Эффективные технологии и линии непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов

Зарапин, Александр Юрьевич

Обработка металлов давлением

автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Эффективные технологии и линии непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов

доктора технических наук: Зарапин, Александр Юрьевич
город: Москва
год: 2004
специальность ВАК РФ: 05.16.05

Диссертация по металлургии на тему «Эффективные технологии и линии непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов»

Автореферат диссертации по теме "Эффективные технологии и линии непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов"

На правах рукописи

ЗАРАПИН Александр Юрьевич

ЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЛИНИИ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОИЗВОДСТВА ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ ПРЕЦИЗИОННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.16.05 - "Обработка металлов давлением"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Кобелев Анатолий Германович Нагайцев Александр Александрович Шелест Анатолий Ефимович

Ведущее предприятие:

Московский государственный завод по обработке специальных сплавов

Защита состоится июня 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.09 при Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) по адресу:

119049, Москва, Ленинский проспект, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "&)" мая 2004 г. Справки по телефону: (095) 955-01-27.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие металлургии в настоящее время характеризуется ростом производства композиционных металлических материалов, обладающих комплексом ценных свойств, которые позволяют одновременно обеспечить высокую прочность и пластичность, вакуумную плотность, сопротивление коррозии и элеетрической эрозии, электропроводность, теплопроводность и др.

Широкое применение в микроэлектронике, радиотехнике, электротехнике при конструировании специальных приборов нашли многослойные материалы с составляющими из никеля и его сплавов (ковара, фени и др.) и композиции с медными покрытиями. Они относятся к классу прецизионных материалов, так как должны удовлетворять высоким требованиям по химическому составу, точности геометрических размеров и качеству соединения составляющих, а также обладать рядом специальных свойств - низкие газопроницаемость и газовыделение, хорошие электро- и теплопроводность и другие. Отличительной особенностью таких материалов » являются малые поперечные размеры составляющих - менее 1 мм.

Обработка давлением металлов и сплавов, входящих в состав рассматриваемых композиционных материалов, осложняется высокими температурами их плавления и склонностью » к окислению и газонасыщению. Для осуществления их совместной деформации необходимо исключить или максимально затруднить их взаимодействие с активными газами воздуха, что требует создания специальных методов защиты. Наиболее эффективным способом защиты металлов и сплавов от окисления и газонасыщения в процессах их обработки является создание специального оборудования, позволяющего производить все операции - нагрев, пластическую деформацию, охлаждение и термообработку - в вакууме или в средах контролируемого состава.

Наряду с этим в нашей стране и за рубежом разрабатываются новые технологические процессы обработки композиционных металлических материалов, сочетающие пластическую деформацию с воздействием электрических и магнитных полей, ультразвуковых колебаний и других физических эффектов. Получение высококачественных многослойных ленточных и » проволочных материалов возможно путем электропластической деформации на прокатном

оборудовании с пропусканием электрического тока через валки и прокатываемый материал или электроконтактным нагревом движущейся заготовки непосредственно перед очагом деформации. « В этом случае из-за кратковременности нагрева окислительные процессы и газонасыщение обрабатываемого материала не успевают существенно снизить его свойства.

требованию отвечает непрерывный процесс получения многослойных лент и проволоки, включающий последовательно все технологические операции от подготовки и прокатки монометаллической заготовки до получения многослойного продукта. Этот процесс является многостадийным и требует применения целого ряда технологических агрегатов различного назначения, объединенных в единую непрерывную линию.

Анализ известных технологий и технологических комплексов для производства обработкой давлением многослойных композиций показал, что для рассматриваемых в работе материалов они не обеспечивают высокого качества соединения составляющих, точности геометрических размеров и требуемых служебных характеристик, связанных со спецификой их применения.

Поэтому разработка непрерывных технологий и методологии создания технологических линий для производства многослойных ленточных и проволочных металлических материалов является актуальной задачей, которая имеет важное народнохозяйственное значение и вносит значительный вклад в экономику страны.

Исследования выполнялись в соответствии с межвузовской научно-технической программой "Металл", программой "Высокие технологии высшей школы", госзаказом < министерства электронной промышленности СССР на 1989-1990 гг., государственной научно-технической программой "Технологии, машины и производства будущего", конкурсами грантов в области фундаментальных проблем металлургии и машиностроения, планами госбюджетных * научно-исследовательских работ МИСиС. Тематика проведенных исследований относится к Приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Новые материалы и химические технологии» и входит в Перечень критических технологий РФ «Технологические совмещаемые модули для металлургических мини-производств».

Цель и задачи работы. Разработка эффективных технологий и линий непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов на базе развития теоретических основ их создания и математического моделирования.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи: в проанализировать и систематизировать современные технологии обработки давлением и

оборудование для производства композиционных металлических материалов, применяемые » ведущими научно-исследовательскими организациями; о сформулировать основные принципы построения непрерывных процессов и технологических

линий для производства обработкой давлением композиционных металлических материалов с »

использованием объектно-ориентированного подхода и многоуровневой базы данных; » разработать прогрессивные технологии и линии для производства многослойных ленточных и проволочных материалов с использованием электроконтактного нагрева, электропластической деформации и сред контролируемого состава;

о исследовать влияние различных факторов на технологические режимы волочения и прокатки многослойных материалов, состав оборудования линий и конструктивные параметры отдельных агрегатов;

• использовать результаты теоретических и экспериментальных исследований при создании и внедрении новых технологических и технических решений, обеспечивающих улучшение качества готовой продукции и повышение выхода годного.

Научная новизна.

1. Сформулированы принципы создания непрерывных технологий и линий для производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов, которые базируются на объектно-ориентированном подходе, методах системного анализа, классификационных схемах известных и новых непрерывных технологических процессов.

2. На основе систематизации и классификации технологий получения обработкой давлением композиционных материалов установлены основные обобщенные операции, оказывающие определяющее влияние на качество готовой продукции.

3. Предложена многоуровневая структура базы данных, которая для конкретного композиционного материала включает комплекс технологий, функциональных схем, объектно-ориентированных моделей, модулей и агрегатов.

4. На основе совместного решения уравнений теории волочения, закономерностей контактного трения и вакуумной техники разработана математическая модель процесса ввода сердечника в рабочую вакуумную камеру через совокупность последовательно расположенных фильер, что позволило установить количество вакуумных камер, оптимизировать распределение в них давлений и определить количество фильер в каждом герметизирующем блоке.

5. Уточнены параметры процесса вывода биметаллической проволоки из вакуумной камеры, в которой диаметры проволоки на выходе из фильер вычисляются в функции напряжений противонатяжения, задаваемого в долях от условного предела текучести проволоки.

6. В результате теоретических и экспериментальных исследований получены данные о процессе электропластической прокатки биметаллической проволоки с электроконтактным нагревом, которые позволили определить технологические режимы плющения и прокатки молибден-медной проволоки с требуемыми показателями разнотолщинности медного слоя.

7. Установлены зависимости изменения температуры в очаге деформации при прокатке трехслойных ленточных материалов при различных способах подачи электрического тока, позволившие разработать эффективные методы контроля и управления процессом.

9. Установлено, что для повышения качества термобиметаллических полос перед прокаткой необходимо проводить дегазацию полосы с газотермическим покрытием в специальном низковакуумном модуле, для которого разработана методика расчета и проектирования.

10. Разработаны новые высокоэффективные технологии и линии для непрерывного получения прецизионных проволочных и ленточных композиционных металлических материалов, обеспечивающие требуемый уровень качества готовых изделий и повышение выхода годного.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработаны технология волочения и линия непрерывного производства биметаллической проволоки «фени-медь» с повышенной вакуумной плотностью. Создан промышленный образец модуля деформирования и сварки, который внедрен на ОКБ «Луч».

2. Разработан ресурсосберегающий процесс производства трехслойных полос с составляющими из никеля и его сплавов электропластической прокаткой в сочетании с электроконтактным нагревом. Рекомендации по технологическим режимам использованы:

• при разработке на ОАО «ОКБМ» и ОКБ «Луч» промышленной технологии непрерывного производства трехслойной ленты "никель-фени-никель" шириной 110 мм и толщиной 0,8 мм.

• при модернизации стана Дуо-80 для корректировки скорости прокатки и режимов обжатий и уточнения электрических параметров, обеспечивающих получение требуемой температуры в очаге деформации;

в при создании плющильного стана конструкции ОКБМ для определения расстояний между токоподводящей фильерой и осью прокатных валков и выбора электрооборудования для подачи требуемого электрического тока при электроконтактном нагреве и электропластическом деформировании.

3. На основе комплекса экспериментальных и теоретических исследований разработана технология прокатки и линия для непрерывного производства полос с газотермическими покрытиями из цветных металлов и сплавов повышенной пластичности, которая позволяет получать монолитные по своей структуре покрытия заданной толщины, обладающие высокими когезионными и адгезионными характеристиками.

4. Разработана технология и определен состав оборудования линии для производства прецизионной биметаллической молибден-медной ленты с высоким качеством соединения составляющих и равномерным распределением тонкого медного слоя по периметру молибденового сердечника. На основе лабораторных и опытно-промышленных исследований даны рекомендации по технологическим параметрам процесса электропластической деформации с электроконтактным нагревом, которые использованы при получении прецизионной молибден-медной прямоугольной проволоки с повышенной прочностью соединения плакировки.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и методики расчета явились научной базой для разработки новых технических и технологических решений, использование которых на ряде ведущих предприятий промышленности (ПО "Кристалл", ОАО НИИМЗТ, ОАО «НЛМК» и др.) позволило создать экологически чистые, энерго- и ресурсосберегающие производства и дало значительный технико-экономический эффект.

6. Методики и алгоритмы расчета технологий и линий, разработанные в процессе выполнения диссертации, применяются в научно-производственных организациях РФ и стран СНГ (ОАО «ОКБМ», ИЭС им. Е.О.Патона, ОКБ "Луч", ОАО НИИМЭТ и др.).

7. Теоретические положения и методики, представленные в диссертации, используются в учебном процессе ведущих вузов РФ (МИСиС, МВМИ, МГТУ им. Н.Баумана, МГТУ им. Г.И.Носова, ЛГТУ, ЧГУ и др.) Основные результаты работы изложены в учебнике для вузов (объемом 54 п.л.) с грифом учебно-методического объединения вузов по университетскому политехническому образованию и 5 учебных пособиях для студентов вузов.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на объединенном семинаре по обработке металлов давлением технологического факультета МИСиС (Москва, 2004г.), Всероссийской научно-технической конференции и заседании X научной сессии «Непрерывные процессы обработки давлением» (Москва, 2004г.), международной конференции «Современные проблемы сварки и ресурса конструкций» (Киев, 2003г.), объединенном семинаре кафедр ПДСС и МАМП МИСиС (Москва, 2003г.), 6-ой международной научно-технической конференции «Пластическая деформация металлов» (Днепропетровск, 2002г.), научном семинаре кафедры МАМП МИСиС (Москва, 2002г., 2000г.), научном семинаре кафедры "Технологические машины и оборудование" СКГТУ (Владикавказ, 2000г.), третьем международном конгрессе прокатчиков (Липецк, 1999г.), международных научно-технических конференциях «Вопросы проектирования и эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении и строительстве» (Старый Оскол, 1999г.) и "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах" (Череповец, 1999г.), объединенном семинаре лабораторий НПО-2 ВИЛС (Москва, 1999г.), региональной научно-технической конференции НИИ (Норильск, 1999г.), всесоюзных научно-технических конференциях "Опыт производства и применения металла с покрытиями" (Запорожье, 1988г.) и "Задачи технического перевооружения листопрокатного производства" (Днепропетровск, 1987г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в учебнике для вузов (в 2-х частях), 3 брошюрах, 40 статьях, 5 учебных пособиях для вузов и 3 авторских свидетельствах.

Объем работы. Диссертация изложена на 398 страницах машинописного текста, состоит из введения, девяти глав и выводов, содержит 99 рисунков, 19 таблиц, список использованных источников из 139 наименований и 3 приложения.

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Благодаря достижениям в области физики твердого тела, металловедения и обработки металлов давлением, создан новый класс конструкционных материалов - композиционные материалы, состоящие из двух и более композиций. При производстве и применении этих материалов стремятся использовать лучшие качества отдельных составляющих с целью получения новых физико-механических свойств, которые не могут быть получены в однородном материале.

Широкое применение при конструировании приборов электронной техники нашли многослойные материалы с составляющими из никеля и его сплавов (ковара, фени и др.) и композиции с медными покрытиями. В данной работе рассмотрены композиции, для которых отсутствовали хорошо отработанные технологии и промышленное оборудование: ленты биметаллические (термобиметаллы) и многослойные (никель-ковар-никель); проволока круглая (платинит) и прямоугольная (молибден-медь); многослойный материал (металл-металлокерамика).

Отечественные ученые (Бринза В.Н., Голованснко A.C., Казаков Н.Ф., Каракозов Э.С., Кобелев А.Г., Колмогоров В.Л., Король В.К., Кузнецов Е.В., Кучеряев Б.В., Лукашкин Н.Д., Полухин В.П, и др.) показали, что для получения композиционных металлических проволочных и ленточных материалов наибольшее распространение получили способы их производства в твердой фазе с применением холодной или высокотемпературной пластической деформации.

Обработка давлением металлов и сплавов, входящих в состав рассматриваемых композиционных материалов, осложняется высокими температурами их плавления и склонностью к окислению и газонасыщению, Наиболее эффективным способом защиты металлов и сплавов от окисления и газонасыщения в процессах их обработки является создание специального оборудования, позволяющего производить все операции - нагрев, пластическую деформацию, охлаждение и термообработку - в вакууме или в средах регулируемого состава. Наибольший вклад в решение указанной проблемы внесли ученые МИСиС (Коликов А.П,, Крупин A.B., Чернышев В.Н., и др.) и ВНИИМЕТМАШ (Дмитриев Л.Д., Серебрянников A.M. и др.). Наряду с этим в нашей стране и за рубежом разрабатываются новые высокоэффективные технологические процессы обработки композиционных металлических материалов, сочетающие пластическую деформацию с воздействием электрических и магнитных полей, ультразвуковых колебаний и других физических эффектов. Получение многослойных высококачественных ленточных и проволочных материалов возможно путем электропластической деформации на прокатном оборудовании с пропусканием электрического тока через валки и прокатываемый материал или

электроконтактным нагревом движущейся заготовки перед очагом деформации (Пасечник Н.В., Чиченев Н.А., Карелин Ф.Р. и др.).

Анализ научно-технической и патентной литературы, в которой рассматриваются проблемы производства композиционных металлических материалов, показал, что перспективным направлением является разработка эффективных технологий и линий для реализации прецизионных металлургических и физико-химических процессов, применяемых в современных отраслях науки и техники, на мини-заводах и предприятиях малой металлургии и электронной промышленности.

МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ И ЛИНИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Разработка и создание технологий и линий для непрерывного производства обработкой давлением композиционных материалов основаны на системном подходе, применение которого на » практике тесно связано с методологическими принципами построения систем: максимальная

эффективность функционирования системы, типовость решений, обеспечение возможности развития системы и др.

* Процесс разработки технологий и линий представляет совокупность взаимосвязанных

решений, каждое из которых зависит не только от решений, принятых на предыдущих этапах, но и от возможного влияния на последующие этапы. Кроме того, на каждом этапе возникает большое количество возможных решений, в результате чего практически невозможно проанализировать всю совокупность возникающих вариантов. Поэтому процесс создания технологий и линий нельзя представить в виде последовательности независимых друг от друга этапов, и поэтому методика разработки должна предусматривать возможность систематического и оперативного корректирования или пересмотра принимаемых решений.

На основе анализа работ отечественных ученых (Ефименко С.П., Зиновьева А.В, Зюзина В.И., Полухина П.И., Потапова И.Н., Романцева Б.А., Хлопонина В.Н., Целикова А.И. и др.) и р обобщения опыта ведущих научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций России (ВНИИМЕТМАШ, ВИЛС, ГИПРОЦМО, ПО "ГРАНАТ", ОКБ "Луч" и др.) осуществлена систематизация основных принципов разработки технологий и линий, применение которых а обеспечивает получение эффективных технических и технологических решений.

Разработаны методика и алгоритм создания технологий и линий для производства композиционных металлических материалов, которые основаны на использовании системных принципах построения. Нами впервые применен объектно-ориентированный подход, который основан на следующих основных положениях: 1) в качестве элементов системы используются

объекты, а не алгоритмы; 2) каждый объект можно отнести к определенному классу объектов; 3) классы объектов организованы иерархически.

Осуществлена систематизация информационных исследований по производству прецизионных композиционных металлических материалов, что позволило выделить основные обобщенные операции, которые оказывают определяющее влияние на геометрические, физико-механические и служебные характеристики рассматриваемых материалов; непрерывная подача составляющих, подготовка поверхности составляющих к соединению, предварительное и окончательное (прочное) соединение составляющих. Разработаны классификации основных технологических процессов по совокупности классификационных признаков (рисунок 1). Достоинством предложенных схем является одновременный учет разнообразных характеристик процесса, возможность их дальнейшего развития и уточнения количества уровней и отдельных элементов. Схемы классификации позволяют реализовать методику проектирования технологий и линий для производства композиционного материала на основе формирования типовых технологических решений и оборудования, которые соответствуют основным процессам обработки металлов давлением. »

На основе выбранной или заданной технологии строится функциональная схема производства, которая показывает не только необходимую совокупность и последовательность технологических операций, но и применяемое при этом технологическое оборудование. Функциональная схема представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются обобщенные технологические операции, дугами (ребрами) - входные и выходные состояния обрабатываемого материала, дополнительными линиями - связи каждой обобщенной операции с соответствующими подсистемами, модулями и агрегатами технологического оборудования. Ее построение базируется на разработанной классификации основных технологических процессов.

На следующем уровне создается объектно-ориентированная модель технологической линии, которая представляет собой многоуровневый ориентированный "И-ИЛИ-граф", не имеющий циклов (рисунок 2). С помощью этой модели решаются вопросы выбора оборудования; при этом возможны три основных случая: необходимое оборудование можно выбрать из базы данных, выбранное с помощью базы данных оборудование нуждается в модернизации, оборудование необходимо создавать заново.

Процесс соединения составляющих

А1. Воздух

А2. Контролируемая атмосфера

АЗ. Вакуу«

Б1. Комнатная

Б2. Повышенная

БЗ. Высокая

В1. Твердое

_ Прокатка

I В2. Жидкое

Волочени

Другие способы

I ВЗ. Газообразное

Г1. Г2, ГЗ. Г4. Электро-

Обработка Металлизация Погружение химическое

металлов распылением в расплав осаждение

давлением

Гозотер-мическая

Плазменная

Другие способы

Г5.

Комбинированное литье

Катодное

Анодное

Г6.

Вакуумное напыление

Бестоковое

Жидкие металлы

Сочетание жидкого и твердого металлов

Г7.

Осаждение из газовой фазы_

Катодное

_ Термическое

Ионное

Рисунок 1 - Классификация процессов соединения составляющих композиционного материала

Предложена многоуровневая структура базы данных по процессам производства прецизионных композиционных металлических материалов, которая для конкретного материала включает наборы технологий, функциональных схем работы и объектно-ориентированных моделей линий, модулей и агрегатов. База данных является открытой, благодаря чему обеспечивается постоянное пополнение новыми данными. Для повышения эффективности создаваемых объектно-ориентированных моделей разработана классификация технологических линий для производства композиционных металлических материалов.

Принципиальная сложность построения функциональной схемы процесса производства композиционного материала состоит в том, что технология его получения существенно зависит от многих факторов: физико-химических свойств и механических характеристик составляющих, количества и толщины (диаметра) отдельных слоев, исходного состояния поверхностей и др. Поэтому при разработке обобщенной функциональной схемы нами использованы наиболее существенные технологические операции. Для повышения качества соединения составляющих и экологической чистоты производства предложено некоторые операции осуществлять в среде контролируемого состава.

Нами предложена структура базы данных по технологическим линиям для производства прецизионных композиционных металлических материалов (рисунок 3).

Классификация

технологических

процессов

Классификация

технологических

линий

База данных технологического оборудования _

Технология получения композиционного материала_

Функциональная схема Ф-1

Объектно ориентированна* модель ООМ-1

«ИЛИ»

Функциошльная схема Ф -2

«ИЛИ»,

Объектно ориентированная модель ООМ-2

Функциональна^ схема Ф- №

Агрегат А-1 Агрегат-А2

Объектно ориентированная модель ООМ-Ым

Агрегат

«И»

Известен из базы данных

Изменение . агрегата из базы данных

Создание нового агрегата

/•ИЛИ'

«И»

Известен из базы данных

Изменение. агрегата из базы данных

Создание нового агрегата

Узел сопряжения агрегатов А-1 и А-2

'«ИЛИ»

Узел сопряжения агрегатов А-2 и А-3

Создание новой эффективной технологии

Рисунок 2 - Иерархическая «И- ИЛИ» схема создания технологий и линий для производства прецизионных композиционных металлических материалов; белым кружочком обозначена операция «ИЛИ», черным - «И».

Новая ООМ

ООМ-Ыо

База данных по 0-0 моделям

ООМ-2

ООМ-1

Новый Модуль -«=-Модуль-Мм

База данных по модулям линии

Модуль-2

Модуль-1

Методика проектирования объектно-ориентирован ных моделей

Методика проектирования различных модулей линии

Новый агрегат

Агрегат-Ыд

База данных по агрегатам линии

Агрегат-2

Агрегат-1

Методика проектирования агрегатов, машин и устройств

Рисунок 3 - Структура базы данных технологических процессов

Каждая объектно-ориентированная модель (ООМ) линии содержит определенный набор модулей, который в свою очередь состоит из совокупности агрегатов. После построения функциональной схемы работы линии из базы данных выбирается соответствующая ей объектно-ориентированная модель, например ООМ-1. Если подходящей модели нет, то с помощью

изложенной выше методики осуществляется создание новой объектно-ориентированной модели (обычно путем модернизации одной из известных моделей, взятой за прототип), которая потом заносится в базу данных по ООМ. Для выбранной ООМ определяются модули и агрегаты, обеспечивающие выполнение заданных технологических операций. Если какой-либо модуль (или агрегат) в базе данных отсутствует, то осуществляется его разработка с помощью соответствующей методики, заложенной в базе знаний; после чего он также заносится в базу данных. В ряде случаев, особенно при создании принципиально новых технических решений, методика разработки может отсутствовать, тогда приходится разрабатывать соответствующую методику, а при необходимости проводить научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.

Завершающим этапом разработанной методики является создание на основе принятых решений новой эффективной технологии производства заданного композиционного материала.

Таким образом, на базе полученных выше результатов - принципы и методика построения технологий и линий, схемы классификации линий и основных технологических процессов, функциональная схема производства, объектно-ориентированная модель технологической линии, многоуровневая структура базы данных и др. - разработана единая методика создания эффективных технологий и линий для производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ «ФЕНИ-МЕДЬ»

В электронной и радиотехнической промышленности для герметичных (вакуумных) вводов через стеклянные оболочки электровакуумных, полупроводниковых и светильных приборов широко применяют платинит, который представляет собой биметаллическую проволоку из железоникелевого сплава 42НА (фени) с оболочкой из меди.

На начало наших исследований для получения платинита использовался дискретный способ, при котором в медную трубку вставляли сердечник, собранный пакет вакуумировали и затем деформировали. Недостатки такой технологии; низкая производительность, высокие трудозатраты, нестабильность свойств получаемого материала.

На основе разработанной методики нами предложен способ непрерывного производства ферроникелевой проволоки, плакированной медью (рисунок 4). Функциональная схема включает в себя три подсистемы: подсистема 1 - подготовки ферроникелевого сердечника, подсистема 2 -подготовки медной ленты, подсистема 3 - получения биметаллической проволоки. Каждая из них

Сердечник из

сплава «фени>

Лента из меди

Рисунок 4 - Функциональная схема непрерывного производства проволоки из платинита

предназначена для выполнения нескольких обобщенных технологических операций. Представленная функциональная схема дает полное представление как о технологическом процессе производства платинитовой заготовки, так и о необходимом для его реализации технологическом оборудовании.

Процесс включает: непрерывную подачу сердечника и медной ленты; обезжиривание и зачистку контактирующих поверхностей; формирование трубной заготовки из ленты, сварку ее кромок и опрессовьтвание вокруг сердечника; нагрев и волочение заготовки на заданный размер. Для получения надежного и вакуум-плотного сцепления по всему периметру поперечного сечения биметаллической проволоки герметичное соединение составляющих осуществляется в вакууме. Технологические требования к процессу получения платинита приведены в табпице 1.

Таблица 1 - Технологические требования к процессу производства биметаллической

проволоки «фени-медь».

Характеристика процесса Непрерывность

Производительность Не менее 100 т/год

Скорость процесса Не менее 3 м/мин

Давление в рабочей камере не более 0,01 Па

Состояние соединяемых поверхностей Отсутствие загрязнений и оксидных пленок

Способ деформирования биметаллической заготовки Волочение при температуре 850-920°С по режиму повышения вытяжек

Материал сердечника Ферроникелевая проволока марки 43Н диаметром 8 мм

Материал оболочки Лента из меди марки МВ размерами 0,7x45 мм

Диаметр биметаллической проволоки 8,4 мм

Временное сопротивление разрыву Не менее 160 МПа

Разработанные способ и функциональная схема послужили основой для создания технологической линии для непрерывного производства прецизионной платинитовой проволоки (рисунок 5). При разработке технологического процесса большинство модулей и агрегатов (разматыватели, стыкосварочная машина, моталка, агрегат ультразвукового обезжиривания и др.) были выбраны из соответствующих баз данных. Некоторые агрегаты (модуль редуцирования, накопитель ленты, правильная машина, ножницы и др.) были модернизированы с целью ■*

адаптации к данному технологическому процессу. В то же время для модуля деформирования и сварки в вакууме не было найдено аналогичных технических решений.

предварительного обезжиривания, 5 - агрегат ультразвукового обезжиривания, б - машина иглофрезерной зачистки; 7 - разматыватеяь ленты, 8 - стыкосварочная машина, 9 - накопитель, 10

- правильная машина, 11 - ножницы для обрезки кромок, 12 - агрегат ультразвукового обезжиривания, 13 - зачистная щеточная машина; 14 - модуль деформирования и сварки в вакууме, 15 - натяжное устройство, 16 - правильная машина, 17 - печь индукционного нагрева, 18 -модуль редуцирования, 19 - устройство для охлаждения, 20 - моталка

Рисунок 5 - Схема технологической линии для непрерывного производства платинита

Модуль деформирования и сварки предназначен для предварительного соединения ферроникелевого сердечника и медной оболочки в вакуумной камере с целью получения биметаллической заготовки, составляющие которой образуют герметичную композицию. Это обеспечивает возможность проведения последующих технологических операций по получению платинитовой проволоки на воздухе, что позволяет существенно снизить трудоемкость и стоимость её изготовления без снижения показателей качества.

Определение технологических режимов процесса ввода сердечника и вывода биметаллической заготовки осуществлено с помощью математического моделирования.

Впервые разработана математическая модель процесса ввода сердечника в рабочую вакуумную камеру, которая основана на совместном использовании теории волочения, закономерностей контактного трения и уравнений вакуумной техники. Она содержит две основные части: стержневую модель шероховатой поверхности и модель вакуумного ввода

Ввод сердечника в вакуумную камеру осуществляется путем волочения через фильеры, и поэтому контурное давление равно

ркон = (<г$)ср = 4атл,<хтл где (С$)ср - среднее значение сопротивления деформации материала сердечника в очаге деформации; сгт.н и аг.к • условный предел текучести сердечника на входе и выходе из фильеры.

Величина относительного сближения фильеры и сердечника по данным работ Леванова А.Н. в случае пластического контакта может быть оценена величиной

Д? I Ркон

кнахл+Кмлхл \с-ат-Ь где - наибольшая высота неровностей профиля, величина коэффициента с зависит от материала и формы контактирующих поверхностей.

Для сварки кромок трубной заготовки из медной ленты применена электронно-лучевая сварка, которая проводится в вакууме Ю^.-ЛО"4 Па. Нами принято в рабочей камере модуля деформирования и сварки вакуум 10"4 Па. Количество вакуумных камер N и распределение в них давлений р] определено по зависимости, выведенной нами на основе проведенных информационных исследований

N = - 0,3-1й(р / Ю5) = = - О.З-^аО'1 /10') = 2,7 = 3; ро=Ю5Па, р| = 10Па, р2=10"2Па, рзгзЮ^Па. На рисунке б приведена схема процесса вакуумного ввода сердечника в рабочую камеру.

Камера низкого вакуума Камера среднего вакуума Камера высокого вакуума 1-ый блок фильер\ 2-ой блок фильер \ 3-й блок фильер

Ро=Ю5Па,

^ р| = 10 ПаГ"

р2= 10 Па,

^ р,1= 1С4 Па.

Рисунок б - Расчетная схема процесса ввода сердечника в рабочую высоковакуумную камеру

Для критерия Кнудсена, знание которого необходимо для определения режима течения газа, в случае волочения сердечника через фильеры нами выведена следующая зависимость

6,7-Ю"-'

¿ЭФ« Р ' (Кмлу.! + Ялмх 2 )

где Лвоз - средняя длина свободного пути молекул воздуха, Ьэфф - эффективный линейный размер вакуумной системы,/? -давление газа, Л.иш и Ямиа - наибольшая высота неровностей профиля рабочих поверхностей фильеры и сердечника.

