автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Исследование напряженно-деформированного состояния металла при равноканальном угловом прессовании и разработка рекомендаций по реализации технологического процесса для получения ультрамелкозернистых материалов

3163563

На правах рукописи

Паршиков Руслан Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ РАВНОКАНАЛЬНОМ УГЛОВОМ ПРЕССОВАНИИ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

С иециальность 05 16 05 - «Обработка металлов давлением»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С анкт-Петербург 2008

003163563

Работа выполнена на кафедре пластической обработки металлов Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Научный руководитель доктор технических наук.

Рыбин Юрии Иванович

Официальные оппоненты Иванов Константин Михайлович, доктор технических наук, профессор

Кункин Сергеи Николаевич, кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей»

г Санкт-Петербург

Защита состоится « ^ / » 2008 г в часов на заседа-

нии диссертационного совета Д 212 229 03 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул 29, химический корпус, ауд 51

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

Автореферат разослан -i/ января 2008

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

С Ю Кондратьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Процесс равноканального углового прессования (РКУ-прессования) является одним из способов обработки металла давлением (ОМД), где материал испытывает интенсивные пластические деформации В отличие от традиционных способов ОМД, например, прокатка, волочение, прессование основной целью такой обработки является накопление деформации в материале без изменения его формы За счет реализации схемы простого сдвига во всем объеме заготовки происходит равномерное измельчение структуры Путем многократного повторения процесса это измельчение может доходить вплоть до субмикронного уровня

Получаемая структура в зависимости от материала характеризуется повышенными, а в ряде случаев аномальными свойствами В настоящее время идет интенсивное исследование ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов на основе алюминия, магния, меди, титана Благодаря условиям деформирования, используемым при РКУ-прессовании, этот способ стал применяться при обработке труд-нодеформируемых жаропрочных никелевых сплавов, вольфрама, некоторых марок сталей

Несмотря на все свои преимущества, процесс РКУ-прессования до сих пор не реализован в промышленных масштабах, и его исследование носит сугубо лабораторный характер При этом каждая установка для данного способа ОМД сама по себе уникальна Подавляющее большинство исследований в этой области направлены на изучение структуры и свойств обрабатываемого материала

Па сегодняшний день актуальной проблемой является практическая реализация технологического процесса РКУ-прессования Результаты исследований механических аспектов этого процесса носят отрывистый, а в ряде случаев и разрозненный характер Остаются малоизученными характер течения реального металла в канале, особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) металла, условия контактного трения Решение этих проблем позволит сформулировать требования к формообразующему инструменту и практической реализации технологического процесса РКУ-прессования

Цель работы - установить влияние технологических параметров на характер течения и напряженно-деформированное состояние металла в процессе РКУ-прессования и разработать на этой основе рекомендации по его практической реализации

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи • Формализация технологической проблемы процесса бокового прессования металла в канале квадратного сечения с ориентацией на численное решение методом конечных элементов (МКЭ),

• Численный анализ влияния геометрических параметров канала на кинематику течения металла в условиях неустановившегося и установившегося процесса РКУ-прессования, характер напряженно-деформнрованного состояния металла, энергосиловые характеристики процесса,

• Численный анализ напряженно-деформированного состояния металла и энергосиловых характеристик процесса РКУ-прессования в зависимости от величины контактного трения,

• Изготовление оснастки, проведение экспериментальных исследований процесса РКУ-прессования с различными смазочными материалами и сопоставление полученных данных с результатами математического моделирования,

• Разработка рекомендаций по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для реализации технологического процесса РКУ-прессования

Научная новизна.

1 С использованием математического моделирования проведено комплексное исследование влияния основных технологических параметров процесса РКУ-прессования на напряженно-деформированное состояние металла Рассмотрена неустановившаяся стадия процесса РКУ-прессования Показано, что в зависимости от геометрии канала и условий контактного трения происходит формирование переднего и заднего концов заготовки Форма этих частей заготовки отличается от исходной, деформированное состояние не соответствует схеме простого сдвига, структура и свойства металла меняются по длине заготовки

2 На основе построенного поля скоростей исследован характер течения металла в канале Показано, что процесс РКУ-прессования всегда характеризуется неравномерным распределением скоростей течения металла по высоте очага деформации В зависимости от геометрии канала в очаге деформации возможно образование зон как замедленного, так и ускоренного течения металла по сравнению с основным потоком, что является причиной возникновения неравномерности распределения деформаций сдвига по высоте заготовки В указанном направлении происходит изменение структуры и свойств металла

3 Дана количественная оценка влияния контактного трения на неравномерность распределения интенсивности деформаций сдвига Показано, что в случае канала с углом пересечения 90° условия контактного трения могут стать определяющими с точки зрения возможности осуществления процесса РКУ-прессования

Практическая значимость.

I Экспериментально получены качественные и количественные оценки влияния различных видов смазок на технологические параметры и результат процесса непрерывного РКУ-прессования алюминия

2 Сформулированы рекомендации по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для реализации технологического процесса РКУ-прессования

3 Получены численные оценки влияния геометрических параметров канала, позволяющие прогнозировать заполнение канала, равномерность деформаций, силовые характеристики и саму возможность осуществления процесса в заданных условиях

4 Проведенные систематические расчеты процесса РКУ-прессования во всем реальном диапазоне варьирования геометрических параметров канала и условий трения позволяют получать фактические сведения о напряженно-деформированном состоянии обрабатываемого материала, необходимые для принятия обоснованного решения при конструкторско-технологическом проектировании, и выполняют роль справочных материалов

Методы исследования.

1 Моделирование процесса с использованием теории пластического течения и численной реализацией методом конечных элементов

2 Экспериментальное исследование процесса с использованием сетки, нанесенной лазером, и фактически совпадающей с сеткой конечных элементов

3 Компьютерная обработка результатов эксперимента с использованием положений метода конечных элементов

На защиту выносятся следующие положения:

\ Математические модели установившегося и неустановившегося процессов пластического течения при РКУ-прессованни,

2 Результаты численного исследования влияния геометрических параметров канала на кинематические и силовые характеристики процесса РКУ-прессования,

3 Результаты математического моделирования процесса РКУ-прессования в различных условиях контактного трения и экспериментального исследования влияния смазок на напряженно-деформированное состояние заготовки и силовые характеристики процесса РКУ-прессования,

4 Рекомендации по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для РКУ-прессования

Апробация работы.

Основные результаты доложены и обсуждены на 6-ой и 7-ой международных научно-технических конференциях «Современные металлические материалы и технологии и их использование в технике» (Санкт-Петербург, 2004, 2006), международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и

технологии пластической обработки металлов» (Санкт-Петербург, 2005), представлены на VII международной научной конференции «Nove technilogie I osiqgniíjcia w metalurgn I inzynierii materialowej» (Cz^stochowa, Польша, 2006) и на 2-й международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (Санкт-Петербург, 2007)

Публикации.

