Аннотация
Методы интенсивной пластической деформации (ИПД) применяются для получения ультрамелкозернистых (УМЗ) металлов и сплавов повышенной прочности. Однако известные методы ИПД представляются малоподходящими для практического применения, особенно для обработки конструкционных металлических материалов больших размеров, таких как лист или полоса. К методам ИПД иногда относят обычные методы обработки металлов давлением, например листовую прокатку, которая при определенных условиях также позволяет обрабатывать металлы с большой интенсивностью деформации. Однако между обычной листовой прокаткой и ИПД существует принципиальное отличие, которое заключается в том, что в первом случае реализуется монотонная деформация, а во втором – немонотонная. В этой связи актуальным является разработка нового процесса листовой прокатки, обеспечивающего немонотонный характер течения металла при его обработке. Перспективным с этой точки зрения является метод асимметричной тонколистовой прокатки с рассогласованием окружных скоростей валков. Целью работы являлось математическое моделирование и анализ взаимосвязи немонотонности течения металла с интенсивностью деформации при холодной асимметричной тонколистовой прокатке с рассогласованием окружных скоростей валков. Математическое моделирование проводили методом конечных элементов в объемной постановке задачи с использованием специализированного программного комплекса DEFORM 3D. В работе показано, что поворотная деформация и сдвиги обеспечивают значительное приращение интенсивности деформации металла при асимметричной тонколистовой прокатке, что является отличительной особенностью этого процесса как метода ИПД. Показано, что немонотонность течения металла, создаваемая при асимметричной прокатке, приводит к дополнительному увеличению интенсивности деформации (в 1,9 раза) в сравнении с обычной прокаткой при прочих равных условиях. Однако немонотонность течения металла является причиной вертикального изгиба полосы. Теоретические результаты данной работы могут быть использованы при разработке деформационных режимов асимметричной тонколистовой прокатки металлических материалов для получения в них УМЗ структуры и повышенных прочностных свойств.
Ключевые слова
Интенсивная пластическая деформация, метод конечных элементов, немонотонность деформации, асимметричная прокатка, сдвиговая деформация, алюминиевый сплав.
1. Утяшев Ф.З. Кинематика течения и структурообразование металла при интенсивной пластической деформации // Физика и техника высоких давлений. 2013. Т. 23. № 1. С. 45–55.
2. Утяшев Ф.З. Теоретические и прикладные аспекты получения и применения объемных ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов // Авиационно-космическая техника и технология. 2010. №9. С. 12–18.
3. Утяшев Ф.З. Наноструктурирование металлических материалов методами интенсивной пластической деформации // Физика и техника высоких давлений. 2010. Т. 20. № 1. С. 7–25.
4. Ji Y.H., Park J.J. Development of severe plastic deformation by various asymmetric rolling processes // Materials Science and Engineering: A. Vol. 499. 2009. P. 14–17.
5. Bobor K., Hegedus Z., Gubicza J., Barkai I., Pekker P., Krallics G. Microstructure and mechanical properties of Al 7075 alloy processed by differential speed rolling // Mechanical Engineering. Vol. 56. 2012. P. 111–115.
6. Jianhua Jiang, Yi Ding, Fangqing Zuo, Aidang Shan. Mechanical properties and microstructures of ultrafine-grained pure aluminum by asymmetric rolling // Scripta Materialia. Vol. 60. 2009. P. 905–908.
7. Lorentz, Young Gun Ko. Microstructure evolution and mechanical properties of severely deformed Al alloy processed by differential speed rolling // Journal of Alloys and Compounds. Vol. 536S. 2012. P. S122–S125.
8. Cui Q, Ohori K. Grain refinement of high purity aluminum by asymmetric rolling // Materials Science and Technology. 2000. Vol. 16. P. 1095–1101.
9. Zuo F., Jiang J., Shan A. Shear deformation and grain refinement in pure Al by asymmetric rolling // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. Vol. 18. 2008. P. 774–777.
10. Pesin A., Pustovoytov D., Korchunov A., Wang K., Tang D., Mi Z. Finite element simulation of shear strain in various asymmetric cold rolling processes // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 4 (48). С. 32–40.
11. Pesin A., Pustovoytov D. Influence of process parameters on distribution of shear strain through sheet thickness in asymmetric rolling // Key Engineering Materials. Vol. 622–623. 2014. P. 929–935.