Установлено, что в первом блоке имеет место вязкостный режим (Кп)1 = 2,7-10'3 ¿5-Ш3, во втором - молекулярно-вязкостный (Кп)2 = 0,05, в третьем - молекулярный (Кп)3 = 1,3-105 > 1,5. С учетом режима течения газа выведены формулы для определения вакуумной проводимости и для всех блоков фильер

и0) = 2,72-108-с5,(5а,)2/Кв1 ин= (2720-р,+43б)-(5а2)2Л>1в2 и»=484-(8а2)2/Ню Здесь <1] диаметр проволоки после каждого волочильного блока; - суммарная величина шероховатости рабочих поверхностей фильеры и сердечника, Щ - число фильер в .¡-ом волочильном блоке. Так как проводимость Ц каждого блока не должна превышать её допустимого значения, определяемого выбранной вакуумной системой, то из выведенных формул следует, что для первого блока - N¡¡1= 4, для второго - 3, для третьего - N¡¡1 = 2.

Таким образом, использование стержневой и вакуумной математических моделей процесса ввода сердечника в рабочую камеру позволило установить количество промежуточных вакуумных камер, оптимизировать распределение в них давлений и определить количество фильер в каждом герметизирующем блоке.

Предложена математическая модель процесса вывода биметаллической проволоки из рабочей вакуумной камеры через совокупность последовательно расположенных фильер. Напряжение волочения Ок определяли по формуле И.Л.Перлина, в которой напряжение противонатяжения оя задавали в долях предела текучести -от, т.е. он = К-От, где коэффициент К = 0.. .0,4. Пределы текучести составляющих вычисляли по формуле Зюзина-Третьякова

От = (от)о + В-(Е2)с

где В и С - эмпирические коэффициенты, £х - суммарное относительное обжатие проволоки.

Расчетная схема процесса вывода биметаллической проволоки приведена на рисунке 7. Для моделирования процесса волочения проволоки составлены два уравнения

Кг'Сткл

где йн и йк - начальные и конечные диаметры проволоки; сг5>у = • аТК) - среднее значение сопротивления деформации; а= б° - угол конусности волочильного канала фильеры;/=

0,06 - коэффициент трения; Ьщл - длина калибрующей зоны волочильного канала; В. =-----— - поправочный коэффициент.

Фильера №1

Фильера №2

Фильера №3

Сгз = Ото + В'(еы)с еа=1-(Б3Ю0)2

Обз = (ат2-атз)0'5

032 = (атгст-га)'

0,5

атг = Ото + В-(ен)с е12 = ЧОг/Оо)2

Ото

= (СТто'СГтаУ

,0.5

Стп = аТо + в-(еи)с е£) = 1-(О1/О0)2

05 и От - среднее значение сопротивления деформации и условный предел текучести биметаллической проволоки; £±- суммарное относительное обжатие проволоки; Я и С -эмпирические коэффициенты; Г-скорость волочения; £>- наружный диаметр биметаллической проволоки; для ферроникелевого сердечника - Ото = 285МПа, В = 721МПа, С = 0,518; для медной оболочки - Ото ~ 122МПа, В = 283МПа, С = 0,654

Рисунок 7 - Расчетная схема процесса вывода биметаллической проволоки

Входящие в уравнения условные пределы текучести платинитовой проволоки на соответствующих участках, т.е. Ст.и Оти.2 = Откл, Отн,з = Отк.2 и Огн.4 = Отк.з, определяли по формуле

_ • + Аов • о^ — -------■——

Асо ^03

учитывающей площади поперечных сечений сердечника Лео и Лов оболочки.

Установлено, что максимальное усилие волочения возрастает почти в 2 раза при увеличении количества фильер в волочильном блоке - с 6079 Н (одна фильера) до 11160 Н (семь фильер); при этом имеет место значительное (почти в 3 раза) снижение усилия, действующего на фильеру - с 6079 Н до 2219 Н (рисунок 8). Увеличение количества фильер более трех не приводит к существенному снижению усилий, приходящихся на фильеры, но значительно усложняет управление процессом волочения биметаллической проволоки.

1 2

0 -------

1 2 3 4 5 6 7 число фильер

Рисунок 8 - Зависимости максимального усилия волочения (1) и усилия, действующего на одну фильеру (2), от числа фильер.

Таким образом, применение математической модели дало возможность обосновать волочение биметаллической проволоки в три прохода с распределением вытяжек по проходам - 5, 11 и 16%. Расчеты показали, что усилия, действующие на фильеры, не приводят к появлению контактных напряжений между фильерой и проволокой, превышающих допустимые значения напряжений по износостойкости.

На основе проведенных исследований разработана технология производства проволоки из железоникелевого сплава с медной оболочкой (рисунок 9) и осуществлена разработка модуля деформирования и сварки (рисунок 10).

Биметаллические заготовки "медь - ферроникель", полученные на созданной технологической линии, показали более высокую (на 30...50%) прочность на срез, при

металлографическом анализе зоны контакта дефектов не обнаружено. Образцы готовой биметаллической проволоки были испытаны при опробовании на вакуумную плотность в изделиях электронной техники у потребителей. Брак по газности и натеканию снизился в 3 раза, что улучшило качество электронных приборов и в том числе их долговечность.

Рисунок 9 - Технология производства платинитовой проволоки.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МОЛИБДЕН-МЕДНОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

В мощных электровакуумных приборах с целью уменьшения высокочастотных потерь прямоугольную проволоку (или ленту) из молибдена для спиральных линий замедления покрывают слоем меди. Толщина медного слоя на основе должна составлять 10...40 мкм, причем к изделию предъявляются повышенные требования по равномерности плакирующего слоя. Гальваническое нанесение медного покрытия на прямоугольную молибденовую проволоку не обеспечивало хорошего соединения составляющих, что приводило к отслоению покрытия при изготовлении спиралей. Холодное деформирование круглой молибденовой проволоки с медным покрытием приводило к значительной разнотолщинности плакирующего слоя.

Модуль деформирования и сварки

1 - узел ввода сердечника 5 - направляющий ролик

2 - узел ввода ленты б - фильера

3 - устройство трубоформовочное 7 -электронно-лучевая пушка

4 - узел вывода биметаллической заготовки 8 - высоковакуумная камера

Узел ввода сердечника из атмосферы в рабочую камеру высокого вакуума

1 - корпус 3 - кафера среднего вакуума

2 - камера низкового вакуума 4, 5, 6 - герметизирующие блоки

Рисунок 10 - Модуль деформирования и сварки.

На основе разработанной методики предложен новый способ производства прямоугольной молибден-медной проволоки, которая включает плющение круглой биметаллической заготовки с её электроконтактным нагревом и элекгропластическую прокатку прямоугольной заготовки.

Разработанные способ и функциональная схема позволили создать схему технологической линии электропластической прокатки молибден-медной прямоугольной проволоки с применением электроконтактного нагрева.

Определение технологических режимов процессов плющения и прокатки биметаллической заготовки осуществлено с помощью математического моделирования, что позволило провести исследование процесса прокатки прецизионной молибден-медной прямоугольной проволоки без проведения трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований на действующем оборудовании. Задавая различные исходные данные можно оперативно управлять процессом производства прецизионной прямоугольной проволоки с целью обеспечения высокого качества готовой продукции. Исходными данными являются: параметры составляющих композиционного материала (геометрические размеры, механические и теплофизические характеристики); технологические характеристики (скорость прокати, обжатие, плотность электрического тока) и технические параметры прокатного оборудования (диаметры валков, геометрические размеры линии, напряжение подводимого электрического тока и др.).

Для исследования выбрана проволока из молибдена вакуумной плавки диаметром 0,56 мм и оболочка из меди марки МООк толщиной 0,04 мм. Результаты расчета по предложенной модели для случая прокатки с обжатием 30% и скорости 0,02 м/с представлены на рисунке 11. Моделирование процесса производства прецизионной молибден-медной прямоугольной проволоки позволило определить распределение температуры по всем участкам линии, электрические параметры, статьи теплового баланса и скорректировать технологические параметры. Установлено, что при плющении следует применять электроконтактный нагрев заготовки, а при прокатке прямоугольной проволоки - электропластическую деформацию. При этом температура в очаге деформации должна составлять 200-250°С.

Разнотолщинность медного слоя является одним из основных показателей качества биметаллической проволоки и не должна превышать 20%. Поэтому были проведены исследования зависимости разнотолщинности плакирующего слоя биметаллической ленты от технологических факторов. Экспериментально установлено, что средняя толщина hoc, медной оболочки не изменяется значимо по длине заготовки и ленты, а распределение толщин оболочки подчиняется нормальному закону Гаусса со стандартным отклонением S0c-

В качестве параметра оптимизации принят обобщенный (безразмерный, относительный) коэффициент разнотолщинности М, равный отношению коэффициентов вариации толщин покрытия для ленты qi и исходной заготовки qy-

РАСЧЕТ ЗПРАВ.ШЮГО Ш\ МШТЮМ) ПРЗТЕА

| ВО/ЮТ4 -О-;- 1 „ ¡¿)

ОТП гад ^ зш и4и Ш"™ 5 ДЕД ш ~ по -о -Ва ДШШ Сен ЛММНП Оа «смоми I*-* иы-ечт* «>1»Г «МГЦЛМ О*пон Рями»

1Я

/ . _

[ ч

— /

РАСТЕТ ЗПРАВАЯЕАЮГО НАГРЕВА МНОГОСЛОЙНОГО ПОТА

Потока

яоо »70 ^ Й4П «Г л* о К 1ЙО § лею ! м Ь-4 со ло •Вся лот Пэ ЯОЛОКМ №•<•* Н »!-»>••<• Очи* П. К** ох*«'« Лит*

— ._

— —.

О\tlQOO 0.3£У¥ и ,¿3X3 О.УТТО 1.Э027 1.03 33 Клордииагччш» м

СТЯПРШШОП) г,::::, т.г :• -г -.'к-..::.::.*: ГОП -гг.-

РАСЧ НАГРЕВА МНОГОСЛОЙНО ржа

—»

ЯГО С-Э Д4° а ю «м* 1ои ш АЭО 1 - ■вга Й1Ш Пцп линии -и и«г«>««< 14>с<*|) оча/"* Км УИН И«/Ии<Н

—

— £ — — N

— — — —

— — — — —

и*.осчх> о. лая? о.ьзп о.Ч7П> 1 аш/ 1.« КоорДипашА« и»ОЭ

а - электроколтактный нагрев, б - электропластическая деформация, в ■ комбинированном процессе деформации биметаллической заготовки. Рисунок 11 - Информация, выводимая на экран дисплея.

м = 41/42,

Коэффициент вариации толщины покрытия в поперечном сечении биметалла равен отношению среднеквадратичного отклонения £„<; толщины оболочки к её среднему значению /¡об. т.е. ?=5'о¡/Лой. Коэффициент М характеризует изменение (увеличение или уменьшение) неравномерности толщины оболочки в процессе ее деформирования.

Методами планирования экспериментов получена зависимость обобщенного коэффициента разнотолщинности от обжатия по вертикали х/, бокового обжатия Хг и температуры х^.

М = 6,16 - 0,0373-Х! - 0,607-хг - 0,015Ьх3 + 0,00573-Х1-Х2 + 0,00219^-Хз Результаты расчета по полученной формуле приведены на рисунке 12.

Рисунок 12 - Зависимость обобщённого коэффициента разнотолщинности М от обжатий по вертикали XI и горизонтали Х2 при температуре 200°С (а) и 250°С (б).

Анализ зависимостей показывает, что в исследованном диапазоне изменения варьируемых параметров обобщенный коэффициент разнотолщинности М не зависит от вертикального обжатия, если обжатие по горизонтали равно X) = £гор = 6,5%; причем независимо от температуры

величина М остается практически постоянной и равной М = 2,0. Для каждой температуры существует определенное значение вертикального обжатия (х^о, при котором горизонтальное обжатие не оказывает влияния на коэффициент разнотолщинности. При повышении температуры от 200 до 250°С значение (Х|)оуменьшается от 30 до 10%.

На основе проведенных исследований разработана новая технология производства прямоугольной молибден - медной проволоки размером 0,3x0,8 мм, которая включает следующие технологические операции: 1) нанесение на круглую молибденовую проволоку гальванического медного покрытия толщиной 35...45 мкм; 2) отжиг биметаллической заготовки в проходной водородной печи при температуре 960... 1000Т в течение 20 с; 3) калибровка биметаллической проволоки в фильере до диаметра 0,56 мм; 4) плющение биметаллической проволоки с обжатием 10-30% с электроконтактным нагревом между фильерой и валками при и = 1В; 5) электропластическая прокатка биметаллической ленты с обжатием 10-30% по высоте и 2-8% по ширине за проход при плотности электрического тока в сердечнике 60-70 А/мм2 и оболочке 190200 А/мм2. Режимы обжатий представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Режим обжатий плющения-прокатки биметалла "молибден-медь"

Наименование прохода Размеры ленты, мм Обжатие, %

Калибровка круглой проволоки Диаметр 0,56 -

Плющение 0,4 х 0,62 30,0

Калибровка ширины 0,41 х 0,60 3,2

Прокатка 0,34 х 0,72 17,0

Калибровка ширины 0,35 х 0,70 2,8

Прокатка 0,295x0,82 15,7

Калибровка ширины 0,30x0,80 2,5

Лабораторные и опытно-промышленные исследования показали, что данная технология обеспечивает получение прецизионной биметаллической проволоки с высоким качеством соединения составляющих и равномерным распределением тонкого медного слоя по периметру молибденового сердечника. Результаты испытаний показали, что число перегибов при радиусе губок 0,5 мм увеличилось до 6...8 (против 2-4 по старой технологии). Испытания на спирализуемость навивкой спиралей на керн диаметром 1,2 мм без подогрева показали отсутствие расслоений. Технология внедрена на ОАО «НИИМЭТ», что позволило повысить надежность и срок службы ряда изделий электронной техники более чем в 2 раза без увеличения их стоимости.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ ЛЕНТ ГО НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Наибольшее распространение в электронной промышленности нашли прецизионные многослойные ленты с составляющими из никеля и его сплавов: "никель-ковар-никель", "никель-фени-ннкель" и др. На основе информационных исследований разработана функциональная схема производства трехслойных лент из никеля и его сплавов, которая послужила основой для выбора технологии, определения технологической схемы, состава оборудования и конструирования отдельных модулей.