Основное содержание диссертационной работы отражено в 11 публикациях, список которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы, который включает 107 наименований Работа изложена на 170страницах, содержит 70 рисунков и И таблиц

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований Отражены научная новизна и практическая значимость работы, а также перечислены основные результаты и положения, выносимые на защиту

В первой главе содержится обзор литературных данных о свойствах УМЗ и наноструктурных материалов, полученных методами интенсивной пластической деформации Особое внимание уделяется методу РКУ-прессования, используемому для получения УМЗ материалов Данный метод был предложен В М Сегалом в 70-х годах прошлого столетия При РКУ-прессовании большие пластические деформации в объеме заготовки достигаются за счет реализации схемы простого сдвжа Последняя обеспечивает возможность многократного циклического деформирования путем изменения направления действия касательных напряжений на границах деформируемого объема после очередного цикла обработки Это позволяет достигать сколь угодно больших значений интенсивности накопленных деформаций

За последние десять лет процесс РКУ-прессования получил дальнейшее развитие Большое количество работ посвящено применению этого способа ОМД для получения различных материалов с УМЗ структурой и обладающих необычно повышенными механическими, электротехническими, коррозионными и др свойствами Тем не менее, он до сих пор не реализован в промышленных масштабах, и его исследования носят сугубо лабораторный характер Практическая реализация РКУ-прессования сдерживается из-за недостаточной проработки вопросов, свя-

занных с механическими аспектами процесса Имеющиеся данные носят отрывистый, а порой и разрозненный характер По этой причине отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору конструктивных параметров формообразующего инструмента и используемого смазочного материала

На основе литературных данных были сформулированы цель и задачи диссертационной работы Выделены основные технологические параметры процесса РКУ-прессования

Во второй главе представлены основные этапы математического моделирования процесса РКУ-прессования Для решения поставленной задачи принимаются следующие допущения модель материала упругопластическое упрочняемое тело, модель деформирования - плоская деформация Выбор модели материала обусловлен наличием в объеме деформируемого тела очень небольшой области пластического деформирования и основной части, где имеют место только упругие деформации Выбор модели деформирования основан на предположении о деформировании заготовки квадратного сечения с отсутствием перемещений в поперечном направлении Считается, что процесс проходит в изотермических условиях, поэтому скорость температурной деформации принята равной нулю

Математическая постановка задачи теории течения базируется на одном из наиболее известных дифференциальных вариационных принципов механики - начале виртуальных скоростей Для любого кинематически возможного поля скоростей 8и в произвольный момент времени справедливо условие равенства мощностей внутренних и внешних сил

¡а^е^У = jp.SU,¿Б, ())

I ?

где ои - компоненты тензора напряжений, е - компоненты тензора скоростей деформации, р, - компоненты внешних сил на поверхности X

В конечно-элементной форме разрешающая система уравнений имеет вид

у г ^

где -

1

2СДг 2//'

1 °0 с £„---~дп +

' 3 АД г "

2СД г

ЗАД г

(2)

Сто*- среднее напря-

жение, достигнутое на предыдущем этапе

Граничные условия (ГУ) на контактной поверхности для процесса РКУ-прессования формулируются в виде

о

Здесь \>„ ач - компоненты вектора скоростей и тензора напряжений, У„ -нормальная составляющая скорости инструмента, п, - компоненты единичного вектора, совпадающего с направлением внешней нормали к поверхности скольжения, г, - компоненты единичного вектора, касательного к поверхности и направленного в сторону, противоположную направлению вектора скорости относительного скольжения металла по инструменту, гтг - распределенные касательные силы на поверхности контакта, определяемые из закона трения Включение условий

позволяет проконтролировать отрыв металла от инструмента, при а,, п,п, >0 меняется тип ГУ они должны соответствовать условиям на свободной поверхности СГ„н, = 0 Граничные условия на этапе уточняются в итерационном процессе При

этом определяются узлы, в которых выполняется условие отрыва с,,",", > 0 Если точка деформируемого металла находится на контактной поверхности и на заданном временном промежутке (этапе нагружения) перемещается вдоль этой по-

верхности, отношение компонент перемещений должно быть равно танген-

су угла наклона поверхности инструмента в данной точке

Для рассматриваемой задачи РКУ-прессования ГУ задавались следующим образом

- для верхнего торца заготовки - в перемещениях,

- вдоль контактной поверхности в виде

где и, и и, - компоненты вектора перемещений, а - угол наклона поверхности инструмента в данной точке, а„- нормальное контактное напряжение, ц - коэффициент трения,

В третьей главе представлены результаты численного исследования процесса РКУ-прессования Проведен конечно-элементный анализ влияния основных технологических параметров на кинематику течения металла в условиях неустановившегося и установившегося процесса РКУ-прессования, характер напряженно-деформированного состояния металла в канале, энергосиловые характеристики процесса

ат при ег„//,и, <0 0 при (т..п.п. > 0

— = Г = ап

(4)

В первой части рассмотрено влияние геометрии канала.

Основными геометрическими параметрами канала являются: угол пересечения входной и выходной частей Ф, угол сопряжения прямолинейных участков канала У, определяемый соответствующим внешним радиусом сопряжения Я, внутренний радиус сопряжения г и ширина прямолинейных участков Ь (рис.1).

В работе угол Ф варьировался в диапазоне: 90 -И 20° с шагом 15°. Этот выбор обусловлен, с одной стороны, возможностью реализации процесса, с другой стороны, наибольшей эффективностью последнего. Соотношения внешнего радиуса перехода и ширины канала Я/Ь были выбраны следующие: 1:4; 1:2; 3:4; 1:1. Значения внутреннего радиуса г и ширины канала Ь не изменялись.

Механические характеристики модельного материала: модуль нормальной упругости 70 ООО МПа, коэффициент Пуассона 0,3, предел текучести ат=200 МПа. Упрочнение материала не учитывалось. Условия трения на поверхности контакта материала со стенками канала: ц=0,1.

Сначала рассматривался процесс заполнения металлом очага деформации (неустановившаяся стадия процесса). В вертикальной части канала происходит осадка заготовки, и идет формирование переднего конца, как показано на рис.2. Параметр ЛЬ означает перемещение верхнего торца заготовки. Форма переднего конца зависит от угла пересечения Ф. В случае прямоугольного канала она близка к исходной, с увеличением Ф становится более сложной. На этой стадии отмечается интенсивный рост усилия прессования.

Рис.2. Положение заготовки в канале при Ф=105 : а) /1й=0мм; б) ¿№=8мм; в) ¿1/7=1 Змм; г) ¿1/7= 18мм.

Ш/ //// //// ////'. 1

у//л ////

'/%Л

у/У///,

Рис. 1. Геометрия канала при РКУ-прессовании.

По мере заполнения очага деформации распределение гидростатического давления в канале становится неравномерным.

К концу неустановившейся стадии процесса контактные напряжения возрастают и достигают своего максимального значения (рис.3). При этом в канале появляются тяжело нагруженные места: на выходе из поворота со стороны внешней стенки и перед входом в поворот со стороны внутренней. В обоих случаях это место, где происходит изменение траектории движения контактной точки. В механике оно является концентратором напряжений. С выходом процесса на установившуюся стадию значения контактных напряжений в указанных точках уменьшаются.

На внешней стенке канала перед входом в очаг деформации наблюдается отрыв металла от контактной поверхности, и образуется зазор. Его величина тем больше, чем меньше внешний радиус сопряжения.

Деформированное состояние переднего конца заготовки не соответствует простому сдвигу.

К концу данной стадии прикладываемое усилие достигает своего максимального значения.

Модель упругопластического тела предполагает наличие упругой составляющей деформации, неравномерные объемные деформации, отсутствие разрывов напряжений и, следовательно, позволяет в ходе решения задачи найти физический очаг деформации.

