Аннотация
Магний и его сплавы являются перспективными материалами для различных практических приложений. Однако из-за низкой пластичности при низких температурах применение данных материалов во многом ограничено. По сравнению с «горячими» методами обработки, «холодная» деформация при комнатной температуре или ниже способствует формированию мелкозернистой структуры и улучшению механических свойств. Всё чаще разрабатываются новые методы холодной деформации магния и совершенствуются уже известные. Одним из таких методов является метод обратного выдавливания. В данной работе предложен оригинальный метод создания противодавления в процессе обратного выдавливания с целью предотвращения растрескивания магния и успешной деформации металла при комнатной температуре. В эксперименте магниевая заготовка помещается в стальной контейнер, на торец заготовки устанавливается медная трубка. При опускании пуансона сначала происходит дорнование медной трубки, затем пуансон внедряется в материал заготовки и происходит формирование стенок стаканчика. Медная трубка прижимается пуансоном к контейнеру, возникающая при этом сила трения обеспечивает противодавление растущей в процессе деформации стенки стаканчика. Использование медной трубки приводит к созданию дополнительных сжимающих напряжений, что препятствует растрескиванию материала. В работе также приведена оценка величины противодавления. Результаты расчёта подтверждены экспериментально. В результате деформации методом обратного выдавливания с противодавлением при комнатной температуре из магния и его сплавов удалось получить стаканы с цельной стенкой толщиной от 1 до 4 мм в зависимости от толщины медной трубки. Средний размер зерна магния после такой деформации 5 мкм. Предложенный метод обратного выдавливания с противодавлением представляет научный и практический интерес, поскольку может быть использован для изготовления тонкостенных магниевых трубок, листов и фольг с мелкозернистой структурой.
Ключевые слова
Магний, обратное выдавливание, противодавление, интенсивная пластическая деформация, структура.
1. Yang Cao, Song Ni, Xiaozhou Liao, MinSong, Yuntian Zhu. Structural evolutions of metallic materials processed by severe plastic deformation. Mater. Sci. and Eng. R: Reports. 113, 1–59 (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/ j.mser.2018.06.001
2. Ефимова Ю.Ю., Копцева Н.В., Никитенко О.А. Исследование состояния карбидной фазы после наноструктурирования и последующего волочения низкоуглеродистой стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2009. №3 (27). C. 45–48. URL: https://elibrary.ru/ item.asp?id=12860920.
3. Структурно-фазовые превращения, происходящие в псевдомонокристаллическом цирконии при теплой деформации в камере бриджмена / Егорова Л.А., Хлебникова Ю.В., Пацелов А.М., Пилюгин В.П. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2018. Т.16. №3 (16). C. 120–128. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=35682097.
4. F.-D. Dumitru, O.F. Higuera-Cobos, J.M. Cabrerа. ZK60 alloy processed by ECAP: Microstructural, physical and mechanical characterization. Mater. Sci.and Eng. A. 594, 32–39 (2014). DOI: 10.1016/j.msea.2013.11.050
5. Satyam Suwas, G. Gottsteina, R. Kumara. Evolution of crystallographic texture during equal channel angular extrusion (ECAE) and its effects on secondary processing of magnesium. Mater. Sci. and Eng. A. 471, 1–14 (2007). DOI: 10.1016/j.msea.2007.05.030.
6. M.R. Barnett. Forming of magnesium and its alloys. Fundamentals of magnesium alloy metallurgy. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2013. 357 p. URL: https://books.google.ru/books?id=55RwAgAAQBAJ&lpg=PP1&ots=ed2Aokumvk&dq=%20Forming%20of%20magnesium%20and%20its%20alloys%20Fundamentals%20of%20%20magnesium%20alloy%20metallurgy&lr&hl=ru&pg=PA62#v=onepage&q=Forming%20of%20magnesium%20and%20its%20alloys%20Fundamentals%20of%20%20magnesium%20alloy%20metallurgy&f=fa
7. N. Bayat Tork, N.Pardis, R. Ebrahimi Investigation on the feasibility of room temperature plastic deformation of pure magnesium by simple shear extrusion process. Mater. Sci. and Eng. A. 560, 34–39 (2013). DOI: 10.1016/ j.msea.2012.08.085.
8. Xiao Guang Qiao, Ya Wei Zhao, Wei Min Gan et al. Hardening mechanism of commercially pure Mg processed by high pressure torsion at room temperature. Mater. Sci. and Eng. A. 619, 95–106 (2014). DOI: 10.1016/ j.msea.2014.09.068.
9. A.Yu. Volkov, I.V. Kliukin. Improving the mechanical properties of pure magnesium through cold hydrostatic extrusion and low-temperature annealing. Mater. Sci. and Eng. A. 624, 56–60 (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/ j.msea.2014.12.104.
10. Каменецкий Б.И., Логинов Ю.Н., Кругликов Н.А. Влияние условий бокового подпора на пластичность магния при холодной осадке // Технология легких сплавов. 2012. №1. C. 86–92. URL: http://elibrary.ru/ item.asp?id=18772347.
11. Каменецкий Б.И., Логинов Ю.Н., Волков А.Ю. Методы и устройства для повышения пластичности хрупких материалов при холодной осадке с боковым подпором // Заготовительные производства в машиностроении. 2013. №9. C. 15–22. URL: https://elibrary.ru/ item.asp?id=20314375.
12. S.M. Fatemi-Varzaneh, A. Zarei-Hanzaki. Accumulative back extrusion (ABE) processing as a novel bulk deformation method. Mater. Sci. and Eng. A. 504, 104-106 (2009). DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.10.027.
13. S.M. Fatemi-Varzaneha, A. Zarei-Hanzaki, H. Paul. Characterization of ultrafine and nanograined magnesium alloy processed by severe plastic deformation. Mater. Character. 87, 27–35 (2014). DOI: https://doi.org/10.1016/ j.matchar.2013.10.024.
14. Гурьева И.И., Чухрова М.В. Магниевые сплавы. Ч.2.: Технология производства и свойства отливок и деформированных полуфабрикатов. М.: Металлургия, 1978. 296 с.
15. Механические свойства материалов под высоким давлением: пер. с англ. / ред. Х.Л. Пью. М.: Мир, 1973. 370 с.
16. Эйдензон М.А. Магний. М.: Металлургия, 1969. 352 с.
17. Навроцкй Г.А. Холодная объемная штамповка: справ. Т. 3. М.: Машиностроение, 1987. 384 с.
18. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением: справ. М.: Металлургия, 1973. 224 с.
19. Каменецкий Б.И., Логинов Ю.Н., Кругликов Н.А. Возможности нового метода повышения пластичности магния при холодной осадке // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 1. С. 53–60. DOI: https://doi.org/ 10.17073/0021-3438-2017-1-53-60.