На основе известной технологии производства многослойной ленты «никель-сталь-никель» разработана технология холодной прокатки трехслойной ленты "никель-фени-никель", которая включает следующие операции: 1) входной контроль заготовок и удаление дефектных участков, 2) непрерывная подача основы и плакировок с применением стыкосварки и петлевых устройств, 3) обезжиривание основы из фени в ультразвуковой ванне, 4) двухсторонняя зачистка основы и односторонняя зачистка плакировок щетками из стальной пружинной проволоки, 5) предварительное соединение составляющих при обжатии 2...5% в редуцирующем блоке, 6) холодная прокатка на б-валковом стане в один проход с обжатием 50-70% при скорости 20 м/мин, 7) отжиг многослойной заготовки в шахтных электропечах в атмосфере водорода при 580°С в течение 4 ч.

Опытно-промышленные испытания проводили при прокатке заготовки многослойного материала, состоящего из основы шириной 100 мм и толщиной 1,1 мм из железоникелевого сплава (43НА), и двух плакировочных лент из никеля шириной 30 мм и толщиной 0,2 мм. Зачищенную полосу и плакировочные ленты подавали в стан холодной прокатки и деформировали в один проход с обжатием 30-74%, после чего многослойную ленту сматывали в рулон. Металлографический анализ зоны контакта основы с плакировочными лентами показал, что полосы, полученные по известной технологии, имеют единичные поры и расслоения, а полосы, полученные по предлагаемой технологии, дефектов не имели. Данные по прочности соединения составляющих материала «фени-никель» (рисунок 13), полученного по предложенной технологии холодного плакирования, хорошо согласуются с данными А.Г.Кобелева и др,

Схватывание никеля со сплавом фени происходит в диапазоне обжатий 30-50%, а надежное соединение слоев, не разрушающихся под действием остаточных напряжений, наблюдается при обжатии 50-80%. Эти диапазоны находятся в полном соответствии с результатами исследований, проведенных по математической модели прокатки биметалла, разработанной Б.В.Кучеряевым и др.

180

160

я' 140

§ 120

1 100

I 80

! бо

1 40

я-

i 20 о

50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

Суммарное oSwamie, %

Нн/Нс = 0,029 -a-Hli/Hc-0.045 —йг- Ни/Не = 0,058 «*~Нн/Нс = 0,064 H11/H0J

Рисунок 13 - Зависимость прочности соединения слоев биметалла от обжатия и соотношения толщины никелевого покрытия (Нц) и толщины основы из стали (Нс) или сплава 42НА (Н0).

Установлено, что наибольшая прочность соединения составляющих биметалла достигается при обжатии 70-74%. Однако при последующих операциях смотки и размотки многослойной ленты возникает опасность отслоения плакирующего слоя, что наблюдается для величин относительного обжатия, превышающего 70%. Поэтому для обеспечения целостности материала «фени-никель» обжатие в плакировочном проходе рекомендуется принимать в диапазоне 50-70%.

В результате испытаний на вакуумную плотность в изделиях электронной техники установлено, что газопроницаемость холоднокатаных полос составляет 10'7 м-мм/с, удельная скорость газовыделения - 10'4 М'Па/с. Однако, для некоторых электронных приборов многослойные холоднокатаные ленты не в полной мере удовлетворяют требованиям вакуумной техники. Поэтому для повышения качества трехслойных лент целесообразно применение предварительного нагрева составляющих перед их совместной прокаткой. Так как введение нагрева на предварительной стадии может привести к окислению подготовленных к плакированию поверхностей, то предложено ввести операцию предварительного соединения составляющих, а также оборудовать прокатный стан устройством для подачи электрического тока как через непрерывно движущиеся плакировку и основу, так и в очаге деформации через валки и многослойную заготовку (рисунок 14).

Определение технологических режимов процесса прокатки многослойной заготовки "никель-фени-никель" осуществлено с помощью математического моделирования, что позволило провести исследование процесса прокатки трехслойной ленты при различных способах подачи электрического тока (таблица 3).

МП 1

1,3- плакировочные ленты, 2 - основа, 4-6 - разматыватели, 7-9 - токоподводящие ролики, 10 - устройство предварительного соединения составляющих, 11 - прокатная клеть, 12 - трехслойная лента, 13 - моталка.

Рисунок 14-Схема процесса производства трехслойного материала электропластической

прокаткой лент с предварительным электроконтактным нагревом составляющих.

Таблица 3 - Варианты прокатки трехслойных лент

№№ п/п Электроконтактный нагрев Электропластическая деформация

Плакировки Основы

1 Да - -

2 Да Да -

3 Да Да Да

4 - Да

5 - Да Да

б - Да

7 Да - Да

Для исследования выбран процесс производства трехслойной ленты с основой из сплава 42НА размером 110x1,2 мм и двух плакировок из никеля НП-27 размером 110x0,2 мм; размеры готовой продукции -110x0,8 мм. В качестве примера на рисунке 15 приведены результаты расчета при обжатии 50% и скорости прокатки 0,5 м/с для трех вариантов: подача электрического тока через все составляющие (вариант №2 в таблице 3), подача тока через основу и прокатные валки (№5), подача тока только через основу (№4).

ШЛИ' ЯШШЯШГО НАГРЕВА МНОГОСЛОЙНОЙ ЛЕНТИ

1170 г \ КМ» И6У юо -Вм^иш "....... ..... — ..... .......

........ / — - ■

ш / 1 | ....... .........

а)

Поол» ЛЧ1Г1

РАСЧЕТ УПРАВЛЯЕМОГО НАТРИИ МНОГОСЛОЙНОЙ АЕНШ

¿р-- ч Иоым^ъ пси

.........

Пи «.»»и-*« «о*

А/ми»

(>/пн> - Д-1

91 ...З^у.___ " Г.Э Л- ИХ*

б)

УООО I 40Э0 0.0410 1,*1<Л.О Э.доои 4.&020

РАСЧЕТ 9ПРАВШИ0П) НАГРЕВА МНОГОСЛОЙНОЙ ЛЕНТЫ

Непал»- псс цл иллчл* лгс пчч >•

>я ; „Г2" "йл~'

чл |*л<м! ЧА ПУнп' '/Л Л/мм<

400 Я МО

■Вся ....

Г-.Г, ........

„,, „____ • -1 „._____

........ ----- ........

1 I

_.X1 -- \ -!

л '.»ООО » *(">'» О V . л ч»г»

Коо уасЭ к-*гл *х!«•»., лх

,<•><>«»» полм

Сила тока: а) в верхней и нижней лентах - 3 кА, в средней ленте - 4 кА; 6) в верхней и нижней лентах - 2 кА, в средней ленте - 6 кА; в) в верхней и нижней лентах - 0 кА, в

средней ленте - 6 кА.

Рисунок 15 - Результаты расчета процесса прокатки трехслойной ленты «никель-фени-никель»

В результате рассмотрения возможных вариантов управления процессом нагрева трехслойных лент установлено, что наиболее приемлемыми на практике являются варианты или №4 - нагрев основы и плакировок или нагрев только основы. Варьирование технологическими параметрами процесса элекгропластической прокатки и электроконтактного нагрева дает возможность получить необходимую температуру ленты в очаге деформации для различных металлов и сплавов (рисунки 16 и 17).

Рисунок 16 - Зависимость температуры Т, °С, в очаге деформации при прокатке трехслойной ленты шириной 110 мм от величины электрического тока в основе 1ср и плакировках = 1в. Исходная толщина лент из никеля 0,2 мм, из фени -1,2 мм. Обжатие - 50%, скорость прокатки - 0,6 м/с.

Рисунок 17 - Зависимость температуры Т, °С, в очаге деформации при прокатке трехслойной

ленты шириной 110 мм от величины электрического тока, проходящего через основу •1ср и через прокатные валки 1о. Исходная толщина лент из никеля - 0,2 мм, из фени -1,2 мм. Обжатие - 50%, скорость прокатки - 0,6 м/с.

В результате проведенных исследований разработана новая технология прокатки трехслойных лент из никеля и его сплавов: 1) входной контроль заготовок и удаление дефектных участков, 2) непрерывная подача основы и плакировок с применением стыкосварки и петлевых устройств, 3) обезжиривание основы из фени в ультразвуковой ванне, 4) двухсторонняя зачистка основы и односторонняя зачистка плакировок щетками из стальной пружинной проволоки, 5) центрирование и предварительное соединение составляющих при обжатии 2...5% в редуцирующем блоке, 6) электроконтактный нагрев основы при плотности тока 3 = 40-50 А/мм2

или плакировок при J = 100-150 А/мм2,7) прокатка на 4-валковом стане в один проход с обжатием 50-70% при скорости 20 м/мин и температуре в очаге деформации 600-800°С, 8) отжиг многослойной заготовки в шахтных электропечах в атмосфере водорода прн 580°С в течение 4 ч. Исследования микроструктуры многослойного материала «никель-фени-никель», показали, что в переходной зоне образуется прочное термодиффузионное соединение составляющих. Металлографический анализ зоны контакта основы с плакировочными лентами показал отсутствие дефектов в виде расслоений и единичных пор. В результате испытаний на вакуумную плотность в изделиях электронной техники установлено, что газопроницаемость горячекатаных полос - 10'9 м-мм/с, удельная скорость газовыделения - 10'5 м-Па/с. Применение полученных полос привело к снижению брака с 0,8% до 0,3%.

Результаты исследований использованы при модернизации стана Дуо-80 и плющильного стана конструкции ОКБМ для уточнения скорости прокатки и режимов обжатий, определения расстояний между модулем предварительного соединения составляющих и осью прокатных валков и выбора электрооборудования, обеспечивающего подачу требуемого электрического тока. Даны рекомендации по реконструкции б-вапкового стана конструкции ОКБ "Луч" с целью оснащения его устройством электроконтактного нагрева основы при получении многослойных материалов из никеля и его сплавов.

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ОСНОВОЙ ИЗ ПСЕВДОСПЛАВА МОЛИБДЕН-МЕДЬ

Для корпусов мощных полупроводниковых приборов находит применение многослойная композиция "ковар - псевдосплав Мо-Си - ковар - металлокерамика 22ХС", благодаря высокой высокой теплопроводности, низкому коэффициенту термического расширения, повышенной коррозионной стойкости и прочности.

В соответствии с предложенной методикой разработана технология получения композиционных лент шириной 40 мм; основой является лента из псевдосплава Мо-Си толщиной 0,25-1,00 мм, толщина плакировок из сплава «ковар» - 0,16 мм. Размеры металлокерамики 22ХС -40x40x5 мм. Технология включает следующие операции (рисунок 18):

1) получение компактной заготовки основы из псевдосплава Мо-Си

• компактирование шихты с содержанием меди 30% до плотности 70-80% теоретической;

• спекание в атмосфере водорода при температуре 1200—1300°С в течение не менее 5 мин;

• прокатка спеченной заготовки с обжатием 30-50% при скорости 1-3 м/мин;

2) двухстороннее плакирование основы тонкой фольгой из ковара

• зачистки составляющих (ковара с одной стороны, а псевдосплава с двух сторон),

• холодная прокатка многослойной заготовки с обжатием 55-65% за проход,

• резка на карточки размером 40x40 мм.

3) диффузионная сварка полученного трехслойного материала с металлокерамикой 22ХС в вакууме 0,1-0,01 Па при температуре 1250°С в течение не менее 5 мин.

1 - бункер для порошка, 2 - стан для прокатки порошка. 3 - проходная термическая печь, 4 • четырехвалковый прокатный стан, 5 - полоса из псевдосплава Мо-Си. 6 - камера обезжиривания и зачистки, 7 - плакировочные ленты. 8 - моталка, 9 - модуль предварительного соединения составляющих, 10 - четырехвалковый прокатный стан, 11-ножницы, 12 - штабелирующее устройство, 13 - композиция «ковар - псевдосплав Мо-Си -ковар - металлокерамика 22ХС», 14 - установка диффузионной сварки в вакууме.

Рисунок 18 - Схема процесса производства композита "металл - металлокерамика"

Для уточнения технологических режимов разработана модель процесса, основанная на кинетике образования связей при диффузионном взаимодействии металлов, в которой использована зависимость времени активации от параметров диффузии, являющихся функциями термомеханических характеристик. Последние варьируют в диапазоне реально существующего технологического процесса. Экспериментально-аналитическим способом получены зависимости коэффициентов и периода активации диффузии от температуры для композиций "железо -молибден", "железо - никель" и "никель - ковар".

Расчеты показывают, что при 1250...1300°С определяющим фактором получения прочного соединения "ковар - псевдосплав Мо-Си" является диффузия железа из ковара в молибден. Расчеты, проведенные по разработанной модели, позволили определить энергию 0 и период активации та диффузии железа в молибден. Установлено, что при взаимодействии сплава ковар с

металлокерамикой 22ХС образуется прочное термодиффузионное соединение за счет высокой диффузионной подвижности никеля в этом сплаве. Сопоставление величины та с выбранной ранее продолжительностью контакта компонентов в композиции "ковар-псевдосплав" (> 5мнн) во время её диффузионной сварки с металлокерамикой 22ХС дает основание полагать, что время, в течение которого образуется соединение составляющих, вполне достаточно для взаимного диффузионного проникновения элементов составляющих. Проведенные металловедческие исследования подтвердили правильность выбора технологии для получения композиционного материала "ковар - псевдосплав - ковар - металлокерамика 22ХС" с высоким качеством соединения составляющих.

С использованием созданной базы данных выбраны стан для листовой прокатки порошков, термическая печь, модуль предварительного соединения составляющих, стан холодной прокатки, установка диффузионной сварки и др. На данном оборудовании осуществлена отработка отдельных технологических операций и получена опытная партия композиционного материала.

Разработанная технология использована на ОАО «НИИМЭТ» и ОАО «ОКБМ», Промышленные испытания показали, что теплоотдача полученного материала в 2 и более раз выше, чем у ковара; это позволяет за счет увеличения рассеивания тепла от кристалла увеличить его мощность и улучшить характеристики мощных полупроводниковых приборов. Полученный материал нашел применение при изготовлении оснований корпусов интегральных схем и компенсаторов мощных транзисторов; в частности, это позволило увеличить в 2,5 раза срок службы интегральной схемы в метаплокерамическом корпусе.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКАТКИ ПОЛОС С ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Интенсивное развитие современных отраслей науки и техники вызывает необходимость широкого применения листовых термобиметаллических материалов, для получения которых используют различные способы нанесения покрытий из никеля и его сплавов. Показано, что перспективным методом нанесения покрытий является газотермическое напыление с последующей дегазацией напыленного слоя и холодной прокаткой биметаллической заготовки.

На основании экспериментальных исследований получены регрессионные соотношения, связывающие высотную деформацию покрытия с суммарным обжатием заготовки при прокатке полосы с напыленным слоем различного состава и толщиной 0,05...0,5 мм, которые позволяют получать заданные толщины покрытий. Определены диапазоны высотной деформации покрытия, соответствующие этапам интенсивного уплотнения покрытия (0...15%), совместной деформации покрытия с основой (10.,.40%) и этапа более интенсивной деформации основы (35...70%).