Для анализа установившейся стадии процесса использовалась модель, согласно которой поворотная часть канала предварительно уже была заполнена деформируемым металлом. Обоснованность такого допущения была подтверждена соответствующим сравнительным анализом полей деформаций. Учитывая тот факт, что заданных значением ц.=0,1 напряжений контактного трения было не достаточно для полного заполнения канала, численный анализ проводился с противодавлением. Величина противодавления составляла ри= 150МПа. Процесс деформирования прослежен за 60 этапов нагружения, на каждом из которых перемещение пуансона составляло ЛИ =1 мм. При этом произошло заполнение выходной части канала металлом, и процесс вышел на установившийся (квазистационарный) режим.

По результатам расчета для всех вариантов геометрии канала получены эпюры скоростей течения металла в продольном сечении заготовки.

Рис.3. Распределение нормальных

контактных напряжений вдоль стенок канала в момент достижения своего максимума для Ф=105°, М>=1:2.

1.04

1.09 1.13 1.18

У,мм/с

0.72 0.76 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00

0.53 0.58 0.63 0.67

а)

б)

Рис.4. Распределение скорости течения металла в продольной плоскости прямоугольного канала при различных соотношениях Я/Ь: а) 1:4; б) 1:1.

При этом характер эпюры скоростей течения определяется соотношением Я/Ь (рис.4). В геометрическом очаге деформации для канала с наименьшим Я/Ь характерно образование зоны замедленного течения металла (рис.4а). В условиях противодавления металл вынужден заполнять внешний угол канала. С увеличением соотношения Я/Ь область замедленного течения исчезает. В радиальном канале (рис.4б) на внешнем радиусе сопряжения слои металла двигаются с большей скоростью по сравнению с остальными. В то же время на внутреннем радиусе скорость движения металла замедляется. Такое поведение объясняется существенной разницей в расстояниях, которые необходимо пройти соседним слоям металла. Необходимость поддержания постоянства секундного объема металла по сечению приводит к искажению первоначально равномерного поля скоростей. С уменьшением угла пересечения Ф градиент скоростей возрастает.

Поскольку при РКУ-прессовании деформированное состояние обеспечивается преимущественно за счет больших значений сдвиговых (смешанных) компонент тензора деформации, для его оценки использовалась инвариантная характеристика - интенсивность деформаций сдвига Г.

Следствием возникающей неравномерности в характере течения металла является неравномерность распределения интенсивности деформаций сдвига.

С помощью параметра неравномерности ц дана количественная оценка возникающей неравномерности распределения сдвиговых деформаций в поперечном сечении заготовки:

где Гс|) - среднее значение интенсивности сдвиговых деформаций в поперечном сечении заготовки; Г! - значение интенсивности сдвиговых деформаций в /-ой об-

(5)

ласти заготовки, которое принадлежит данному уровню деформаций; р1 - доля соответствующей области. Когда деформация заготовки равномерна, параметр неравномерности равен нулю. С увеличением ч поле деформаций становится более неравномерным.

Формула (5) была предложена в. КгаШсв.

Рис.5. Значения параметра неравномерности распределения интенсивности сдвиговых деформаций по поперечному сечению заготовки в зависимости от геометрических характеристик канала.

На рис.5, в виде гистограммы представлены значения параметра неравномерности распределения интенсивности сдвиговых деформаций по поперечному сечению заготовки в зависимости от геометрических параметров канала. Чем ближе канал по форме к радиальному, тем более неравномерным становится распределение сдвиговых деформаций по поперечному сечению заготовки. При увеличении угла пересечения прямолинейных частей канала поле сдвиговых деформаций становится более равномерным.

В то же время, анализ поля скоростей показал, что в случае узкого очага деформации при РКУ-прессовании возможно образование зон замедленного течения металла. Между такой зоной и основным потоком имеется сильно локализованная область интенсивных сдвиговых деформаций. Поэтому, несмотря на минимальное значение параметра неравномерности, в случае малопластичного материала это может привести к нарушению его сплошности.

Во второй части главы рассмотрено влияние условий контактного трения на НДС металла и энергосиловые параметры процесса РКУ-прессования.

Конечно-элементный анализ был выполнен для трех вариантов каналов с углами пересечения Ф=90", 105°, 120°. Поскольку параметр неравномерности имел наименьшие значения при соотношении ЮЪ=1:4, то влияние контактного трения исследовалось только для этого случая.

Величины характеристики трения на поверхности контакта деформируемого материала с инструментом принимались следующие: ц=0; 0,1; 0,2; 0,25; 0,3. Использовалась модель, согласно которой поворотная часть канала уже заполнена

0,30

0,25 0,50 0,75 1,00

металлом. Процесс деформирования прослежен за 35 этапов нагружения, на каждом из которых перемещение пуансона также составляло ЛИ =1 мм. При этом произошло заполнение выходной части канала металлом, и процесс вышел на установившийся (квазистационарный) режим.

По результатам расчета были построены эпюры скоростей и распределения интенсивности сдвиговых деформаций в продольном сечении заготовки.

В условиях отсутствия контактного трения металл не заполняет внешний угол канала и сравнительно легко проходит поворот. С увеличением характеристики контактного трения происходит вынужденное заполнение металлом внешнего угла канала, и образуется зона замедленного течения, отмеченная ранее. Внутри материала на границе с этой зоной по мере увеличения контактного трения возникает большая разность скоростей течения, что может привести к крайней неоднородности очага деформации. Так в прямоугольном канале значения скорости течения для различных слоев металла отличаются на порядок (рис.6а). Как следствие, величина накопленных деформаций сдвига в разных частях заготовки различается более чем в 2,5 раза (рис.66). Такая ситуация может привести к нарушению сплошности материала. Дальнейшее увеличение значения характеристики трения (до |.1=0,3) в случае прямоугольного канала связано с возникающими вычислительными трудностями, поэтому соответствующий расчет не проводился.

Г,%

У,мм/с

0.10 0.10

0.16

0.23

0.29

0.36

■ 0.42

0.49

■Р »ФШ 0.55

■ 0.62

Я ШХ 0.63

■ 0.75

в 0.91

щш 0.94

ж 1.01

а)

б)

Рис.6. Распределение скорости течения металла (а) и интенсивности сдвиговых деформаций (б) в продольном сечении заготовки для Ф=90°, Я/Ь= 1:4, р=0,25.

Не менее неблагоприятная картина складывается и на противоположной стороне заготовки. Вдоль верхней стенки канала деформация является немонотонной: сжатие, испытываемое материалом заготовки в вертикальной части канала, сменяется растяжением в горизонтальной. С увеличением трения значения растягивающих напряжений также возрастают. Это может привести к появлению трещин на поверхности обрабатываемого материала.

□ Ф=90° ® Ф=105° Щ Ф= 120°

0,20

:

0,15

0,10

0,05

0,00

0,00 0,10 0,20 0,25 0,30

Рис.7. Значение параметра неравномерности распределения интенсивности сдвиговых деформаций по поперечному сечению заготовки в зависимости от условий трения на контактной поверхности для различной геометрии канала.

С использованием параметра неравномерности была дана количественная оценка возникающей неравномерности распределения интенсивности сдвиговых деформаций в поперечном сечении заготовки в зависимости от условий трения на контактной поверхности для различной геометрии канала (рис.7). Неравномерность распределения интенсивности деформаций с увеличением трения повышается в тем большей степени, чем меньше угол пересечения Ф.

