration of test periods ranged from 5 to 18 days, and the total operation time of the unit using acoustic generators was 68 days. It should be noted that the presence of an acoustic field in the furnace body at any operation settings of generators in one way or another helped to reduce the concentration of dust particles downstream the chain of gas purifiers (at the commodity point). According to test data, it was found that the minimum total acoustic power of the acoustic field, which reduces the dust concentration due to the coagulation of dust particles within the furnace space, is 800 W. Для организации внутрипечного пылеосаждения на печи Ванюкова в ОАО «СУМЗ» (Россия, г. Ревда) была применена технология с использованием акустических излучателей. Конструкция излучателя включала сопловую трубу, воздушное сопло, резонатор и фокусирующую поверхность. Исходя из площади поверхности ванны расплава печи и рекомендуемых значений удельной акустической мощности для внутрипечного пылеосаждения, была рассчитана суммарная звуковая мощность акустического поля и определены оптимальное количество и места расположения акустических излучателей. Для формирования акустического поля на печи Ванюкова для плавки сульфидного медного цинксодержащего сырья и обеднения жидких конвертерных шлаков в торцевой стене через смотровое окно были установлены 4 акустических излучателя: два со стороны аптейка и два со стороны загрузки шихтовых материалов. Всего было реализовано шесть опытных режимов испытаний системы внутрипечного пылеосаждения с различными настройками работы акустических излучателей и один базовый – для сравнения показателей работы. Продолжительность опытных периодов колебалась от 5 до 18 сут, причем общее время работы агрегата с использованием акустических излучателей составило 68 сут. Наличие в рабочем пространстве печи акустического поля при любых настройках работы излучателей в той или иной мере способствовало снижению концентрации пылевых частиц после цепочки газоочистных аппаратов (в товарной точке). По экспериментальным данным было выявлено, что минимальная суммарная звуковая мощность акустического поля, обеспечивающая снижение концентрации пыли за счет коагуляции пылевых частиц внутри печного пространства, составляет 800 Вт.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ НИЗКОТИТАНОВОГО ШЛАКА С СОДОЙ
Get PDFThe article presents study results of soda and low-titanium slag baking, where the slag is produced during processing of titanium magnetite concentrate. The purpose of baking is to change the mineralogical composition of Ti-containing phases and obtain a product suitable for chemical separation of titanium dioxide from impurities. The X-ray phase analysis revealed that the obtained titanium slag belonged to the spinel-anosovit type. The article studies the factors influencing the baking process: the slag to soda mass ratio, the process duration, the temperature and the size of slag particles. The thermal analysis of the slag and soda baking process revealed that the optimum process temperature was 900°C. This temperature ensured formation of sodium titanates and a cake of sufficient porosity. The article demonstrates that effective decomposition pro cess requires a pretreatment of titanium slag by fine grinding. It was found that grinding of titanium slag particles to 40 μm contributes to more complete decomposition of the anosovite and formation of sodium titanates. It was found that during titanium slag and soda baking at the slag to soda mass ratio of 1 : 1,05, decomposition of anosovite occurred, and virtually all titanium was bound to sodium titanates. Optimal process conditions were determined as follows: slag to soda mass ratio – 1 : 1,05, baking temperature – 900 ° C, duration – 60 minutes and slag particle size – 40 μm. During baking, the titanium-containing slag phases were converted into Na2TiO3 and Na8Ti5O14. The presence of a significant amount of silicon dioxide and the sodium-magnesium silicate phase was observed in the cake. The electron microprobe analysis of the cake showed that impurity elements were adsorbed on the particles of formed Na2TiO3.