Полученные результаты использованы при разработке технологии прокатки полос с газотермическими покрытиями.

Получена зависимость пористости напыленного покрытия различной толщины (0,1...0,5мм) от степени высотной деформации покрытия при холодной прокатке (рисунок 19). Показано, чем тоньше покрытие, тем эффективнее оно уплотняется.

в 16

г 14

X о. 12

е 10

----- --------

—_—

тйР «

--------- ------^-цЧ^ 'ЧЧ^ ---- ---------- -----------

1 ■ 'У

2,5

7,5

12,5

15 17,5 20

степень деформации е, %

толщина покрытия 0,1 мм " □ - толщина покрытия 0,1 мм........Л........толщина покрытия 0,2 мм

- X " толщина покрытия 0,2 мм Ж толщина покрытия 0,3 мм - • - толщина покрытия 0,3 мм

Рисунок 19 - Зависимость пористости П покрытия из никеля от его толщины Нп и степени деформации е при холодной прокатке с использованием дегазации (сплошные линии) и без неё (штриховые)

Исследовано влияние степени деформации в процессе холодной прокатки на микротвердость материала никелевых и железоникслевых покрытий; определены термомеханические режимы деформирования.

В результате исследований процесса производства термобиметаллических полос установлено, что для активизации процессов уплотнения перед прокаткой необходимо проводить дегазацию полосы с газотермическим покрытием в специальном низковакуумном модуле при температуре 250-350°С и остаточном давлении газов 10-0,1 Па в течение 20-30 с. Для оценки качества полученного покрытия (в баллах) получена эмпирическая формула:

В = 13,37 - 26,88-1 - 1,746-т-3,73-£ + 1.974-т + 14,81-?+ 4,575-!? где В - качество покрытия в баллах; I - температура нагрева, °С; т- время выдержки, с; е - степень высотной деформации покрытия, %. Качественной считается полоса с покрытием 1-го балла

качества. Рекомендовано уплотнение напыленных покрытий при прокатке проводить с обжатием 25-35% в один проход с последующей термической обработкой в проходной печи при температуре 950-1150 °С в течение 2 мин.

На основе комплекса экспериментальных и теоретических исследований разработана технология и линия для непрерывного производства полос с газотермическими покрытиями из цветных металлов и сплавов повышенной пластичности без снижения производительности при переходе с одной толщины полосы на другую, которая позволяет получать монолитные по своей структуре покрытия заданной толщины, обладающие высокими когезионными и адгезионными характеристиками.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Разработан непрерывный технологический процесс изготовления термобиметаллических полос толщиной 0,7-2,5 мм, шириной 90-100 мм и длиной 300-600 мм с основой из сплава 24НХ и напыленным слоем из псевдосплава 36Н+24НХ. Рекомендованные термомеханические режимы деформирования, позволили существенно повысить микротвердость покрытия (с 1950 до 2600 МПа), пластичность материала покрытия с 4-го до 1-го балла и прочность сцепления покрытия с основой с 50 до 60 МПа. Все это привело к улучшению эксплуатационных характеристик термобиметалла, в том числе его износостойкости. Предложены конструкции биметаллических заготовок, которые обеспечили плавный переход механических свойств от материала основы к напыленному слою, повысить прочность сцепления функциональных слоев в 1,15-1,25 раза без снижения эксплуатационных характеристик, повысить пластичность материала напыленного слоя и улучшить условия напряженно-деформированного состояния по кромкам. Новизна технических решений подтверждена 3 авторскими свидетельствами на изобретения.

Полученные в диссертации результаты использованы на ОАО «НЛМК» при разработке и внедрении технологии нанесения газотермических покрытий на детали металлургического оборудования.

Разработана новая технология производства платинитовой проволоки, которая внедрена на предприятии ОКБ «Луч» (г. Владикавказ), что позволило существенно улучшить качество выпускаемой продукции. Проволока, полученная по разработанному способу, имеет прочность на срез 190...210 МПа, что в 1,4-1,7 раз превышает аналогичный показатель проволоки, полученной по известной технологии. Металлографический анализ зоны контакта показал отсутствие дефектов в виде единичных пор и оксидных включений. Внедрение полученного платинита в электровакуумных приборах позволило повысить их работоспособность на 18-20% за счет

снижения брака по вакуумной плотности с 0,5 до 0,18% и нагрузок на вакуумную систему. Для реализации разработанной технологии производства биметаллической проволоки «фени-медь» осуществлено конструирование и изготовление модуля деформирования и сварки в среде контролируемого состава, который установлен в промышленной линии ОКБ «Луч».

Разработана ресурсосберегающая технология производства прямоугольной молибден-медной проволоки размером 0,3x0,8 мм из биметаллической заготовки диаметром 0,56 мм с молибденовым сердечником и медной плакировкой толщиной 35...45 мкм, нанесенной гальваническим способом. Внедрение полученного материала на предприятиях ОАО «НИИМЭТ» позволило повысить надежность и срок службы ряда изделий электронной техники более чем в 2 раза без увеличения их стоимости.

Для получения трехслойных лент "никель-фени-ннкель", состоящих из основы шириной 100-110 мм и толщиной 1,1-1,2 мм из железоникелевого сплава (типа фени) и двух плакировочных лент из никеля шириной 30 мм и толщиной 0,2 мм, предложены две технологические схемы: 1) холодной прокатки, 2) электропластической прокатки с электроконтактным нагревом заготовок. В результате проведенных исследований разработаны технологические рекомендации и комплекс для непрерывного получения трехслойных лент из никеля и его сплавов, который содержит две линии подготовки плакировочных лент (плакировок) и плакируемой полосы (основы). Разработанная технология и комплекс внедрены на ОКБ «Луч» и ОАО «ОКБМ». Исследования микроструктуры полученного многослойного материала «ннкель-фени-никель», показали отсутствие дефектов в виде расслоений и единичных пор. В результате испытаний на вакуумную плотность в изделиях электронной техники у потребителя установлено, что применение полученных полос привело к снижению брака с 0,8% до 0,3%. Планшетность полученной трехслойной ленты не превышала 0,5%, а серповидность - 1/1000.

Разработанная технология производства ленты из псевдосплава Мо-Си использована на ОАО «НИИМЭТ» и ОАО «ОКБМ». Полученный материал нашел применение при изготовлении оснований корпусов интегральных схем и компенсаторов мощных транзисторов; в частности, это позволило увеличить в 2,5 раза срок службы приборов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований и методики расчета явились научной базой для разработки новых технических и технологических решений, использование которых на ряде ведущих предприятий промышленности (ПО "Кристалл", ОАО «НИИМЭТ», ОАО «НЛМК» и др.) обеспечило создание эффективных технологий и линий для непрерывного получения прецизионных композиционных металлических материалов, привело к повышению выхода годного и снижению брака, позволило отказаться от оборудования и материалов импортной поставки и получить экономический эффект более 1,5 млн. рублей. Методики и алгоритмы, разработанные в процессе выполнения диссертации, применяются в научно-

производственных организациях РФ и стран СНГ (КБ ВИЛС, ОАО «ОКБМ», ИЗС им. Е-Патона, ОКБ "Луч", ВНИИМЕТМАШ, ОАО «институт Цветметсбработка» и др.).

Теоретические положения, экспериментальные данные, разработанные технологии и конструкции оборудования, методики и алгоритмы, представленные в диссертации, широко используются в учебном процессе ряда ведущих вузов России. Материалы диссертации послужили основой для написания учебника (в 2-х частях) и 5 учебных пособий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена единая методика разработки технологий и линий для производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов, которая базируется на объектно-ориентированном подходе, разработанных системных принципах, схемах классификаций технологических линий и основных технологических процессов.

2. Разработаны обобщенные функциональные схемы и объектно-ориентированные модели процессов производства композиционных проволочных и ленточных металлических материалов, которые использованы при разработке технологий и линий для получения платинитовой проволоки, плющеной медно-молибденовой ленты, трехслойной ленты "никель -ковар - никель", многослойной композиции "ковар - псевдосплав - ковар - металлокерамика 22ХС", термобиметаллнческой полосы.

3. Предложена многоуровневая структура базы данных по технологиям и линиям для производства прецизионных композиционных металлических материалов, которая включает наборы технологий, функциональных схем, объектно-ориентированных моделей и модулей.

4. Разработана математическая модель процесса ввода сердечника в рабочую вакуумную камеру, которая основана на совместном использовании теории волочения, закономерностей контактного трения и уравнений вакуумной техники. В результате моделирования установлено количество вакуумных камер, оптимизировано распределение в них давлений и определено количество фильер в каждом герметизирующем блоке.

5. Уточнены технологические параметры процесса вывода биметаллической проволоки через совокупность последовательно расположенных фильер, что позволило обосновать волочение проволоки в три прохода с равномерным распределением вытяжек.

7. Установлены зависимости изменения температуры в очаге деформации при прокатке

трехслойных ленточных материалов при различных способах подачи электрического тока, позволившие разработать эффективные методы контроля и управления процессом.

8. Получены экспериментальные зависимости коэффициентов диффузии и периода активации диффузии от температуры для композиций "железо - молибден", "железо - никель" и "никель -ковар", которые позволили уточнить технологические параметры процесса получения композиционного материала «металл-металлокерамика».

9. Установлены регрессионные зависимости высотной деформации и пористости газотермического покрытия от суммарного обжатия заготовки, которые позволяют получать покрытия заданной толщины и плотности; показано, что предварительная дегазация активизирует процесс уплотнения покрытия и повышает прочность сцепления слоев.

10. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов получения прецизионных композиционных металлических материалов нашли практическое применение при создании и совершенствовании ряда экологически чистых и ресурсосберегающих технологий и линий для производства многослойных проволочных и ленточных материалов.

• Разработанные непрерывный технологический процесс и линия получения термобиметаллических полос с основой из сплава 24НХ и напыленным слоем из псевдосплава 36Н+24НХ позволили существенно повысить микротвердость покрытия (с 1950 до 2600 МПа), пластичность материала покрытия с 4-го до 1-го балла и прочность сцепления покрытия с основой с 50 до 60 МПа, что привело к улучшению эксплуатационных характеристик термобиметалла, в том числе его износостойкости. » Технология производства платинитовой проволоки внедрена на предприятии ОКБ «Луч» (г. Владикавказ). Прочность полученной проволоки на срез повышена в 1,4-1,7 раза, брак по газности и натеканию снижен с 0,5% до 0,18%. Использование полученного платинита в электровакуумных приборах повысило их работоспособность на 18-20%, » Применение технологии производства прямоугольной молибден-медной проволоки на ОАО «НИИМЭТ» позволило получить прецизионную ленту размером 0,3x0,8 мм с более высокими физико-механическими и служебными свойствами, внедрение которой повысило надежность и срок службы ряда изделий электронной техники более чем в 2 раза без увеличения их стоимости, в Рекомендации по технологии электропластической прокатки с электроконтактным нагревом составляющих использованы для разработки на ОАО «ОКБМ» и ОКБ «Луч» промышленной технологии непрерывного производства трехслойной ленты "никель-фени-никель" шириной 110 мм и толщиной 0,8 мм. В результате испытаний на вакуумную плотность в изделиях электронной техники у потребителя установлено, что применение полученных полос привело к снижению брака с 0,8% до 0,3%.

• Разработанная технология получения композиционного материала "ковар - псевдосплав Mo-Cu - ковар - металлокерамика 22ХС" прошла промышленные испытания на ОАО «НИИМЭТ» и ОАО «ОКБМ». Полученный материал нашел применение при изготовлении оснований корпусов интегральных схем и компенсаторов мощных транзисторов, что позволило увеличить в 2,5 раза срок службы интегральной схемы.

11. Использование предложенных технических и технологических решений на ряде ведущих предприятий промышленности позволило создать эффективные технологии и линии для непрерывного получения прецизионных композиционных металлических материалов, что обеспечило повышение выхода годного и снижение брака, позволило получить значительный технико-экономический эффект, создать экологически чистые и ресурсосберегающие производства и отказаться от оборудования и материалов импортной поставки.

12. Теоретические положения и методики расчета технологий и линий, разработанные в процессе выполнения диссертации, применяются в научно-производственных организациях РФ и стран СНГ и используются в учебном процессе ведущих вузов РФ. Основные результаты работы изложены в учебнике для вузов (в 2-х частях объёмом 54 п.л.) с грифом учебно-методического объединения вузов по университетскому политехническому образованию и 5 учебных пособиях для студентов вузов.

Совокупность полученных результатов представляет собой научно обоснованные технические и технологические решения, имеющие важное народнохозяйственное значение, по разработке и созданию технологий и линий непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в работах:

А. Учебники для вузов, брошюры

1. Кожитов Л.В., Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Технологическое вакуумное оборудование. 4.1. Вакуумные системы технологического оборудования: Учебник для вузов. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2001. - 416 с.

2. Кожитов Л.В., Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Технологическое вакуумное оборудование. 4,2. Расчет и проектирование технологического вакуумного обору-дования: Учебник для вузов. -М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2002. - 456 с.

3. Никитина Л.А., Зарапин А.Ю. Черная металлургия стран - членов СЭВ и СФРЮ в 1987 г. -М.: Черметинформация, 1988. - 37 с. (Технико-экономический обзор).

4. Черная металлургия капиталистических и развивающихся стран. Производство проката, труб, калиброванного металла, металловедение и термическая обработка ! Никитина Л.А., Артамонова Е.В., Зарапин А.Ю. и др. - М.: Черметинформация, 1988. - 32 с. (Обзорная информация).

5. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Использование методов обработки металлов давлением для получения биметаллических композиций и защитных покрытий на металлах - М.: Черметинформация, 1989 (Обз. инфор.. Сер. Прокатное производство. Вып. 1) - 25 с.

Б. Учебные пособия для вузов

6. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A., Шур И.А. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 2: Учебное пособие для вузов - М.: МИСИС, 1998.-50 с.

7. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 1: Учебное пособие для вузов / Зарапин А.Ю., Пасечник Н.В., Чиченев H.A., Шур И.А.-М.: МИСИС, 1998,-54 с.

8. Зарапин А.Ю., Ирошников С.А., Чиченев H.A. Металлургические машины и оборудование: Учебное пособие для вузов - М.: МИСИС, 1999. - 34 с.

9. Зарапин А.Ю., Ирошников С.А., Шур И.А. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 3: Учебное пособие для вузов - М.: МИСИС, 1999.-54 с.

10. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Раздел: Расчет и проектирование вакуумных систем: Учебное пособие для вузов / Зарапин А.Ю., Зарапин Ю.Л., Чиченев H.A., Сивак Б.А.-М.: МИСИС, 2001.- 85 с.