Увеличение контактного трения ведет к повышению гидростатического давления в канале и росту усилия прессования. Анализ распределения напряжений под пуансоном показал, что с ростом характеристики ц общий уровень напряжений повышается в 3-3,5 раза.

Однородность структуры и свойств металла обеспечивается равномерностью распределения деформаций в объеме заготовки. Процесс РКУ-прессования всегда характеризуется неравномерным распределением деформаций. В зависимости от геометрических параметров канала и условий контактного трения величина указанной неравномерности может быть снижена. Для этого необходимо при данном угле пересечения Ф и определенных условиях контактного трения так подбирать соотношение ЕУЪ, чтобы свести к минимуму возникновение в канале зон замедленного или ускоренного течения металла.

В четвертой главе представлены результаты расчетно-экспериментального анализа процесса РКУ-прессования. По данным результатов компьютерного моделирования процесса РКУ-прессования была изготовлена опытная оснастка в двух вариантах исполнения. В первом варианте оснастка состояла из двух частей и имела разъем в плоскости симметрии канала. В процессе изготовления и эксплуатации данной конструкции были выявлены следующие недостатки: повышенная

трудоемкость финишной обработки рабочей поверхности канала; трудности при извлечении непропрессованного остатка. Согласно второму варианту, конструкция состояла из большего количества частей (рис.8) и использовалась для проведения экспериментальных исследований.

При проектировании формообразующего инструмента для РКУ-прессования рекомендуется использовать разборную конструкцию, что позволит снизить трудоемкость финишной обработки рабочей поверхности канала. Для повышения надежности работы инструмента целесообразнее использовать бандаж.

Геометрические параметры канала: угол пересечения 105°, ширина канала ! 20мм, внешний радиус сопряжения 10мм, внутренний радиус - 5мм.

В качестве деформируемого материала использовался первичный алюми-^ ний технической чистоты марки А7. " В первой части главы был проведен

анализ кинематики течения материала в канале. На рис.9, показана форма переднего конца, которую приобретает первая заготовка в результате РКУ-прессования по данным численного моделирования

Рис.8. Оснастка для РКУ-прессования.

(рис.9а) и эксперимента (рис.96).

да? •

а) б)

Рис.9. Форма переднего конца заготовки: а) результат численного моделирования;

б) результат эксперимента.

Далее был проведен анализ влияния контактного трения на кинематику течения металла, а также на энергосиловые характеристики исследуемого процесса. Поскольку при практической реализации РКУ-прессования заготовки последовательно помещаются в вертикальную часть канала, необходимо было оценить влияние предыдущей заготовки, которая находится в канале, на процесс деформирования последующей.

При проведении эксперимента использовались смазочные материалы на различной основе: жидкого растительного жира (смазка №1); солей высших жирных кислот (смазка №2); загущенных нефтяных масел (смазки №3,4,5); твердого животного жира (смазки №6,7). В качестве наполнителей выступали графит и стеарат цинка.

При использовании смазок №1 и №2 процесс прессования осуществить не удалось. Наблюдалось выдавливание смазки и налипание алюминия на стенки канала. Смазки №3-7 показали удовлетворительные результаты. Па рис.10 представлен общий вид продеформированных образцов при использовании различных смазок.

В зависимости от используемой смазки форма переднего и заднего концов у последующих образцов различна.

С увеличением контактного трения, как это происходит при использовании смазки №3 (рис. 10а), третий образец вынужден выталкивать своего предшествен-

а) б)

Рис.10. Форма образцов после непрерывного РКУ-прессования при использовании различных типов смазки: а) смазка №3; б) смазка №6.

ника, и формирование поверхности их контакта идет согласно направлению линий течения материала. Если трение в канале остается практически неизменным, форма последующих образцов также остается постоянной (рис. 1 Об).

Результаты моделирования процесса непрерывного РКУ-прессования для различных условий трения представлены на рис. 11.

а) б)

Рис.11. Положение заготовок в канале при непрерывном РКУ-прессовании при различных условиях контактного трения: а) ц=0,3; б) |л=0,15.

Для решения контактной задачи между образцами задавался слой элементов (на рис.) 1 затемненный слой) с отличающимися от материала образцов свойствами.

Одной из основных силовых характеристик процесса РКУ-прессования является величина прикладываемого усилия. Она зависит как от свойств обрабатываемого материала, так и от возникающих в канале сил контактного трения. Разные типы смазок позволили оценить величину развиваемого усилия пресса в процессе

РКУ-прессования алюминиевых заготовок В зависимости от используемой смазки значение прикладываемого усилия изменяется в несколько раз от 4,6 тс (смазка №6), до 12 тс (смазка №1)

Также на величину усилия прессования оказывает влияние предыдущий образец, который находится в выходной части канала Силы трения, обусловленные упругой деформацией материала заготовки, создают противодавление в канале, повышая тем самым усилие прессования

Для оценки величины контактного трения при использовании различных смазочных материалов было проведено компьютерное моделирование процесса РКУ-прессования алюминия марки А7 По данным расчета построена зависимость полного усилия прессования от характеристики трения (рис 12) р.тс.

- - - смазка №6

---смазка

--смазки ЛИ5,7

- смазка №4

Рис 12 Зависимость полного усилия прессования от характеристики трения

Поскольку математическое моделирование процесса РКУ-прессования основывается на модели плоского деформированного состояния, в расчете не учитывается влияние боковых стенок канала на характер течения металла По этой причине полученное расчетное значение усилия прессования необходимо увеличить с учетом сил трения, возникающих на боковых стенках канала

Если

р = К + Тя.

где Р - полное усилие прессования, Л„ - усилие, сопротивления деформации металла, Т„ - усилие, сил трения на стенках канала Тогда

Т„ = // ]ег;;' (к + ц ¡а'^ с/л + 2 ц |ег;<Л,

Ы Ы (О

(6)

необходимое для преодоления необходимое для преодоления

(7)

где

нормальные контактные напряжения, действующие вдоль верхней

стенки канала, о„ - нормальные контактные напряжения, действующие вдоль

нижней стенки канала; сг_ - напряжения, перпендикулярные боковой стенке кана-

Оценка величины характеристики трения, которая достигается в канале при использовании различных смазок, проводилась с помощью построенной зависимости. Решалась обратная задача: по известному значению функции (усилие прессования) находится соответствующая ему переменная величина (характеристика трения). Найденные значения ¡а были сопоставлены с соответствующим смазочным материалом. На рис.12 представлены данные для тех смазочных материалов, при использовании которых был осуществлен процесс РКУ-прессования. Значения характеристики трения, в зависимости от используемой смазки, лежат в диапазоне 0,15<ц<0,21.

С использованием метода сеток, был изучен характер течения металла в процессе деформирования в различных условиях контактного трения. Для обеспечения большей точности метода сетка наносилась с помощью лазерного маркера. При вычислении компонент деформаций формировалась сетка конечных элементов (рис.13), в которой использовались координаты узлов, лежащих на пересечении линий деформированной сетки.

Таким образом, расчет компонент деформаций и далее интенсивности сдвиговых деформаций выполнен по той же методике, которая принята в МКЭ (решение уравнений Коши через функции формы конечных элементов).

Вычисленные в узлах сформированных конечных элементов значения компонент деформации далее усреднялись по четырем элементам, сходящимся в узле. По этим данным были построены графики распределения сдвиговых деформаций в поперечном сечении заготовки и сопоставлены с результатами расчета МКЭ процесса РКУ-прессования алюминия марки А7 при соответствующих значениях характеристики трения и геометрии канала.

Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментом (рис.14). Исключение составляет область около внутреннего радиуса. Различный характер распределения обусловлен отмеченной ранее немонотонностью деформации на внутренней стенке канала.

В ходе численного моделирования процесса вычисляется накопленная интенсивность деформаций, в то время как экспериментально методом сеток можно определить только текущее значение сдвиговой деформации.

Анализ структуры деформированных образцов показал, что измельчение зерна в поперечном сечении образца полностью согласуется с характером распреде-

Рис.13. Вид деформированной сетки и сформированной не ее основе сетки конечных элементов.

ления накопленной интенсивности деформаций сдвига По данным металлографических исследований исходная структура характеризовалась размером зерна ~ 150 - 180 мкм После РКУ-прессования (один проход) в средней части образцов преобладают зерна с размером - 60 - 80 мкм При смещении к краю в сторону внешнего радиуса размер зерен составляет - 120 - 140 мкм Если двигаться в сторону внутреннего радиуса, то преобладают более мелкие зерна с размерами ~ 50 - 70 мкм

радиус радиус

Рис 14 Распределение интенсивности сдвиговых деформаций по ширине алюминиевого образца после прессования при |!=0,2 (точками обозначены экспериментальные значения, полученные при использовании смазки №3)

Были получены кривые «истинные напряжения-деформации» испытаний алюминиевых образцов марки А7 при комнатной температуре на сжатие Показано, что после РКУ-прессования (два прохода) кривая выходит на насыщение, и дальнейшее увеличение количества проходов не будет приводить к упрочнению данного металла

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Проведено комплексное исследование влияния основных технологических параметров процесса РКУ-прессования на напряженно-деформированное состояние металла Установлен неравномерный характер распределения деформаций, как по высоте заготовки, так и по ее длине Причиной возникновения неравномерности являются геометрические параметры канала (R/h, Ф) и контактное трение

2 Рассмотрена неустановившаяся стадия процесса РКУ-прессования Показано, что формирование переднего и заднего концов заготовки происходит в зависимости от геометрии канала и условий контактного трения Форма этих частей заготовки отличается от исходной, деформированное состояние не соответствует схеме простого сдвига

3 На основе построенного поля скоростей исследован характер течения металла в канале Показано, что на распределение скорости течения металла по высоте очага деформации влияет его форма и условия контактного трения

4 Дана количественная оценка неравномерности распределения интенсивности деформации сдвига в зависимости от геометрических характеристик канала и условии контактною трения Показана определяющая роль контактного трения для возможности осуществления процесса равноканального углового прессования в случае канала с углом пересечения 90°

5 Экспериментально получены качественные и количественные оценки влияния различных видов смазок на технологические параметры и результат процесса РКУ-прессования алюминия

6 Однородность структуры и свойств металла обеспечивается равномерностью распределения деформаций в объеме заготовки Процесс РКУ-прессования всегда характеризуется неравномерным распределением деформаций Величина указанной неравномерности зависит от геометрических параметров канала и условий контактного трения, что необходимо учитывать при практической реализации процесса

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях

Рыбин Ю И , Паршиков Р А Анализ течения металла при равноканальном угловом прессовании // Материалы 6-ой международной научно-технической конференции Современные металлические материалы и технологии и их использование в технике, Санкт-Петербург СПбГПУ, 2004, С 240-247 Рыбин Ю И , Паршиков Р А Анализ течения металла при равноканальном угловом прессовании // Межвузовский сборник научных трудов, Магнитогорск, 2004, С 15-24

Рыбин Ю И , Паршиков Р А Анализ неравномерности деформации при равноканальном угловом прессовании // Труды международной научно-технической конференции Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов, Санкт-Петербург СПбГПУ, 2005, С 115-118 Рыбин Ю И , Паршиков Р А Исследование влияния геометрии канала при РКУП на однородность деформации // Межвузовский сборник научных трудов, Магнитогорск, 2005, Вып 32 С 9-15

Кучкин В В, Рыбин В В, Паршиков Р А, Рыбин Ю И Расчетно-экспериментальное исследование РКУ-прессования алюмине-магниевого спла-

ва // Vil Mitfdzynarodowa konferencja naukowa Nove technilogie I osiqgni^cia w metalurgn 1 inzyniern materiafowej Cztjstochowa, 2006 с 324-332

6 Паршиков P А Влияние контактного трения при равноканальном угловом прессовании // Материалы 7-ой международной научно-технической конференции Современные металлические материалы и технологии и их использование в технике, Санкт-Петербург СПбГПУ, 2006, С 184-187

7 Кучкин В В, Рыбин В В, Паршиков Р А, Рыбин Ю И Расчетно-экспериментальное исследование РКУ-прессования // «Металлообработка» -2006 - № 4 - С 44-48

8 Рыбин К) И., Паршиков Р А. Конечно-элементный анализ процесса рав-ноканалыюго углового прессования // «Научно-технические ведомости СПбГТУ» - 2006 - № 4. - С. 79-83.

9. Золотое А М., Паршиков P.A., Рыбин К) И. Контактное трение при равно-канальном угловом прессовании // «Научно-технические ведомости СПбГПУ» - 2006. - № 6. - т.1. - С 159-166.

10 Золотое А М , Паршиков Р А Влияние контактного трения при непрерывном равноканальном угловом прессовании // Труды 2-ои международной научно-технической конференции Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов, Санкт-Петербург СПбГПУ, 2007, С 67-71

11 Кучкин В В., Рыбин В.В , Паршиков P.A., Рыбин Ю.И. Неравномерность деформации при равноканальном угловом прессовании // «Вопросы материаловедения» (принята к публикации).

Лицензия ЛР №020593 от 07 08 97

Подписано в печать 25 12 2007 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 2440Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 1ел 550-40-14 Тел/факс 297-57-76

Введение.

Глава 1. Литературно-аналитический обзор.

1.1 Свойства СМК и НК материалов.

1.2 Методы получения объемных СМК и НК материалов.

1.3 РКУ-прессование как метод получения объемных СМК и НК материалов.

1.4 Выводы по главе.

Глава 2. Математическая постановка задачи теории упругопластического течения.

2.1 Начало виртуальных скоростей.

2.2 Конечно-элементная формулировка задачи теории упругопластического течения.

2.3 Построение разрешающей системы уравнений.

2.4 Математически двумерные задачи. Плоская деформация.

2.5 Граничные условия.

2.5.1. Граничные условия в перемещениях и напряжениях.

2.5.2 Моделирование граничных условий.

2.6 Выводы по главе.

Глава 3. Конечно-элементный анализ механики РКУ-прессования.

3.1 Влияние геометрии канала.

3.1.1 Неустановившаяся стадия процесса.

3.1.2 Установившаяся стадия процесса.

3.1.3 Оценка неравномерности деформированного состояния.

3.2 Влияние контактного трения.

3.2.1 Установившаяся стадия процесса.

3.2.2 Оценка неравномерности деформированного состояния.

3.3 Сравнительный анализ результатов численного моделирования.

3.4 Выводы по главе.

Глава 4. Расчетно-экспериментальное исследование процесса РКУпрессования.

4.1 Инструмент для РКУ-прессования.

4.2 Материал для РКУ-прессования.

4.3 Анализ кинематики течения.