Приведены результаты исследования процесса спекания соды с низкотитановым шлаком, полученным при переработке титаномагнетитового концентрата с целью изменения минералогического состава Ti-содержащих фаз с получением продукта, пригодного для химического отделения диоксида титана от примесей. Рентгенофазовым анализом установлено, что полученный титановый шлак относится к шпинелидно-аносовитному типу. Изучены факторы, влияющие на процесс спекания: соотношение масс шлака и соды, продолжительность ведения процесса, температура и размер частиц шлака. Термический анализ процесса спекания шлака с содой показал, что оптимальной температурой процесса является 900 °С. Она обеспечивает образование титанатов натрия и достаточно пористого спека. Показано, что предварительная обработка шлака требует тонкого размола титанового шлака для эффективного проведения процесса разложения. Выявлено, что измельчение частиц титанового шлака до 40 мкм способствует более полному разложению аносовита с образованием титанатов натрия. Установлено, что при спекании титанового шлака с содой при массовом соотношении шлак : сода = 1 : 1,05 происходит разложение аносовита, а практически весь титан связан в титанаты натрия. Определены оптимальные условия проведения процесса: массовое соотношение шлака к соде 1 : 1,05, температура спекания 900 °С, продолжительность 60 мин и размер частиц шлака 40 мкм. Титансодержащие фазы шлака в процессе спекания преобразуются в Na2TiO3 и Na8Ti5O14. В спеке отмечено присутствие значительного количества диоксида кремния и фазы силиката натрия–магния. Рентгеноспектральный микроанализ спеков показал, что примесные элементы адсорбируются на частицах образовавшегося Na2TiO3
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ ДЕТАЛИ «ПОЛУСФЕРА» В ШТАМПЕ С УПРУГИМ ЭЛЕМЕНТОМ
Get PDFThe paper provides a method to obtain hemisphere part in a die where the part surface is formed by the counter die. This is due to the tool design with a steel elastic element placed around the punch. Such process scheme allows for two different processes combined in one tool: drawing and calibration. Drawing sphere-like parts requires calibration since the part has a large area that is not in contact with the punch and die where the part looses stability and starts to buckle. The elastic element made of spring steel and placed around the hard punch calibrates part at the final drawing stage. The paper provides a forming scheme to obtain hemisphere parts with a relative thickness S′ = S/D0·100 % = 1,5÷0,15. Process parameters are evaluated using the engineering method. Geometrical parameters are calculated for the Steel 1060 elastic element for hemisphere part drawing of aluminum alloy 5056 with a thickness of 0,5 to 10 mm. The size of a gap between the punch and elastic element is determined. Maximum stresses occurring in the elastic element when forming are calculated. It is found that the elastic element has no plastic deformation. It is proposed to use the elastic element to produce parts with accurate geometrical dimensions and compensate elastic restitution. Представлен способ получения деталей типа полусферы в штампе, где образующей поверхностью детали является матрица. Это достигается за счет использования в конструкции штампа упругого стального элемента, расположенного по контуру пуансона. Данная схема процесса позволяет совместить в одном штампе две операции: вытяжку и калибровку. Калибровка при вытяжке сферообразных деталей необходима из-за того, что в заготовке образуется большой участок, свободный от контакта с пуансоном и матрицей, на котором заготовка теряет устойчивость и начинают образовываться гофры. Упругий элемент, изготовленный из пружинной стали и расположенный по контуру жесткого пуансона, калибрует деталь в конечной стадии вытяжки. В работе представлена схема процесса штамповки для полусферических деталей с относительной толщиной S′ = S/D0·100 % = 1,5÷0,15. Для оценки технологических параметров использована инженерная методика. Проведены расчеты геометрических параметров упругого элемента из стали 60ГС для вытяжки детали в виде полусферы из алюминиевого сплава АМг6 толщиной от 0,5 до 10 мм. Определена величина зазора между пуансоном и упругим элементом. Рассчитаны максимальные напряжения, возникающие в упругом элементе в процессе штамповки, и выявлено, что он пластически не деформируется. Предложено использовать упругий элемент для получения деталей с точными геометрическими размерами и компенсации упругого пружинного эффекта при изготовлении.
ПРЕССОВАНИЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ И ВИНТОВЫХ ПРОФИЛЕЙ ИЗ МЕДИ М4
Get PDFThe paper considers pressing methods for prismatic and screw-shaped metal sections. An example of cold pressing of a M4 copper billet to produce a solid square section making is provided. The paper compares traditional pressing (extrusion) and extrusion with subsequent pressing and torsion (extrusion and screw pressing) with regard to mechanical characteristics, energy intensity and fracture pattern of copper samples. At the same time, extrusion and screw pressing of a billet was carried out in one device within one process operation. Bulk copper billets ∅11,7×60 mm were subjected to prismatic and screw-shaped section pressing in one pass at the room temperature. A hydraulic press was used for billet pressing with a punch. Solid copper prismatic and screw-shaped sections with a square section of 8×8 mm were obtained following the deformation processing. The paper presents findings on mechanical properties, deformation regularities, and the fracture mechanism during monoaxial stretching of M4 commercial copper samples in the as-delivered and as-hardened states. Mechanical tests for monoaxial stretching of samples with working dimensions of ∅3×15 mm was made using the UTS-20k testing machine at a constant loading rate of 3,33·10–5 m·s–1. A certain strength improvement of copper extruded in one pass at a room temperature was found. Screw pressing after extrusion ensures a higher ductility as compared to the original state and extrusion. The paper describes a fractographic investigation of fractures in samples using the Hitachi TM 3030 scanning electron microscope in the secondary electron mode. The paper demonstrates that the fracture mechanism of copper samples in the as-delivered state, as well as following the extrusion and extrusion and screw pressing, is qualitatively the same. Fracturing of M4 copper samples both in the original state and following deformation processing under the indicated regimes occurred by a mechanism of ductile fracture. It was found that copper subjected to extrusion and screw pressing featured greater energy intensity due to higher ductility. The fracture in the fibrous area of the sample subjected to extrusion and screw pressing is notable for the tiered arrangement of pit blocks. Large pits and micropits in all copper states are present both in the fibrous area and in the peripheral area of the cut.Рассматриваются методы прессования призматических и винтовых металлических профилей. Приведен пример холод-ного прессования заготовки из меди М4 с получением сплошного профиля квадратного сечения. Проведено сравнение традиционного прессования (экструдирования) и экструдирования с последующим прессованием с кручением (экструдирования и винтового прессования – ЭВП) по механическим характеристикам, энергоемкости и характеру разрушения образцов из меди. При этом ЭВП заготовки выполнялось в одном устройстве при одном технологическом процессе. Прессованию призматических и винтовых профилей в 1 проход при комнатной температуре подвергали объемные медные заготовки ∅11,7×60 мм. Нагружение заготовки пуансоном осуществлялось с помощью гидравлического пресса. После деформационной обработки были получены сплошные медные призматические и винтовые профили с квадратным сечением 8×8 мм. Представлены результаты по механическим свойствам, закономерностям деформирования и механизму разрушения при одноосном растяжении образцов из технической меди М4 в состоянии поставки и после упрочнения. Механические испытания на одноосное растяжение образцов с рабочим размером ∅3×15 мм проводили на испытательной машине UTS-20k при постоянной скорости нагружения, равной 3,33·10–5 м·с–1. Установлено некоторое повышение прочности меди, подвергнутой экструзии в один проход при комнатной температуре. Винтовое прессование после экструзии обеспечивает более высокую пластичность по сравнению с исходным состоянием и экструзией. Выполнено фрактографическое исследование изломов образцов на сканирующем электронном микроскопе «Hitachi TM 3030» в режиме вторичных электронов. Показано, что механизм разрушения медных образцов в состоянии поставки, а также после экструзии и ЭВП качественно одинаковый. Разрушение образцов из меди М4 как в исходном состоянии, так и после деформационной обработки по указанным режимам произошло по механизму вязкого разрушения. Выявлено, что медь, подвергнутая ЭВП, обладает большей энергоемкостью в связи с повышением пластичности. Излом в волокнистой зоне для образца, подвергнутого ЭВП, отличается ярусным расположением блоков ямок. Крупные ямки и микроямки во всех состояниях меди присутствуют как в волокнистой зоне, так и в периферийной области среза