В. Статьи

11. Зарапин А.Ю. Научные основы проектирования технологических линий для производства композиционных металлических материалов // Черная металлургия: Бюл. Института «Черметинформация»,- М.: 1999. №5-6. С.32-49.

12. Зарапин А.Ю. Технология производства биметаллической проволоки «фени-медь»и «молибден-медь» И Производство проката. №12. 2001. С. 28-31.

13. Зарапин А.Ю. Технология производства прецизионных ленточных биметаллов // Черная металлургия: Бюл. Ин-та "Черметинформация". 2001. №3. С.40-46.

14. Зарапин А.Ю. Технология производства прецизионных проволочных биметаллов // Черная металлургия: Бюл. Ин-та "Черметинформация". 2001. №1. С.22-25.

15. Зарапин А.Ю. Научные основы проектирования и создания технологических линий и агрегатов для производства прецизионных композиционных металлических материалов // Труды третьего конгресса прокатчиков. - М.: Черметинформация, 2000. - С. 240-246

16. Заралин А.Ю. Применение баз данных для выбора вакуумного оборудования процессов обработки металлов давлением // Теория и практика производства проката. - Липецк: ЛГТУ. -2001. С. 436-438.

17. Зарапин А.Ю. Технологические схемы производства многослойных лент с составляющими из никеля, а также металлокерамики //Производство проката. №5.2001. С. 10-13

18. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов A.C., Чиченев H.A. Моделирование процесса прокатки трехслойных лент с применением электроконтактного нагрева и электропластической деформации//Сталь. 1999. №7. С.61-64

19. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов A.C., Чиченев H.A. Модель процесса электропластической прокатки многослойных лент с электроконтактным нагревом // Черные металлы. 2001. №2. С. 14-17

20. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов A.C., Чиченев H.A. Структура модели процесса электропластической прокатки прецизионных лент с электроконтактным нагревом // Цветные металлы. 1999. №5. С.92-95.

21. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Линия для непрерывного получения полос с газотермическим покрытием из никелевых сплавов // Тяжелое машиностроение. 1999. №6. С. 16-20.

22. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Методика расчета вакуумной системы технологического оборудования. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1999. №1. С.68-69.

23. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Низковакуумная защитная камера при производстве композиционных материалов // Сталь. 1999. №4. С.60-64.

24. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев H.A. Высокотемпературная кристаллизационная установка с быстро уплотняемой высоковакуумной камерой // Сталь. 1999. №3. С.47-50.

25. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Математическая модель вакуумного ввода сердечника проволочного биметалла в рабочую камеру // Производство проката. 1999. №8. С,20-25

26. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Объектно-ориентированная модель линии для производства платинита / В кн. «ИНФОТЕХ-99. Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах». - Череповец: ЧГУ, 1999. С.98-99.

27. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Принципы проектирования технологических линий и агрегатов для производства композиционных металлических материалов / В кн. «Вопросы проектирования и эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве». - Старый Оскол: СОФ МИСИС, 1999. С.112-114.

28. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Проектирование технологической линии для производства платинитовой проволоки на основе объектно-ориентированного подхода // Черные металлы. 1999. №4. С.12-15.

29. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Функциональная схема работы линии для производства биметаллической проволоки "фени-медь" / В кн. «ИНФОТЕХ-99. Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах». - Череповец: ЧГУ, 1999. С.100-101.

30. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Классификация технологических процессов производства композиционных металлических материалов / В кн. «Вопросы проектирования и эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве». - Старый Оскол: СОФМИСИС, 1999. С.110-1 И.

31. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Применение баз данных для выбора оборудования процессов обработки давлением // Производство проката. №11. 2002. С. 30-42.

32. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Разработка методики проектирования технологических линий для производства композиционных металлических материалов / В кн. «Перспективы горнометаллургической индустрии». - Новосибирск: Сибирские огни, 1999. С. 143-150.

33. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A., Анохин И.А. Исследование процесса производства полос «алюминий - нержавеющая сталь» с электроконтактным нагревом заготовок // . «Теория и практика производства проката». - Липецк: ЛГТУ. - 2001. С. 96-100.

34. Зарапин А.Ю., Чиченев H.A., Зарапин Ю.Л. Диффузионное взаимодействие в граничной зоне биметалла сталь-никель // Черная металлургия: Бюл. института «Черметинформация»,- М.: 1999. №11-12. С.40-41.

35. Пасечник Н.В., Зарапин А.Ю., Чиченев H.A. Прокатное оборудование нового поколения для производства прецизионных полос из труднодеформируемых материалов /I Сталь. 1999. №2. С.58-64.

36. Полухин В.П., Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю. Разработка технологии получения листов и лент с газотермическими антикоррозионными покрытиями / В кн. «Задачи технического перевооружения листопрокатного производства: Тезисы докладов всесоюзной конференции». -Днепропетровск: ЦНИИЧМ, 1987. С. 15.

37. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю. Влияние степени деформации и режимов термообработки на пластичность газотермических покрытий из никеля // РЖ "Металлургия". 1989. 6Д364 Депон. 5 с.

38. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю. Исследование влияния термомеханической обработки на свойства термобиметалла, полученного путем газотермического напыления пассивного и промежуточного слоев. / В кн. «Проблемы повышения технического уровня производства черных металлов и сплавов: Тезисы докладов всесоюзной конференции». - Донецк: ЦНИИЧМ, 1987. С.17

39. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю. Разработка и исследование технологии прокатки полос с

газотермическими покрытиями из никеля и его сплавов / В кн. «Опыт производства и применения металла с покрытиями. Тезисы докладов всесоюзного научно-технического семинара».-Запорожье: ЦНИИЧМ, 1988. С.28.

40. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю., Заикина А.М. Влияние механико-термической обработки на микротвердость газотермических алюминиевых покрытий / В кн. «Опыт производства и применения металла с покрытиями. Тезисы докладов всес. научно-технического семинара». -Запорожье: ЦНИИЧМ, 1988. С.28-29.

41. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю., Фалдина Е.В. Влияние холодной прокатки и термообработки на механические характеристики стальной полосы с никелевым покрытием. - М.: Черметинформация, 1988. С.53-93.

42. Титлянов А.Е., Радюк А.Г., Зарапин А.Ю. Оптимизация состава и загрузки агрегатов линии металлизации // Изв. вузов. Черная металлургия. 1987. №1. С.152-153.

43. Чиченев А.Н., Зарапин А.Ю. Модель ввода сердечника в вакуумную камеру при производстве проволочной биметаллической заготовки // Черная металлургия: Бюл. института "Черметинформация". - М.: 1999. №7-8. C.47-S0.

44. Чиченева О.Н., Зарапин А.Ю., Готовцев И.Б., Осиновский С.И. Определение зависимостей температуры ленты от параметров процесса методами планирования эксперимента. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1998. №4. С.37-39.

45. Чиченева О.Н., Зарапин А.Ю., Готовцев И.Б., Осиновский С.И. Применение планирования экспериментов при определении зависимостей температуры ленты в процессе электропластической деформации. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1998. №6. С.29-32.

46. Чиченев H.A., Зарапин А.Ю. Разработка технологии получения прецизионной ферроникелевой проволоки с медной оболочкой // Фундаментальные проблемы металлургии. -Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2000. С. 175-177

47. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Разработка и исследование процесса и оборудования для производства платинитовой проволоки // Труды третьего конгресса прокатчиков. - М.: Черметинформация, 2000. - С.512-514

48. Чиченев А.Н., Зарапин А.Ю. Имитационное моделирование процесса волочения платинитовой проволоки // Черная металлургия: Бюл. института «Черметинформация».- М.: 1999, №9-10. С.60-63.

49. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Чиченев H.A. Математическое моделирование электропластической прокатки биметаллической проволоки с элекгроконтактным нагревом // Черные металлы, №б. 2001. С. 14-17

50. Анохин И.А., Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Исследование процесса прокатки полос «никель -фени - никель» с элекгроконтактным нагревом заготовок // Металлургическая и горнорудная

промышленность, 2002. №8-9. С. 18-20 Г. Авторские свидетельства на изобретения

51. Заготовка для изготовления листового термобиметалла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. - А.С.№1343681 (СССР). 1986. - б с.

52. Заготовка для изготовления листового термобиметалла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. - А.С.№ 1350949 (СССР). 1987. - 7 с.

53. Заготовка для изготовления листового термобиметалла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. - А.С.Ха 1408655 (СССР). 1988. - 7 с.

Формат 60 х 90 '/i6 Бумага офсетная

Объем 3 п. л. Тираж 100 экз. Заказ 437

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в типографии Издательства «Учеба» МИСиС, 117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 ЛРЖИ151 от 11.07.01

РНБ Русский фонд

2007-4 17888

23 [.Ш 2004

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Зарапин, Александр Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ВЫБОР

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Виды композиционных металлических материалов и области их применения

1.2. Технологии и оборудование для производства проволочных 20 и ленточных композиционных металлических материалов

1.3. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ И ЛИНИЙ ДЛЯ

ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Анализ и обобщение принципов построения 32 технологических систем

2.2. Разработка методики создания технологий и линий для 41 производства композиционных металлических материалов

2.3. Функциональная структура системы разработки технологий 50 и оборудования на основе банка данных

2.4. Систематизация информационных исследований по 59 производству композиционных металлических материалов

2.4.1. Классификация основных технологических процессов

2.4.2. Обобщенная функциональная схема работы и объектно-ориентированная модель технологической линии

2.4.3. Структура базы данных для выбора технологических схем и оборудования

2.5. Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ «ФЕНИ-МЕДЬ»

3.1. Разработка и исследование технологии производства платинита

3.1.1. Разработка технологии и функциональной схемы работы линии

3.1.2. Разработка объектно-ориентированной модели и технологической схемы процесса

3.2. Функциональная схема и объектно-ориентированная модель процесса деформирования и сварки

3.3. Разработка модуля деформирования и сварки

3.4. Математическая модель процесса ввода сердечника в рабочую вакуумную камеру

3.4.1. Стержневая модель контакта сердечника с фильерой

3.4.2. Модель процесса вакуумного ввода сердечника в рабочую камеру

3.5. Исследование и оптимизация процесса ввода сердечника

3.6. Разработка и исследование процесса вывода биметаллической проволоки

3.7. Выпуск опытно-промышленной партии проволоки

3.8. Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА МОЛИБДЕН-МЕДНОЙ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ПРОВОЛОКИ

4.1. Обоснование технологической схемы и состава оборудования

4.2. Математическая модель электропластической прокатки биметаллической проволоки с электроконтактным нагревом

4.3. Исследование процесса прокатки молибден-медной проволоки

4.4. Опытно-промышленное испытание технологии и агрегатов технологической линии

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

МНОГОСЛОЙНЫХ ЛЕНТ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

5.1. Обоснование технологической схемы и состава оборудования линии

5.2. Разработка алгоритмов расчета.и выбора элементов оборудования линии из базы данных

5.3. Опытно-промышленное испытание технологической линии

5.4. Разработка и исследование электропластической прокатки трехслойных лент с применением электроконтактного нагрева

5.4.1. Функциональная схема и объектно-ориентированная модель процесса

5.4.2. Математическая модель прокатки трехслойных лент

5.4.3. Исследование и оптимизация технологического процесса с целью повышения качества соединения составляющих трехслойных лент

5.5. Выводы по главе

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ОСНОВОЙ ИЗ ПСЕВДОСПЛАВА МОЛИБДЕН-МЕДЬ.

6.1. Технологические основы процесса получения композиционного материала молибден-медь

6.2. Разработка модели технологической линии и выбор оборудования из базы данных

6.3. Исследование процесса получения композиционных материалов типа "металл-металлокерамика" с высокой прочностью термодиффузионного соединения

6.4. Выводы по главе

ГЛАВА 7. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОКАТКИ ПОЛОС С ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ ИЗ НИКЕЛЯ И ЕГО СПЛАВОВ

7.1. Исследование технологического процесса производства полос с газотермическими покрытиями

7.2. Функциональная схема работы дегазационного модуля

7.3. Разработка технологии получения термобиметаллических полос с повышенными характеристиками прочности и пластичности

7.4. Выводы по главе

ГЛАВА 8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В

ПРОМЫШЛЕННОСТИ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

8.1. Разработка и внедрение технологий получения обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов с повышенными служебными свойствами.

8.1.1. Технология получения полос с газотермическими покрытиями

8.1.2. Технология производства платинита

8.1.3. Технология производства молибден-медной прямоугольной проволоки

8.1.4. Технология производства трехслойной ленты «никель-фени-никель»

8.1.5. Технология производства композиционного материала «металл-металлокерамика»

8.2. Проектирование и создание технологических линий и агрегатов для непрерывного производства прецизионных композиционных металлических материалов.

8.3. Использование результатов работы в учебном процессе. 372 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 374 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 378 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение 2004 год, диссертация по металлургии, Зарапин, Александр Юрьевич

Развитие металлургии в настоящее время характеризуется ростом производства композиционных металлических материалов, обладающих комплексом ценных свойств, которые позволяют одновременно обеспечить высокую прочность и пластичность, вакуумную плотность, сопротивление коррозии и электрической эрозии, электропроводность, теплопроводность и др.

Широкое применение в микроэлектронике, радиотехнике, электротехнике при конструировании прецизионных приборов нашли многослойные материалы с составляющими из никеля и его сплавов (ковара, фени и др.) и композиции с медными покрытиями [1-4].

Они относятся к классу прецизионных материалов, так как должны удовлетворять высоким требованиям по химическому составу, точности геометрических размеров и качеству соединения составляющих, а также обладать рядом специальных свойств - низкие газопроницаемость и газовыделение, хорошие электро- и теплопроводность и другие. Отличительной особенностью таких материалов являются малые поперечные размеры составляющих - менее 1 мм.

Обработка давлением металлов и сплавов, входящих в состав рассматриваемых композиционных материалов, осложняется высокими температурами их плавления и склонностью к окислению и газонасыщению. Для осуществления их совместной деформации необходимо исключить или максимально затруднить их взаимодействие с активными газами воздуха, что требует создания специальных методов защиты. Наиболее эффективным способом защиты металлов и сплавов от окисления и газонасыщения в процессах их обработки является создание специального оборудования, позволяющего производить все операции нагрев, пластическую деформацию, охлаждение и термообработку - в вакууме или в средах контролируемого состава [5-7].

Наряду с этим в нашей стране и за рубежом разрабатываются новые прогрессивные технологические процессы обработки композиционных металлических материалов, сочетающие пластическую деформацию с воздействием электрических и магнитных полей, ультразвуковых колебаний и других физических эффектов.