4.4 Энергосиловые параметры.

4.5 Анализ деформированного состояния.

4.6 Исследование структуры и свойств металла после РКУ-прессования.

4.7 Выводы по главе.

Процесс равноканального углового прессования (РКУ-прессования) является одним из способов обработки металла давлением (ОМД), где материал испытывает интенсивные пластические деформации. В отличие от традиционных способов ОМД, например, прокатка, волочение, прессование основной целью такой обработки является накопление деформации в материале без изменения его формы. За счет реализации схемы простого сдвига во всем объеме заготовки происходит равномерное измельчение структуры. Путем многократного повторения процесса это измельчение может доходить вплоть до субмикронного уровня.

Получаемая структура в зависимости от материала характеризуется повышенными, а в ряде случаев аномальными свойствами. В настоящее время идет интенсивное исследование ультрамелкозернистых (УМЗ) материалов на основе алюминия, магния, меди, титана. Благодаря условиям деформирования, используемым при РКУ-прессовании, этот способ стал применяться при обработке труднодеформируемых жаропрочных никелевых сплавов, вольфрама, некоторых марок сталей.

Несмотря на все свои преимущества, процесс РКУ-прессования до сих пор не реализован в промышленных масштабах, и его исследование носит сугубо лабораторный характер. При этом каждая установка для данного способа ОМД сама по себе уникальна. Подавляющее большинство исследований в этой области направлены на изучение структуры и свойств обрабатываемого материала.

На сегодняшний день актуальной проблемой является практическая реализация технологического процесса РКУ-прессования. Результаты исследований механических аспектов этого процесса носят отрывистый, а в ряде случаев и разрозненный характер. Остаются малоизученными характер течения реального металла в канале, особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) металла, условия контактного трения. Решение этих проблем позволит сформулировать требования к формообразующему инструменту и практической реализации технологического процесса РКУ-прессования.

Цель работы - установить влияние технологических параметров на характер течения и напряженно-деформированное состояние металла в процессе РКУ-прессования и разработать на этой основе рекомендации по его практической реализации.

Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

• Формализация технологической проблемы процесса бокового прессования металла в канале квадратного сечения с ориентацией на численное решение методом конечных элементов (МКЭ);

• Численный анализ влияния геометрических параметров канала на кинематику течения металла в условиях неустановившегося и установившегося процесса РКУ-прессования, характер напряженно-деформированного состояния металла, энергосиловые характеристики процесса;

• Численный анализ напряженно-деформированного состояния металла и энергосиловых характеристик процесса РКУ-прессования в зависимости от величины контактного трения;

• Изготовление оснастки, проведение экспериментальных исследований процесса РКУ-прессования с различными смазочными материалами и сопоставление полученных данных с результатами математического моделирования;

• Разработка рекомендаций по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для реализации технологического процесса РКУ-прессования.

Научная новизна.

• С использованием математического моделирования проведено комплексное исследование влияния основных технологических параметров процесса РКУ-прессования на напряженно-деформированное состояние металла. Рассмотрена неустановившаяся стадия процесса РКУ-прессования. Показано, что в зависимости от геометрии канала и условий контактного трения происходит формирование переднего и заднего концов заготовки. Форма этих частей заготовки отличается от исходной, деформированное состояние не соответствует схеме простого сдвига, структура и свойства металла меняются по длине заготовки.

• На основе построенного поля скоростей исследован характер течения металла в канале. Показано, что процесс РКУ-прессования всегда характеризуется неравномерным распределением скоростей течения металла по высоте очага деформации. В зависимости от геометрии канала в очаге деформации возможно образование зон как замедленного, так и ускоренного течения металла по сравнению с основным потоком, что является причиной возникновения неравномерности распределения деформаций сдвига по высоте заготовки. В указанном направлении происходит изменение структуры и свойств металла.

• Дана количественная оценка влияния контактного трения на неравномерность распределения интенсивности деформаций сдвига. Показано, что в случае канала с углом пересечения 90° условия контактного трения могут стать определяющими с точки зрения возможности осуществления процесса РКУ-прессования.

Практическая значимость.

1. Экспериментально получены качественные и количественные оценки влияния различных видов смазок на технологические параметры и результат процесса РКУ-прессования алюминия.

2. Сформулированы рекомендации по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для реализации технологического процесса РКУ-прессования.

3. Получены численные оценки влияния геометрических параметров канала, позволяющие прогнозировать заполнение канала, равномерность деформаций, силовые характеристики и саму возможность осуществления процесса в заданных условиях.

4. Проведенные систематические расчеты процесса РКУ-прессования во всем реальном диапазоне варьирования геометрических параметров канала и условий трения позволяют получать фактические сведения о напряженно-деформированном состоянии обрабатываемого материала, необходимые для принятия обоснованного решения при конструкторско-технологическом проектировании, и выполняют роль справочных материалов.

На защиту выносятся следующие положения;

1. Математические модели установившегося и неустановившегося процессов пластического течения при РКУ-прессовании;

2. Результаты численного исследования влияния геометрических параметров канала на кинематические и силовые характеристики процесса РКУ-прессования;

3. Результаты математического моделирования процесса РКУ-прессования в различных условиях контактного трения и экспериментального исследования влияния смазок на напряженно-деформированное состояние заготовки и силовые характеристики процесса РКУ-прессования;

4. Рекомендации по выбору конструкции формообразующего инструмента и геометрических параметров канала для РКУ-прессования.

5. Выводы и рекомендации

1. Анализ литературных источников показал возможности получения уникальных физико-механических свойств металлических материалов в процессе РКУ-прессования. Основное внимание исследователей сосредоточено именно на изучении этих свойств и объяснении явления. В то же время технологические проблемы, возникающие при практической реализации процесса, требуют всесторонней комплексной проработки.

2. Для изучения многофакторных зависимостей кинематических и силовых параметров процесса применена теория пластического течения с численной реализацией МКЭ и отработаны математические модели процесса РКУ-прессования.

3. Рассмотрена неустановившаяся стадия процесса РКУ-прессования. Показано, что формирование переднего и заднего концов заготовки происходит в зависимости от геометрии канала и условий контактного трения. Форма этих частей заготовки отличается от исходной, деформированное состояние не соответствует схеме простого сдвига.

4. На основе построенного поля скоростей исследован характер течения металла в канале. Показано, что на распределение скорости течения металла по высоте очага деформации влияет его форма и условия контактного трения.

5. Дана количественная оценка неравномерности распределения интенсивности деформаций сдвига в зависимости от геометрических характеристик канала и условий контактного трения. Показана определяющая роль контактного трения для возможности осуществления процесса равноканального углового прессования в случае канала с углом пересечения 90°.

6. Изучено влияние геометрии канала и условий контактного трения на усилие прессования. Показано, что чем меньше угол пересечения прямолинейных частей канала и больше контактное трение, тем выше гидростатическое давление. При этом увеличение контактного трения может стать причиной повышения усилия прессования в несколько раз.

7. Из-за неравномерного распределения гидростатического давления во время процесса деформирования в канале появляются тяжело нагруженные места: нижняя стенка на выходе из поворота, внутренняя и боковые стенки перед входом в поворот.

8. Проведено экспериментальное исследование процесса непрерывного РКУ-прессования алюминия марки А7 со смазочными материалами на различной основе. Установлено, что для осуществления процесса РКУ-прессования алюминия и его сплавов целесообразнее использовать смазки на основе твердых животных жиров и загущенных нефтяных масел. Методом сеток изучен характер течения металла в канале для различных условий контактного трения.

