Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки
Исследовано пластическое течение металла при винтовой (ВЭ) и уширяющей (УЭ) экструзии. Показано, что комбинирование ВЭ и УЭ приводит к перемешиванию металла в плоскости поперечного сечения образца. Plastic flow of metal under twist extrusion (TE) and spread extrusion (SE) has been studied. It is sho...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70247 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки / Я.Е. Бейгельзимер, А.В. Решетов, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 3. — С. 108-113. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860162903341006848 |
|---|---|
| author | Бейгельзимер, Я.Е. Решетов, А.В. Сынков, С.Г. |
| author_facet | Бейгельзимер, Я.Е. Решетов, А.В. Сынков, С.Г. |
| citation_txt | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки / Я.Е. Бейгельзимер, А.В. Решетов, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 3. — С. 108-113. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Исследовано пластическое течение металла при винтовой (ВЭ) и уширяющей (УЭ) экструзии. Показано, что комбинирование ВЭ и УЭ приводит к перемешиванию металла в плоскости поперечного сечения образца.
Plastic flow of metal under twist extrusion (TE) and spread extrusion (SE) has been studied. It is shown that a combination of TE and SE results in metal mixing within the specimen.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:55:34Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
108
PACS: 81.40.–z
Я.Е. Бейгельзимер, А.В. Решетов, С.Г. Сынков
УШИРЯЮЩАЯ ЭКСТРУЗИЯ КАК МЕТОД УСТРАНЕНИЯ
НЕРАВНОМЕРНОСТИ СВОЙСТВ ПО СЕЧЕНИЮ ЗАГОТОВКИ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
Статья поступила в редакцию 23 мая 2006 года
Исследовано пластическое течение металла при винтовой (ВЭ) и уширяющей (УЭ)
экструзии. Показано, что комбинирование ВЭ и УЭ приводит к перемешиванию
металла в плоскости поперечного сечения образца.
Введение
Напряженно-деформированное состояние образца в процессах интенсив-
ной пластической деформации (ИПД), как правило, неоднородно. Это при-
водит к неравномерной проработке материала по его сечению и, следова-
тельно, к негомогенности структуры и свойств по объему.
При ВЭ [1,2], помимо интенсивного простого сдвига (simple shear), про-
исходит еще и перетекание металла в пределах поперечного сечения образ-
ца. Это вызывает дополнительную деформацию и выравнивание его свойств
по сечению. В настоящей работе экспериментально изучается данный эф-
фект. Кроме того, мы показываем, что применение нового процесса УЭ су-
щественно интенсифицирует перемешивание металла.
Метод уширяющей экструзии
Так как идея метода ВЭ была неоднократно описана в предыдущих рабо-
тах [1−4], остановимся на описании только лишь процесса УЭ, предложен-
ного Я.Е. Бейгельзимером [2]. Суть УЭ поясняет рис. 1, на котором в каче-
стве примера показаны последовательные (вдоль оси экструзии) сечения
матрицы для УЭ (возможны сечения и другой формы).
Обычно при экструзии все размеры поперечного сечения заготовки
уменьшаются. В случае УЭ размеры в некоторых направлениях увеличива-
ются, откуда и следует название процесса. При УЭ после цикла деформации
не происходит удлинения и изменения поперечного сечения профиля. Эта
особенность позволяет многократно пропускать заготовку через матрицу,
накапливая деформацию, а также комбинировать винтовую и уширяющую
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
109
Direction of extrusion1 2
Рис. 1. Последовательные сечения матрицы для УЭ: 1 и 2 − соответственно началь-
ное и конечное сечения матрицы
экструзию. При УЭ исходная призматическая заготовка имеет сечение 1,
перпендикулярное оси экструзии (рис. 1). По мере продвижения через мат-
рицу заготовка изменяет форму своего сечения, при этом его площадь оста-
ется постоянной. В конце матрицы заготовка приобретает сечение 2, форма
и размеры которого совпадают с исходными. Возможен и вариант УЭ, когда
площадь сечения матрицы постепенно уменьшается вдоль оси экструзии. В
этом случае необходимо иметь несколько матриц для УЭ.
При отсутствии вытяжки УЭ реализует чистый сдвиг металла, в отличие
от винтовой, осуществляющей в основном простой сдвиг. Для того чтобы
металл полностью заполнял матрицу при УЭ без вытяжки, экструзию необ-
ходимо выполнять с противодавлением. Схема канала и половина матрицы с
образцом для УЭ показаны на рис. 2.
а б
Рис. 2. Матрица для УЭ: а − схема внутреннего канала уширяющей матрицы, б −
половина уширяющей матрицы с частично экструдированной заготовкой
Процесс УЭ легко реализуется на установке для ВЭ, на которой вместо
винтовой устанавливается уширяющая матрица, имеющая те же габариты.
