ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 671.777
DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-4-70-80
Аннотация
Представлены результаты аналитических и экспериментальных исследований процесса бесслитковой прокатки-прессования (БПП) для переработки вторичных отходов прессового производства из сплава АД31. Проведен анализ научно-технической литературы и установлено, что применение совмещенных методов обработки для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из сплавов цветных металлов позволяет повысить выход годного металла, обеспечить быстрый переход с одного типоразмера на другой при сравнительно высокой производительности. Поэтому для исследований был выбран метод бесслитковой прокатки-прессования, реализованный на установках для совмещенного литья, прокатки и прессования. На первом этапе исследований определяли реализуемость процесса с помощью аналитического метода баланса мощностей. Для определения энергосиловых параметров была разработана методика с использованием полученных авторами формул. С ее помощью проведен анализ процессов термодеформационной обработки для получения прутков из сплава АД31 на установках совмещенной обработки СПП-200 и СПП-400 и установлены критические значения сил, действующих на валки и матрицу, моментов прокатки, а также мощности приводных двигателей валков, имеющих закрытый ящичный калибр, для различных условий обработки. Проведены экспериментальные исследования по получению опытных партий прутков диаметром 9 мм из отходов прессового производства сплава АД31 и уточнены технологические параметры процесса бесслитковой прокатки-прессования при прессовании с вытяжкой 4 и 9,7. При этом температура расплава составила 760±10ºС, температура закристаллизованной заготовки 520ºС, частота вращения валков 5 об/мин, степень деформации при прокатке 50%. Исследования структуры металла показали, что прутки, полученные из отходов прессового производства сплава АД31 методом бесслитковой прокатки-прессования, характеризуются волокнистым мелкозернистым строением. Такая структура позволяет получить высокий уровень пластических и прочностных свойств, которые в горячепрессованном состоянии соответствуют требованиям ГОСТ 21488-97. Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать метод бесслитковой прокатки-прессования для получения из отходов прессового производства из сплава АД31 длинномерных прутков с высоким уровнем прочностных и пластических свойств.
Ключевые слова
алюминиевые сплавы, вторичные отходы, бесслитковая прокатка-прессование, лигатурные прутки, энергосиловые параметры, структура, механические свойства
Для цитирования
Экспериментально-аналитическая оценка реализуемости и энергосиловых параметров процесса бесслитковой прокатки-прессования прутков из отходов сплава АД31 / Сидельников С.Б., Лопатина Е.С., Парубок А.В., Кузин Д.И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2024. Т. 22. №4. С. 70-80. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2024-22-4-70-80
1. Особенности структурообразования и свойства металла при высокоскоростной кристаллизации–деформации и модифицировании алюминиевых сплавов: монография / Сидельников С.Б., Лопатина Е.С., Довженко Н.Н., Дроздова Т.Н. и др. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 180 с.
2. Сидельников С.Б., Довженко Н.Н., Загиров Н.Н. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография. М.: МАКС Пресс, 2005. 344 с.
3. Пат. 2724758. Российская Федерация. Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла / Сидельников С.Б., Старцев А.А., Гильманшина Т.Р. и др., опубл. 25.06.2020, бюл. №18.
4. Непрерывное литье–прессование цветных металлов / В.М. Сергеев, Ю.В. Горохов, В.В. Соболев и др. М.: Металлургия, 1990.
5. Сальников А.В., Стрелов А.В., Мотков М.М. Производство катанки из твердых алюминиевых сплавов методом совмещенной прокатки-прессования // Цветные металлы и минералы: сборник докладов Девятого международного конгресса. Красноярск, 11–15 сентября 2017 года. Красноярск, 2017. С. 674–681.
6. Salnikov A., Heinzel C. The Combined Method for Producing Long Products from Aluminium and Aluminium Alloys // Minerals, Metals and Materials Series. This link is disabled., 2021, vol. 6, pp. 291–298.
7. Heinzel С., Salnikov С.А., Müller S. Experimental and Numerical Examinations Regarding the Material Flow of Combined Rolling Extrusion Process // Minerals, Metals and Materials Series. This link is disabled., 2021, vol. 6, pp. 158–162.
8. Strategy tasks of the Russian metallurgical complex / Sizyakov V.M. , Vlasov A.A., Bazhin V.Y. // Tsvetnye Metally. 2016, no. 1, pp. 32-37.
9. Сизяков В.М., Бажин В.Ю., Власов А.А. Состояние и перспективы развития производства алюминия // Металлург. 2010. №7. С. 2-6.
10. Шаталов Р.Л., Босхамджиев Н.Ш., Николаев В.Ал. Совмещенные процессы литья и деформации металлов. М.: Изд-во МГОУ, 2009.
11. Shatalov R.L., Genkin A.L. Operating a sheet-rolling complex to minimize energy costs // Metallurgist. 2008, 52 (9-10), pp. 485-490.
12. Улучшение качества поверхности низколегированных цинковых полос при отливке заготовки в двухвалковую форму и прокатке на четырехвалковом стане 400 / Р.Л. Шаталов, А. М. Кац, М.В. Кудин и др. // Цветные металлы. 2002. № 10. С. 76-81.
13. Технологические основы получения материалов и изделий из сыпучих отходов сплавов алюминия: монография / Н.Н. Загиров, Ю.Н. Логинов, С.Б. Сидельников, Е.В. Иванов. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2019.
14. Загиров Н.Н., Логинов Ю.Н. Технологические основы получения материалов и изделий из сыпучих стружковых отходов меди и ее сплавов методами обработки давлением: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015.
15. Саха П.К. Технология прессования алюминия. М.: НП «АПРАЛ», 2015.
16. Щерба В.Н. Прессование алюминиевых сплавов. М.: Интермет Инжиниринг, 2001.
17. Расчетно-экспериментальная оценка условия реализации процесса совмещенной прокатки-прессования с использованием метода баланса мощностей / Н.Н. Загиров, Н.Н. Довженко, С.Б. Сидельников, В.М. Беспалов // Цветная металлургия. Известия высших учебных заведений. 2016. №1. С. 19–25.
18. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979.
19. Целиков А.И., Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980.
20. Королев А.А. Механическое оборудование прокатных и трубных цехов. М.: Металлургия, 1987.