9. Исследованы структура и свойства деформированного металла. Анализ структуры деформированных образцов показал, что измельчение зерна в поперечном сечении образца полностью согласуется с характером распределения накопленной интенсивности деформаций сдвига. По данным металлографических исследований исходная структура характеризовалась размером зерна ~ 150 180 мкм. После РКУ-прессования (один проход) в средней части образцов преобладают зерна с размером ~ 60 + 80 мкм. При смещении к краю в сторону внешнего радиуса размер зерен составляет ~ 120 140 мкм. Если двигаться в сторону внутреннего радиуса, то преобладают более мелкие зерна с размерами ~ 50 + 70 мкм.

10.Однородность структуры и свойств металла обеспечивается равномерностью распределения деформаций в объеме заготовки. Процесс РКУ-прессования всегда характеризуется неравномерным распределением деформаций. Величина указанной неравномерности зависит от геометрических параметров канала и условий контактного трения, что необходимо учитывать при практической реализации процесса.

11.При проектировании формообразующего инструмента для РКУ-прессования, целесообразнее предусмотреть разборную конструкцию, что позволяет снизить трудоемкость финишной обработки рабочей поверхности канала. Для повышения надежности работы инструмента целесообразнее использовать бандаж.

1. Gleiter, Н. Deformation of Polycrystals / H. Gleiter // Proc. of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials Science. Roskilde, RISO Nat. Lab., 1981.- P.15-21.

2. Андриевский, P.A. Наноматериалы: концепция и современные проблемы / Р.А. Андриевский // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева) 2002. - t.XLVI, №5, - С.50-56.

3. Gleiter, H. Nanostructured Materials: state of the art and perspectives / H. Gleiter // Nanostructured Materials. 1995. - Vol.6, N1. - P.3-14.

4. Gleiter, H. Nanocrystalline materials / H. Gleiter // Progress Mater. Sci. 1989. -Vol.33, N4.-P.223-315.

5. Морохов, И.Д. Физические явления в ультрадисперсных средах / И.Д. Морохов, Трусов Л.Д., Лаповок В.И. -М.: Наука, 1984. -472с.

6. ФММ / Шабашов В.А. и др.. 1998. - Т.85, вып.З. - С.100-112.

7. The effect of heat treatment on the elastic and dissipative properties of copper with the submicrocrystalline structure / Akhmadeev N.A. et al. // Acta Metall. Mater. -1993. Vol. 41, №4. - P. 1041- 1046.

8. Мулюков, Х.Я. Аномалия теплового расширения субмикрокристаллического тербия / Х.Я. Мулюков, И.З. Шарипов, С.А.Никитин // ФТТ. 1996. - Т.38, №12. - С.3602- 3607.

9. Grain boundary influence on the electrical resistance of submicron grained copper/ Islamgaliev R.K. et al. // Phys. Stat. Sol. 1990. - Vol.118A. - P.K27- K29.

10. Internal friction and shear modules in submicrograined structure / Mulyukov R.R. et al. // Nanostructured Materials. 1995. - Vol.6. - P.577- 580.

11. Валиев, P.3., Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р.З. Валиев, Александров И.В. М.: Логос, 2000. - 272с. - ISBN 5- 88439- 135- 8.

12. Структура и свойства нанокристаллических материалов: сб. науч. тр./ Под ред. Г.Г. Талуда, Н.Н. Носковой. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 402с. -ISBN 5- 7691- 0954- 8.

13. Кайбышев, О.А. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов / О.А. Кайбышев, Ф.З. Утяшев М.: Наука,2002. 438с. - ISBN 5- 02- 006431- 9 (в пер.)

14. Кайбышев, О.А. Пластичность и сверхпластичность металлов / О.А. Кайбышев -М.: Металлургия, 1975. 280с.

15. Сверхпластичность металлических материалов / М.Х. Шоршоров и др.. -М.: Наука, 1973.- 217с.

16. Кайбышев, О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов / О.А. Кайбышев. М.: Металлургия, 1984. - 264с.

17. Flagan, R.C. Proc. of NATO ASI on Nanostructured Materials / R.C. Flagan // Science & Technology. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Acad. Publ. - 1998.- vol.50. P. 15.

18. Chow, G.M. Proc. of NATO ASI on Nanostructured Materials / G.M. Ghow // Science & Technology. Dordrecht; Boston; London: Kluwer Acad. Publ. - 1998.- vol.50.-P.31.

19. Koch, C.C. Nanostructured Mater / C.C. Koch, Y.C. Cho. 1992. - vol.1. -P.207.

20. Morris, D.G. Mechanical behavior of nanostructured materials / D.G. Morris. -Switzerland: Trans. Tech. Publication LTD, 1998. P.85.

21. Процессы пластического структурообразования металлов / В.М. Сегал и др..- Мн.: Навука i тэхнша, 1994. 232с.- ISBN 5- 343- 01164- 0.

22. Григорьев, А.К. Структурообразование при пластической деформации металлов / А.К. Григорьев, Н.Г. Колбасников, С.Г. Фомин. СПбГУ. СПб., 1992.- 244с.

23. Колбасников, Н.Г. Теория обработки металлов давлением. Сопротивление деформации и пластичность / Н.Г. Колбасников. СПб.: Изд- во СПбГТУ, 2000.- 314с.- ISBN 5-7422-0127-3.

24. Колбасников, Н.Г. Физические основы пластической обработки металлов / Н.Г. Колбасников. СПб.: Изд- во СПбГПУ, 2005. - 240с.

25. Бриджмен, П.В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва / П.В. Бриджмен. М.: Изд- во иностранной литературы, 1955. - 444с.

26. Некоторые вопросы больших пластических деформаций металлов при высоких давлениях / Б.И. Береснев и др. М.: АН СССР, 1960. - 58 с.

27. Рыбин, В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов / В .В .Рыбин. М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

28. Колмогоров, B.JI. Напряжения, деформации, разрушение / B.JI. Колмогоров. -М.: Металлургия, 1970. 230 с.

29. Богатов, А.А. Ресурс пластичности при обработке металлов давлением / А.А. Богатов, О.И. Мижирицкий, С.В. Смирнов. М.: Металлургия, 1984. - 150 с.

30. Богатов, А.А. О разрушении металлов при обработке давлением / А.А. Богатов // Кузнечно- штамповочное производство 1997, №8. - С.2-7.

31. Огородников, В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением / В.А. Огородников. Киев.: Выща школа, 1983. - 175 с.

32. Винтовая экструзия процесс накопления деформации / Я.Е. Бейгельзимер и др.. - Донецк: Фирма ТЕАН, 2003. - 87с. - ISBN 966- 7507- 16- 5.

33. Salishev, G.A. Formation of submicrocrystalline structure in the titanium alloy VT8 and its influence on mechanical properties / G.A. Salishev, O.R. Valiakhmetov, R.M. Galeyev // J. Mater. Sci. 1993. - Vol.28. - P.2898-2904.

34. Segal, V.M. Slip line solutions, deformation mode and loading history during equal channel angular extrusion / V.M. Segal // Materials Science and Engineering. -2003. Vol.345A, N1- 2. - P.36- 46.