Получение многослойных высококачественных ленточных и проволочных материалов возможно путем электропластической деформации на прокатном оборудовании с пропусканием электрического тока через валки и прокатываемый материал или электроконтактным нагревом движущейся заготовки непосредственно перед очагом деформации [8-10]. В этом случае из-за кратковременности нагрева окислительные процессы и газонасыщение обрабатываемого материала не успевают существенно снизить его свойства.

В связи с этим возникает необходимость создания эффективных технологий и высокопроизводительного оборудования для производства многослойных материалов с составляющими из никеля и его сплавов и композиций с медными покрытиями. Этому требованию отвечает непрерывный процесс получения многослойных лент и проволоки, включающий последовательно все технологические операции от подготовки и прокатки монометаллической заготовки до получения многослойного продукта. Этот процесс является многостадийным и требует применения целого ряда технологических агрегатов различного назначения, объединенных в единую непрерывную линию [11-14].

Цель работы - разработка и создание эффективных технологий и линий непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов на базе развития теоретических основ их проектирования и математического моделирования.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

• проанализировать и систематизировать современные технологии обработки давлением и оборудование для производства композиционных металлических материалов, применяемые ведущими научно-исследовательскими организациями;

• сформулировать основные принципы построения непрерывных процессов и технологических линий для производства обработкой давлением композиционных металлических материалов с использованием объектно-ориентированного подхода и многоуровневой базы данных;

• разработать прогрессивные технологии и линии для производства многослойных ленточных и проволочных материалов с использованием электроконтактного нагрева, электропластической деформации и сред контролируемого состава;

• исследовать влияние различных факторов на технологические режимы волочения и прокатки многослойных материалов, состав оборудования линий и конструктивные параметры отдельных агрегатов;

Научная новизна заключается в следующем.

8. Получены экспериментальные зависимости коэффициентов диффузии и периода активации диффузии от температуры для композиций "железо - молибден", "железо - никель" и "Никель - ковар".

Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в следующем.

• при создании плющильного стана конструкции ОКБМ для определения расстояний между токоподводящей фильерой и осью прокатных валков и выбора электрооборудования для подачи требуемого электрического тока при электроконтактном нагреве и электропластическом деформировании.

4. Разработана технология и определен состав оборудования линии для производства прецизионной биметаллической молибден-медной ленты с высоким качеством соединения составляющих и равномерным распределением тонкого медного слоя по периметру молибденового сердечника. На основе лабораторных и опытно-промышленных исследований даны рекомендации по технологическим параметрам процесса электропластической деформации с электроконтактным нагревом, которые использованы при получении прецизионной молибденмедной прямоугольной проволоки с повышенной прочностью соединения плакировки.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и методики расчета явились научной базой для разработки новых технических и технологических решений, использование которых на ряде ведущих предприятий промышленности (ПО "Кристалл", ОАО НИИМЭТ, ОАО «НЛМК» и др.) позволило создать экологически чистые, энерго- и ресурсосберегающие производства и дало значительный технико-экономический эффект.

7. Теоретические положения и методики, представленные в диссертации, используются в учебном процессе ведущих вузов РФ (МИСиС, МВМИ, МГТУ им. Н.Баумана, МГТУ им. Г.И.Носова, ЛГТУ, ЧГУ и др.) Основные результаты работы изложены в учебнике для вузов (объемом 54 пл.) с грифом учебно-методического объединения вузов по университетскому политехническому образованию и 4 учебных пособиях для студентов вузов.

Данная диссертация является составной частью комплекса научно-исследовательских работ, выполненных в Московском государственном институте стали и сплавов на кафедре машин и агрегатов металлургических предприятий в соответствии с межвузовской научно-технической программой "Металл", программой "Высокие технологии высшей школы", госзаказом министерства электронной промышленности СССР на 1989-1990 гг., государственной научно-технической программой "Технологии, машины и производства будущего", конкурсами грантов в области фундаментальных проблем металлургии и машиностроения, планами госбюджетных научно-исследовательских работ МИСИС.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на объединенном семинаре по обработке металлов давлением технологического факультета МИСиС (Москва, 2004г.), Всероссийской научно-технической конференции «Непрерывные процессы обработки давлением» (Москва, 2004г.), международной конференции «Современные проблемы сварки и ресурса конструкций» (Киев, 2003г.), объединенном семинаре кафедр ПДСС и МАМП (2003г.), 6-ой международной научно-технической конференции «Пластическая деформация металлов» (Днепропетровск, 2002г.), научном семинаре кафедры МАМП МИСиС (Москва, 2002г., 2000г.), научном семинаре кафедры "Технологические машины и оборудование" СКГТУ (Владикавказ, 2000г.), третьем международном конгрессе прокатчиков (Липецк, 1999г.), международных научно-технических конференциях «Вопросы проектирования и эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении и строительстве» (Старый Оскол, 1999г.) и "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах" (Череповец, 1999г.), объединенном семинаре лабораторий НПО-2 ВИЛС (Москва, 1999г.), региональной научно-технической конференции НИИ (Норильск, 1999г.), всесоюзных научно-технических конференциях "Опыт производства и применения металла с покрытиями" (Запорожье, 1988г.) и "Задачи технического перевооружения листопрокатного производства" (Днепропетровск, 1987г.).

Основное содержание диссертации опубликовано в учебнике для вузов (в 2-х частях), 3 брошюрах, 40 статьях, 5 учебных пособиях для вузов и 3 авторских свидетельствах на изобретения.

Заключение диссертация на тему "Эффективные технологии и линии непрерывного производства обработкой давлением прецизионных композиционных металлических материалов"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

2. Разработаны обобщенные функциональные схемы и объектно-ориентированные модели процессов производства композиционных проволочных и ленточных металлических материалов, которые использованы при разработке технологий и линий для получения платинитовой проволоки, плющеной медно-молибденовой ленты, трехслойной ленты "никель - ковар - никель", многослойной композиции "ковар - псевдосплав - ковар - металлокерамика 22ХС", термобиметаллической полосы.

8. Получены экспериментальные зависимости коэффициентов диффузии и периода активации диффузии от температуры для композиций "железо -молибден", "железо - никель" и "никель - ковар", которые позволили уточнить технологические параметры процесса получения композиционного материала «металл-металлокерамика».

10.Результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов получения прецизионных композиционных металлических материалов нашли практическое применение при создании и совершенствовании ряда экологически чистых и ресурсосберегающих технологий и линий для производства многослойных проволочных и ленточных материалов.

Разработанные непрерывный технологический процесс и линия получения термобиметаллических полос с основой из сплава 24НХ и напыленным слоем из псевдосплава 36Н+24НХ позволили существенно повысить микротвердость покрытия (с 1950 до 2600 МПа), пластичность материала покрытия с 4-го до 1-го балла и прочность сцепления покрытия с основой с 50 до 60 МПа, что привело к улучшению эксплуатационных характеристик термобиметалла, в том числе его износостойкости. Технология производства платинитовой проволоки внедрена на предприятии ОКБ «Луч» (г. Владикавказ). Прочность полученной проволоки на срез повышена в 1,4-1,7 раза, брак по газности и натеканию снижен с 0,5% до 0,18%. Использование полученного платинита в электровакуумных приборах повысило их работоспособность на 18-20%.

Применение технологии производства прямоугольной молибден-медной проволоки на ОАО «НИИМЭТ» позволило получить прецизионную ленту размером 0,3x0,8 мм с более высокими физико-механическими и служебными свойствами, внедрение которой повысило надежность и срок службы ряда изделий электронной техники более чем в 2 раза без увеличения их стоимости. Рекомендации по технологии электропластической прокатки с электроконтактным нагревом составляющих использованы для разработки на ОАО «ОКБМ» и ОКБ «Луч» промышленной технологии непрерывного производства трехслойной ленты "никель-фени-никель" шириной 110 мм и толщиной 0,8 мм. В результате испытаний на вакуумную плотность в изделиях электронной техники у потребителя установлено, что применение полученных полос привело к снижению брака с 0,8% до 0,3%.

• Разработанная технология получения композиционного материала "ковар - псевдосплав Мо-Cu - ковар - металлокерамика 22ХС" прошла промышленные испытания на ОАО «НИИМЭТ» и ОАО «ОКБМ». Полученный материал нашел применение при изготовлении оснований корпусов интегральных схем и компенсаторов мощных транзисторов, что позволило увеличить в 2,5 раза срок службы интегральной схемы.

12.Теоретические положения и методики расчета технологий и линий, разработанные в процессе выполнения диссертации, применяются в научно-производственных организациях РФ и стран СНГ и используются в учебном процессе ведущих вузов РФ. Основные результаты работы изложены в учебнике для вузов (в 2-х частях объёмом 54 п.л.) с грифом учебно-методического объединения вузов по университетскому политехническому образованию и 5 учебных пособиях для студентов вузов.

Библиография Зарапин, Александр Юрьевич, диссертация по теме Обработка металлов давлением

1. Никитина Л.А. Состояние и перспективы развития производства многослойной и биметаллической металлопродукции // Металлург. 1998. №8. С.38-40.

2. Кобелев А.Г., Лысак В.И., Чернышев В.Н. Производство металлических сложных композиционных материалов М.: Интермет Инжиниринг,2002. - 496 с.

3. Радюкевич Л.В., Никитина Л.А. Юбилейный конгресс прокатчиков на Череповецкой земле // Черная металлургия: бюл. института Черметинформация. М: 2003. №11. с.7-30

4. Слоистые металлические композиции / Потапов И.Н., Лебедев В.Н., Кобелев А.Г. и др. М.: Металлургия, 1986. - 217 с.

5. Вакуумные прокатные станы / Крупин А.В., Линецкий Б.Л., Зарапин Ю.Л. и др. М.: Машиностроение, 1973. 232 с.

6. Крупин А.В. Прокатка металлов в вакууме. М.: Металлургия, 1974. -248 с.

7. Чернышев В.Н., Линецкий Б.Л., Крупин А.В. Обработка металлов давлением в контролируемых средах: Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1993.- 272 с.

8. Зарапин Ю.Л., Пасечник Н.В., Чиченева О.Н. Перспективы применения управляемого электроконтактного нагрева в процессах ОМД / В кн. "Теория и технология процессов пластической деформации" М.: МИСИС, 1997. С. 74-79.

9. Пасечник Н.В. Расчет электроконтактного нагрева широкой полосы при ее движении через токоподводящую клеть // Тяжелое машиностроение. 1998. №5-6. С. 16-21.

10. Пасечник Н.В., Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Прокатное оборудование нового поколения для производства прецизионных полос из трудно деформируемых материалов// Сталь. 1999. №2. С.58-64.

11. Ефименко С.П. Концептуальные подходы к реконструкции прокатных станов // Труды второго конгресса прокатчиков (Череповец, 2730 октября 1997).- М.: Черметинформация, 1998. С. 17-24.

12. Ефименко С.П. Прогноз развития теории и технологии прокатного производства / В кн. "Теория и технология процессов пластической деформации". М.: МИСИС, 1997. С.10-17.

13. Ефименко С.П. Тенденции развития исследований в прокатном производстве // Труды первого конгресса прокатчиков (Магнитогорск, 2327 октября 1995). М.: Черметинформация, 1996. С.12-16.

14. Зарапин Ю.Л., Чиченев Н.А., Чернилевская Н.Г. Производство композиционных материалов обработкой давлением. Последние достижения. М: Металлургия, 1991. - 351 с.

15. Биметаллический прокат / Засуха П.Ф., Коршеков В.Д., Бухвалов О.Б. и др. М.: Металлургия, 1970 - 263 с.

16. Биметаллы / Дмитров Л.Н., Кузнецов Е.В., Кобелев А.Г. и др. -Пермь: ПКИ, 1991.-415 с.

17. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Использование методов обработки металлов давлением для получения биметаллических композиций и защитных покрытий на металлах М.: Черметинформация, 1989 (Обзорная информация. Сер. Прокат, производство. Вып.1) - 25 с.

18. Маковский В.А., Ейльман JI.C. Биметаллические прутки. М.: Металлургия, 1970. - 180 с.

19. Кузнецов Е.В. Основные направления развития технологии производства биметаллов / В кн. "Теория и технология процессов пластической деформации". М.: МИСИС,Т997. С. 111-118.

20. Кузнецов Е.В., Кобелев А.Г. Биметаллы: современные технологии и применение / В кн. "Пластическая деформация сталей и сплавов". М.: МИСИС, 1996. С.296-302.

21. Бируля A.JL, Тимошук JI.T. Механические свойства биметаллов // Труды ЦНИИЧМ, вып.42. М.: Металлургия, 1965. С.32-35.

22. Голованенко А.С. Сварка прокаткой биметаллов. М.: Металлургия, 1977. - 158 с.

23. Зарапин А.Ю., Шур И.А., Чиченев Н.А. Совершенствование агрегата прокатки алюминиевой ленты, плакированной коррозионно-стойкой сталью // Сталь. 1999. №10. С.59-61.

24. Король В.К., Гильденгорн М.С. Основы технологии производства многослойных металлов. М.: Металлургия, 1970. - 237 с.

25. Технология и оборудование для обработки тугоплавких металлов и сплавов: Учебное пособие для вузов / Коликов А.П., Полухин П.И., Крупин А.В. и др. М.: Металлургия, 1982. - 328 с.

26. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов / Зиновьев А.В., Колпашников А.И., Полухин П.И. и др. М.: Металлургия, 1992. - 512 с.

27. Зарапин Ю.Л., Мутовин В.Д., Чиченев Н.А. Производство прецизионной ленты из труднодеформируемых металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1987. - 160 с.

28. Зарапин Ю.Л., Чиченева О.Н., Шишко В.Б. Производство микропрофильного проката из труднодеформирумых металлов электропластической деформацией / В кн. "Пластическая деформация сталей и сплавов". М.: МИСИС, 1996. С.275-280.

29. Зорькин Е.Ф. Определение остаточных напряжений в биметаллических стержнях // Труды ЛПИ:- Л.: ЛПИ, 1968. № 293. С. 1316.

30. Пасечник Н.В., Зарапин Ю.Л., Чиченев Н.А. Производство прецизионной ленты из труднодеформируемых металлов электропластической деформацией: Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1997. - 251 с.

31. Зарапин Ю.Л., Чиченев Н.А. Агрегаты и непрерывные линии для производства прецизионных многослойных материалов из тугоплавких и цветных металлов и сплавов / В кн. "Теория и технология процессов пластической деформации" М.: МИСИС, 1997. С.64-68.

32. Зарапин А.Ю. Научные основы проектирования технологических линий для производства композиционных металлических материалов // Черная металлургия: Бюл. института «Черметинформация».- М.: 1999. №56. С.32-49.

33. Кожитов Л.В., Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Технологическое вакуумное оборудование. Часть I. Вакуумные системы технологического оборудования: Учебник для вузов. М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2001.-416с.

34. Кожитов Л.В., Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Технологическое вакуумное оборудование. Часть II. Расчет и проектирование вакуумного технологического оборудования: Учебник для вузов. М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2002.-456с.

35. Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов: Учебное пособие для вузов / Паршин B.C., Костров В.П., Сомов Б.С. и др. -М.: Металлургия, 1988. 400 с.

36. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Том 3. Машины и агрегаты для производства и отделки проката: Учебник для вузов / Целиков А.И., Полухин П.И., Гребеник В.М. и др. М.: Металлургия, 1988. - 680 с.

37. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. В 3-х частях. Часть 3. Механическое оборудование цехов по обработке цветных металлов: Учебник для вузов / Королев А.А., Навроцкий А.Г., Вердеревский В.А. и др. М.: Металлургия, 1989. - 624 с.

38. Брауде В.И., Тер-Мхитаров М.С. Системные методы расчета грузоподъемных машин. Л.: Машиностроение, 1985. - 181 с.

39. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: системный подход / Пер. с польск. М.: Мир, 1981. - 456 с.

40. Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования / Пер. с нем. -Л.: Машиностроение, 1969. 166 с.

41. Фролов В.Л. Математические модели и методы оптимального конструирования ЭВА и РЭА. Харьков: Вища школа, 1985. - 136 с.

42. Hansen F. Konstruktionswissensehalt Grundlagen und Methoden. -Berlin: VEB. Verlag, Technik, 1976. - 165 s.

43. Flores I. Data structure and management. New Jersey: Prentice-Hall,1977.-319 pp.

44. Franke H. Vtthodische Schritte beim Klaren konstruktiver Aufgabenstellungen // Konstruktion. 1975. H.10. S.395-402.

45. Jones J.C. Design methods seeds of human futures. London: John Wiley & Sons, 1972.-326 pp.

46. Dixon J.R. Design engineering: inventiveness, analysis and design making. New York: McGraw - Hill book company, 1966. - 440 pp.

47. Rodenaker W.G. Methodisches Konstruiren. Berlin: Springer-Verlag, 1970.-223 s.

48. Roth K. Konstruieren mit Konstruktionskatklogen. Berlin: Spriger-Verlag, 1982. - 420 s.

49. Wilde D.J. Globally optimal design. New York: John Wiley & Sons,1978.-272 pp.

50. Wilson I.G., Wilson M.E. Management, innovation and system design. -Princeton: Auerbach publishers, 1971. 255 pp.

51. Мороз А.И. Курс теории систем: Учебное пособие для вызов. М.: Высшая школа, 1987. - 304 с.

52. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1989. - 367 с.

53. Борисов В.И. Общая методология конструирования машин. М.: Машиностроение, 1978. - 120 с.

54. Конструирование машин: Справочно-методическое пособие в 2-х томах / Под ред. Фролова К.Ф. М.: Машиностроение, 1994. Том 1- 528 е.; Том 2 - 624 с.

55. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие в 2-х т. М.: Машиностроение, 1988. - Том 1. - 559 е.; Том 2. - 543 с.

56. Автоматизация поискового конструирования / Под ред. Половинкина А.И. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

57. Джонс Дж. К. Методы проектирования / Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-326 с.

58. Алгоритмы оптимизации проектных решений / Под ред. Половинкина А.И. М.: Энергия, 1976. - 264 с.

59. Чиченев Н.А. Автоматизация экспериментальных исследований / Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1983. - 256 с.

60. Зарапин А.Ю. Применение баз данных для выбора вакуумного оборудования процессов обработки металлов давлением. // Теория и практика производства проката. Липецк: ЛГТУ. - 2001. с.436-438.

61. Зарапин А.Ю. Технологические схемы производства многослойных лент с составляющими из никеля, а также металлокерамики. // Производство проката. №5. 2001. с. 10-13.

62. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Методика расчета вакуумной системы технологического оборудования. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1999. №1. С.68-69.

63. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Разработка методики проектирования технологических линий для производства композиционных металлических материалов / В кн. «Перспективы горно-металлургической индустрии». -Новосибирск: Сибирские огни, 1999. С. 143-150.

64. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Проектирование линий для производства композиционных материалов на основе объектно-ориентированного подхода // Тяжелое машиностроение. 1999. №6. с.21-25.

65. Егоров В.А. Автоматизация проектирования предприятий. Л.: Машиностроение, 1983. - 377 с.

66. Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн. Кн. 1 / Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 287 с.71. МВТУ База данных

67. Хорафас Д., Легг С. Конструкторские базы данных. М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

68. Четвериков В.Н., Ревунков Г.И., Самохвалов Э.Н. Базы и банки данных. М.: Высшая школа. - 1987. - 248 с.

69. Пинчук В.Н., Зарапин Ю.Л., Чиченев Н.А. и др. Классификация технологических линий для производства многослойных материалов -Электронная техника. Сер. 9. Экономиками системы управления. Вып.1. 1989. с.45-46.

70. Повышение качества поверхности и плакирование металлов: Справочник. Пер. с нем. / Под ред. Кнаушера А. М.: Металлургия, 1984. -368 с.

71. Эстрин Б.М., Шумяцкий Ю.И. Контролируемые атмосферы в производстве металлопродукции. М.: Металлургия, 1991. - 303 с.

72. Зарапин А.Ю. Технология производства биметаллической проволоки «фени-медь» и «молибден-медь». // Производство проката. №12. 2001. с.28-31

73. Зарапин А.Ю. Технология производства прецизионных проволочных биметаллов. // Черная металлургия: Бюл. института Черметинформация. -М., 2001. №1. с 22-25.

74. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Функциональная схема работы линии для производства биметаллической проволоки "фени-медь" / В кн.

75. ИНФОТЕХ-99. Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах». Череповец: ЧГУ, 1999. с. 100101

76. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Объектно-ориентированная модель линии для производства платинита / В кн. «ИНФОТЕХ-99. Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах». Череповец: ЧГУ, 1999. С.98-99

77. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Проектирование технологической линии для производства платинитовой проволоки на основе объектно-ориентированного подхода//Черные металлы. 1999. №4. С.12-15.

78. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Математическая модель вакуумного ввода сердечника проволочного биметалла в рабочую камеру // Производство проката. 1999. №8. С.20-25.

79. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Модель ввода непрерывно движущейся проволочной заготовки в вакуумную камеру // Черные металлы. 1999. №5. С.12-15.

80. Чиченев А.Н., Зарапин А.Ю. Модель ввода сердечника в вакуумную камеру при производстве проволочной биметаллической заготовки // Черная металлургия: Бюл. ин-та "Черметинформация". М.: 1999. №7-8. С.47-50

81. Когос A.M. Механическое оборудование волочильных и лентопрокатных цехов М.: Металлургия, 1980.- 310 с.

82. Перлин И. Л., Ерманок М.З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971.- 448 с.

83. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

84. Вакуумная техника. Справочник. / Под ред. Е.С. Фролова и В.Е. Минайчева. М: Машиностроение, 1992.- 480 с.

85. Пипко А.И., Плисковский В.Я. Основы вакуумной техники. М.: Энергоиздат, 1992. - 336 с.

86. Розанов JI.H. Вакуумная техника. М., Высшая школа, 1990. - 320 с.

87. Черепнин Н.В. Основы очистки обезгаживания и откачки в вакуумной технике М.: Советское радио, 1967. - 408 с.

88. Зарапин А.Ю., Зарапин Ю.Л., Чиченев Н.А., Сивак Б.А. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования: Расчет и проектирование вакуумных систем (курс лекций). М.: МИСиС. 2001. 85 с.

89. Металлы и сплавы для электровакуумных приборов / Гладков А.С., Амосов В.М., Копецкий Ч.В. и др. М.: Энергия, 1969. - 448 с.

90. Чиченев А.Н., Зарапин А.Ю. Имитационное моделирование процесса волочения платинитовой проволоки // Черная металлургия: Бюл. ин-та «Черметинформация».-М.: 1999. №9-10. С.60-63.

91. Зарапин А.Ю., Чиченев А.Н. Моделирование процесса волочения биметаллической проволоки // Производство проката. 1999. №12. С.37-40.

92. Колмогоров Г.Л., Орлов С.И., Шевляков В.Ю. Инструмент для волочения. М.: Металлургия, 1992. - 144 с.

93. Кузнецов С.А., Гарбер Э.А, Семенов С.Ю. Моделирование процесса волочения проволоки в поточной линии с механическим удалением окалины. / В кн. «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства». Череповец, ЧТУ, 1998. С. 116-120.

94. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1973. - 224 с.

95. Хензель А., Шпитель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением: Справочник./ Пер. с нем. М.: Металлургия. 1982. - 360 с.

96. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Разработка технологии получения прецизионной ферроникелевой проволоки с медной оболочкой. //

97. Фундаментальные проблемы металлургии. Екатеринбург, УГТУ-УПИ,2000. с. 175-177.

98. Зарапин А.Ю, Левицкий И.А., Чиченев Н.А. Математическое моделирование электропластической прокатки биметаллической проволоки с электроконтактным нагревом. // Черные металлы. №6. 2001. С. 14-17.

99. Чиченева О.Н., Зарапин А.Ю., Готовцев И.Б., Осиновский С.И. Определение зависимостей температуры ленты от параметров процесса методами планирования эксперимента. // Изв. вузов. Цветная металлургия.1998. №4. С.37-39.

100. Чиченева О.Н., Зарапин А.Ю., Готовцев И.Б., Осиновский С.И. Применение планирования экспериментов при определении зависимостей температуры ленты в процессе электропластической деформации. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1998. №6. С.29-32.

101. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов А.С., Чиченев Н.А. Моделирование процесса прокатки трехслойных лент с применением электроконтактного нагрева и электропластической деформации // Сталь.1999. №7. С.61-64.

102. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов А.С., Чиченев Н.А. Структура модели процесса электропластической прокатки прецизионных лент с электроконтактным нагревом // Цветные металлы. 1999. №5. С.92-95.

103. Зарапин А.Ю., Левицкий И.А., Мокрецов А.С., Чиченев Н.А. Модель процесса электропластической прокатки многослойных лент с электроконтактным нагревом. // Черные металлы. №2. 2001. С. 14-17.

104. Зарапин А.Ю. Технология производства прецизионных ленточных биметаллов // Черная металлургия: бюл. ин-та Черметинформация. М.,2001. №3. С. 40-46.

105. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 1: Учебное пособие для вузов / Зарапин А.Ю., Пасечник Н.В., Чиченев Н.А., Шур И.А.- М.: МИСИС, 1998.- 54 с.

106. Кучеряев Б.В. Механика сплошных сред (Теоретические основы обработки давлением композитных металлов). Учебник для вузов М.: МИСиС, 2000. - 320 с.

107. Никитин Г.С., Жучин В.Н., Шварцбарг Я.С. Расчет усилий при непрерывной горячей прокатке. М.: Металлургия, 1986.

108. Никитин Г.С., Целиков А.И., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки М.: Металлургия, 1980 - 319 с.

109. Кутуладзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.

110. Физические величины: Справочник. / Под ред. Григорьева С.И. и Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

111. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Справочник. / Под ред. Неймарка Б.Е. М.: Знергоиздат, 1967. - 240 с.

112. Справ, изд. В 2-х кн. /под ред. Дрица М.Е. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, ГУП «Журнал Цветные Металлы», 1997, 432 с.

113. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А., Анохин И.А. исследование процесса производства полос «алюминий нержавеющая сталь» с электроконтактным нагревом заготовок. // Теория и практика производства проката. - Липецк: ЛГТУ. - 2001. С. 96-100.

114. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А., Шур И.А. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 2: Учебное пособие для вузов М.: МИСИС, 1998. - 50 с.

115. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. М.: Машиностроение, 1976. - 312 с.

116. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А., Зарапин Ю.Л. Диффузионное взаимодействие в граничной зоне биметалла сталь-никель // Черная металлургия: Бюл. Института «Черметинформация».- М.: 1999. №11-12. С.40-41.

117. Никитина Л.А., Зарапин А.Ю. Черная металлургия стран членов СЭВ и СФРЮ в 1987 г. - М.: Черметинформация, 1988. - 37 с. (Технико-экономический обзор).

118. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю. Влияние холодной прокатки и термообработки на механические характеристики стальной полосы с никелевым покрытием // РЖ "Металлургия". 1989. 6Д364 Депон.

119. Титлянов А.Е., Зарапин А.Ю., Фалдина Е.В. Влияние холодной прокатки и термообработки на механические характеристики стальной полосы с никелевым покрытием. -М.: Черметинформация, 1988. С.53-93.

120. Титлянов А.Е., Радюк А.Г., Зарапин А.Ю. Оптимизация состава и загрузки агрегатов линии металлизации // Изв. вузов. Черная металлургия. 1987. №1. С.152-153.

121. Заготовка для изготовления листового термоби-металла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. А.С.№1343681 (СССР). 1986.-6 с.

122. Заготовка для изготовления листового термобиметалла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. а.с.№ 1350949 (СССР). 1987.-7 с.

123. Заготовка для изготовления листового термобиметалла / А.Е.Титлянов, А.Ю.Зарапин, В.В.Бринза, В.П.Полухин. A.C.JVb 1408655 (СССР). 1988.-7 с.

124. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Низковакуумная защитная камера при производстве композиционных материалов// Сталь. 1999. №4. С.60-64.

125. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев А.Н. Линия для непрерывного получения полос с газотермическим покрытием из никелевых сплавов // Тяжелое машиностроение. 1999. №6. С. 16-20.

126. Зарапин А.Ю., Станишевский С.Э., Чиченев Н.А. Высокотемпературная кристаллизационная установка с быстро уплотняемой высоковакуумной камерой // Сталь. 1999. №2. С.47-50.

127. Зарапин А.Ю., Ирошников С.А., Чиченев Н.А. Металлургические машины и оборудование: Учебное пособие для вузов М.: МИСИС, 1999. -34 с.

128. Зарапин А.Ю., Ирошников С.А., Шур И.А. Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования. Курс лекций. Часть 3: Учебное пособие для вузов М.: МИСИС, 1999. - 54 с.

129. Зарапин А.Ю. Технология производства биметаллической проволоки «фини-медь» и «молибден-медь» // Производство проката. №12. 2001. С. 28-31.

130. Зарапин А.Ю., Чиченев Н.А. Применение баз данных для выбора оборудования процессов обработки давлением // Производство проката №11. 2002. С. 30-32.

131. Зарапин А.Ю., Анохин И.А., Чиченев Н.А. Исследование процесса прокатки полос «никель-фени-никель» с электроконтактным нагревом заготовок // Металлургическая и горнорудная промышленность. №8-9. 2002. С. 18-20.

132. Машины и агрегаты трубного производства: Учебное пособие для вузов / А.П.Коликов, В.П.Романенко, С.ВХамусев и др. М.: МИСИС, 1998.-536 с.

Похожие работы

Металлургия
05.16.00