Методика эксперимента
Для исследования картины течения металла при ВЭ и УЭ был выполнен
эксперимент по деформированию заготовок с метками. Использовали приз-
матические заготовки размерами 17.5 × 27.5 × 60 mm из меди марки М1. Се-
чение образца приведено на рис. 3.
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
110
Параллельно оси образца фиксировали координатную
сетку. Каждому волокну в теле заготовки присваивали
индивидуальный номер. Всего в заготовку было введено 9
алюминиевых волокон.
Винтовую и уширяющую экструзию медных загото-
вок с алюминиевыми волокнами осуществляли при ком-
натной температуре и противодавлении 200 MPa. Исполь-
зовали винтовую матрицу с углом наклона винтовой ли-
нии 60°, высотой винтовой части 17 mm и матрицу для
УЭ с деформирующим участком длиной 40 mm. После
того как образец заполнял деформирующую часть матри-
цы, а также ее калибрующий участок, процесс прессова-
ния останавливали, установку вместе с деформирующей
матрицей разбирали и заготовку извлекали.
Исходную информацию получали в плоскостях реза, перпендикулярных
продольной оси, по следам меток на поверхности образца. Вскрытие меток
осуществляли с шагом 1 mm путем шлифовки торца заготовки на плоско-
шлифовальном станке. Затем снимали и записывали координаты x, y каждой
метки для данного сечения. Для этого сошлифованную торцевую поверх-
ность заготовки оцифровывали при помощи сканирующего устройства, в
пакете AutoCAD определяли центр массы каждой деформированной метки и
записывали его координаты.
Таким образом, была получена информация с 35 поперечных сечений
каждой заготовки и восстановлены траектории течения материала при ВЭ и
УЭ в 9 характерных точках образца.
Методика исследования перетекания металла в пределах поперечного
сечения образца при многопроходной деформации
Описанная выше методика позволяет определить координаты нескольких
материальных точек в сечении образца после одного прохода ВЭ и УЭ. Для
того чтобы изучить перетекание металла при многопроходной деформации,
мы рассматриваем каждый i-й проход указанных процессов как точечное
преобразование − математическую операцию, переводящую всякую точку
сечения образца до этого прохода в некоторую точку его конечного сечения
после этого прохода. Точечное преобразование задается соотношениями:
( )11 , −−= iii yxfx , ( )11 , −−= iii yxgy , (1)
где xi−1, yi−1 и xi, yi – координаты точки в сечении образца соответственно до
i-го прохода и после него.
Функции f(x, y) и g(x, y) определяются путем аппроксимации кубически-
ми сплайнами экспериментальных данных, полученных по методике, ука-
занной в предыдущем подразделе.
27.5
17.5
Рис. 3. Попереч-
ное сечение об-
разца для винто-
вой экструзии
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
111
Результаты исследований и их обсуждение
На рис. 4 приведено положение меток в различных последовательных се-
чениях образца при ВЭ. Хорошо видно, что в плоскости поперечного сече-
ния образца наблюдается перетекание материала, которое можно описать
как отставание перемещения характерных точек профиля от винтового дви-
жения контура поперечного сечения заготовки.
Некоторые характерные положения меток при УЭ показаны на рис. 5.
Как видим, движение меток соответствует изменению контура поперечного
сечения заготовки: следы волокон движутся в направлении роста меньшей
стороны профиля и вытягиваются по этой оси.
На рис. 6 представлено изменение положения меток поперечного сечения
в результате последовательных проходов ВЭ и УЭ. Из рисунка следует, что
использование уширяющей экструзии между циклами винтовой позволяет
интенсифицировать перетекание материала в плоскости поперечного сече-
ния заготовки.
1 8 10 14
17 21 24 31
Рис. 4. Поперечные сечения (№ 1, 8, 10, 14, 17, 21, 24, 31) образца со следами меток
при ВЭ
а б в
Рис. 5. Поперечные сечения образца со следами меток при УЭ: а − начальное сече-
ние, б − середина матрицы, в − конечное сечение
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
112
Исходный
образец
1 + 1 + 1 ВЭ УЭ ВЭ
УЭ
ВЭ
2
3
4
14 й
проход
-
2
3 4
1
3-й
проход
1 + 1 ВЭ УЭ
2
3
4
1
2-й
проход
1
4
2
3
1-й
проход 2
3
4
1
1
4 2
3
23
4
1
Рис. 6. Изменение положения меток поперечного сечения в результате последова-
тельных проходов ВЭ и УЭ
Физика и техника высоких давлений 2006, том 16, № 3
113
Выводы
1. Экспериментально показано, что при ВЭ кроме винтового движения
наблюдается перетекание материала в плоскости поперечного сечения об-
разца, которое можно описать как некоторое отставание перемещения ха-
рактерных точек профиля от винтового движения контура поперечного се-
чения заготовки.
2. Применение УЭ между циклами ВЭ позволяет существенно интенси-
фицировать перетекание металла в поперечном сечении образца, что спо-
собствует выравниванию свойств в этом направлении.
1. Я.Е. Бейгельзимер, С.Г. Сынков, Д.В. Орлов, А.В. Решетов, КШП № 6, 15,
(2004).
2. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, Д.В. Орлов, С.Г. Сынков, Винтовая экструзия –
процесс накопления деформаций, ТЕАН, Донецк (2003).
3. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, С.Г. Сынков, А.Н. Сапронов, В.Г. Сынков,
ФТВД 9 № 3, 109 (1999).
4. D.V. Orlov, V.V. Stolyarov, H.Sh. Salimgareyev, E.P. Soshnikova, A.V. Reshetov,
Ya.Ye. Beygelzimer, S.G. Synkov, V.N. Varyukhin, Ultrafine Grained Materials III
(TMS) (2004), p. 457.
Ya.E. Beygelzimer, A.V. Reshetov, S.G. Synkov
SPREAD EXTRUSION AS A METHOD OF ELIMINATING
A NONUNIFORMITY IN PROPERTIES ACROSS BILLET SECTION
Plastic flow of metal under twist extrusion (TE) and spread extrusion (SE) has been
studied. It is shown that a combination of TE and SE results in metal mixing within the
specimen.
Fig. 1. Sequential sections of the die for SE: 1 and 2 − initial and final sections of the die,
respectively
Fig. 2. Die for SE: а − scheme of spreading-die inner channel, б − a half of spreading die
with partially extruded billet
Fig. 3. Cross-section of specimen for twist extrusion
Fig. 4. Cross-sections (№ 1, 8, 10, 14, 17, 21, 24, 31) of specimen with traces of marks
for TE
Fig. 5. Cross-sections of specimen with traces of marks for SE: а − initial section, б −
middle part of the die, в − final section
Fig. 6. Changes in position of cross-sectional marks as a result of TE and SE passes
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70247 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:55:34Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бейгельзимер, Я.Е. Решетов, А.В. Сынков, С.Г. 2014-11-01T08:12:03Z 2014-11-01T08:12:03Z 2006 Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки / Я.Е. Бейгельзимер, А.В. Решетов, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2006. — Т. 16, № 3. — С. 108-113. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.–z https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70247 Исследовано пластическое течение металла при винтовой (ВЭ) и уширяющей (УЭ) экструзии. Показано, что комбинирование ВЭ и УЭ приводит к перемешиванию металла в плоскости поперечного сечения образца. Plastic flow of metal under twist extrusion (TE) and spread extrusion (SE) has been studied. It is shown that a combination of TE and SE results in metal mixing within the specimen. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки Розширююча екструзія як метод усунення нерівномірностей властивостей по перерізу заготівки Spread extrusion as a method of eliminating a nonuniformity in properties across billet section Article published earlier |
| spellingShingle | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки Бейгельзимер, Я.Е. Решетов, А.В. Сынков, С.Г. |
| title | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| title_alt | Розширююча екструзія як метод усунення нерівномірностей властивостей по перерізу заготівки Spread extrusion as a method of eliminating a nonuniformity in properties across billet section |
| title_full | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| title_fullStr | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| title_full_unstemmed | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| title_short | Уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| title_sort | уширяющая экструзия как метод устранения неравномерности свойств по сечению заготовки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70247 |
| work_keys_str_mv | AT beigelʹzimerâe uširâûŝaâékstruziâkakmetodustraneniâneravnomernostisvoistvposečeniûzagotovki AT rešetovav uširâûŝaâékstruziâkakmetodustraneniâneravnomernostisvoistvposečeniûzagotovki AT synkovsg uširâûŝaâékstruziâkakmetodustraneniâneravnomernostisvoistvposečeniûzagotovki AT beigelʹzimerâe rozširûûčaekstruzíââkmetodusunennânerívnomírnosteivlastivosteipopererízuzagotívki AT rešetovav rozširûûčaekstruzíââkmetodusunennânerívnomírnosteivlastivosteipopererízuzagotívki AT synkovsg rozširûûčaekstruzíââkmetodusunennânerívnomírnosteivlastivosteipopererízuzagotívki AT beigelʹzimerâe spreadextrusionasamethodofeliminatinganonuniformityinpropertiesacrossbilletsection AT rešetovav spreadextrusionasamethodofeliminatinganonuniformityinpropertiesacrossbilletsection AT synkovsg spreadextrusionasamethodofeliminatinganonuniformityinpropertiesacrossbilletsection |