35. Равноканальная многоугловая экструзия / B.H. Варюхин и др. // Физика и техника высоких давлений-2001. Т.11,№1.- С.31-39.

36. Новые схемы накопления больших пластических деформаций с использованием гидроэкструзии / Я.Е. Бейгельзимер и др. // Физика и техника высоких давлений. 1999. - Т.9, №3. - С.109.

37. Мазурский, М.И. О некоторых принципах получения однородной сверхмелкозернистой структуры методами обработки металлов давлением / М.И. Мазурский, Ф.У. Еникеев // Кузнечно- штамповочное производство. -2000.- №7.- С. 15-18.

38. Properties and nanostructures of materials processed by SPD techniques / Ed. By Y.T.Zhu et al. // Ultrafine Grained Materials II 2002. - P.331-340.

39. Jong- Jin, Park. Numerical analysis of plastic deformation in Constrained Groove Pressing / Park Jong- Jin, Hyuk Shin Dong // Ultrafine Grained Materials II-2002.- P.253-258.

40. Закономерности упрочнения волокнистых наноматериалов, полученных пакетной гидроэкструзией / В.Н. Варюхин и др.. // Физика и техника высоких давлений 2003. - Т. 13, № 1. - С.96-105.

41. Сынков, С.Г. Пакетная гидроэкструзия микроволокон из хромоникелевых сталей / С.Г. Сынков, В.Г. Сынков, А.Н. Сапронов // Физика и техника высоких давлений.- 1996. Т.6, №2. - С.141-145.

42. Novel ultra- high straining process for bulk materials development of the accumulative roll- bonding (ARB) process / Y. Saito et al. // Acta Materialia-1999. - Vol.47, Issue 2. - P.579-583.

43. Сторожев, M.B. Теория обработки металлов давлением / М.В. Сторожев, Е.А. Попов. -М.: Машиностроение, 1971. 424с.

44. Казакевич, Г.С. Механика сплошных сред. Теория упругости и пластичности / Г.С. Казакевич, А.И. Рудской. СПб.: Изд- во СПбГПУ, 2003. - 264с.

45. Iwahashi, Y. Principle of equal- channel angular pressing / Y. Iwahashi, J. Wang, Z. Horita // J. Scripta Mater. 1996. - Vol.35, No 2. - P. 143- 146.

46. Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation / P.B. Prangnell, A. Gholinia, V.M. Marcushev // Dordrecht: Kluwer Academic Pub., 2000. P.65- 71.

47. Acta Mater. /K.Nakashima et al. 1998.-Vol. 46. - P.1589.

48. Zhu, Y.T. Observation and issues on mechanisms of grain refinement during ECAP process / Y.T. Zhu, T.C. Lowe // Mater. Sci. Eng. 2000. - Vol. A291. - P.46-53.

49. Met. Trans. / Y. Iwahashi et al. 1998. - vol.29A. - P.2503.

50. Ferrase, S. Metall. Mater. Trans. / S. Ferrase, V.M. Segal, K.T. Hartwig. 1997. -Vol.28A.- P.1047.

51. Valiev R.Z. Mater. Sci. Eng. / R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov. -1993.- V0LI86A.- P.141.

52. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич М.: Мир, 1975.- 541с.

53. Копылов, В.И. Предел измельчения зерен при равноканальной угловой деформации / В.И. Копылов, В.Н. Чувильдеев // Металлы. 2004. - №1. -С .22- 35.

54. Утяшев, Ф.З. Энергозатраты и измельчение зерен металла при равноканальном угловом прессовании / Ф.З. Утяшев, Г.И. Рааб // Металлы. -2004.- №2.- С.57-63.

55. Сэстри, Ш.М.Л. Формирование субмикрокристаллической структуры в стали 10Г2ФТ при холодном равноканальном угловом прессовании и последующем нагреве / Ш.М.Л. Сэстри, С.В. Добаткин, С.В. Сидорова // Металлы. 2004. -№2. - С.28- 35.

56. Rev. Adv. Mater. Sci. / Boguslava et al. 2004. - N08. - P.107- 110.

57. Masakazu, Kamachi. Equal- channel angular pressing using plate samples / Kamachi Masakazu, Furukawa Minoru, Horita Zenji // Materials Science and Engineering.-2003.- A361.- P.258-266.

58. Wu, P.C. The distribution of dislocation walls in the early processing stage of equal channel angular extrusion / P.C. Wu, C.P. Chang, P.W. Kao // Materials Science and Engineering. 2004. - A 374. - P.196-203.

59. Seung, Chul Baik. Dislocation density- based modeling of deformation behavior of aluminium under equal channel angular pressing / Seung Chul Baik, Yuri Estrin, Hyoung Seop Kim // Materials Science and Engineering. 2003. - A351. - P.86-97.

60. Cao, W.Q. EBSP investigation of microstructure and texture evolution during equal channel angular pressing of aluminium / W.Q. Cao, A. Godfrey, Q. Liu // Materials Science and Engineering. 2003. - A361. - P. 9-14.

61. Huang, W.H. The effect of strain path and temperature on the microstructure developed in copper processed by ECAE / W.H. Huang, C.Y. Yu, P.W. Kao // Materials Science and Engineering. 2004. - A366. - P. 221-228.

62. Chung, S.W. The effect of Ram speed on mechanical and thermal properties in ECAE process simulation / S.W. Chung, W.J. Kim, M. Korhzu // Mater. Trans. -2003.- Vol.44, No5. P.973-980.

63. Kim, H.S. Prediction of temperature rise in equal channel angular pressing / H.S. Kim // Mater. Trans. 2001. - Vol.42, No3. - P.536- 538.

64. Александров И.В. Рентгеноструктурные исследования ультрамелкозернистых металлов, полученных методом равноканального углового прессования / И.В. Александров, А.Р. Кильмаметов, Р.З. Валиев // Металлы. 2004. - №1. -С.63-71.

65. Min- Kyong, Chunga. Effect of the number of ECAP pass time on the electrochemical properties of 1050 A1 alloys / Min- Kyong Chunga, Yoon- Seok Choi a, Jung- Gu Kim // Materials Science and Engineering. 2004. - A366. -P.282-291.

66. PhiLMag. B. / Y.A. Teplov, V.P. Piluygin, V.S. Gavico. 1993. - V.68. - P.877.

67. Sus- Ryszkowska, M. Microstructure of ECAP severely deformed iron and its mechanical properties / M. Sus- Ryszkowska, i.T.Wejrzanowsk, Z. Pakiela // Materials Science and Engineering. 2004. - A369. - P. 151-156.

68. Wei, Q. Microstructure and mechanical properties of tantalum after equal channel angular extrusion (ECAE) / Q. Wei, T. Jiao, S.N. Mathaudhu // Materials Science and Engineering. 2003. - A358. - P.266- 272.

69. Yankeelov, J.A. Continuous severe plastic deformation processing of aluminum alloys / J.A. Yankeelov, E.E. Dahl // Yearly progress report. Wright State University. Dayton, Ohio, USA, 20 May 2002. - P. 19.

70. Chang, Joon- Yeon. Microstructure and mechanical properties of AlMgSi alloys after equal channel angular pressing at room temperature / Joon- Yeon Chang, Shan Aidang // Materials Science and Engineering. 2003. - A347. - P. 165- 170.

71. Mathis, K. Microstructure and mechanical behavior of AZ91 Mg alloy processed by equal channel angular pressing / K. Mathis, J. Gubicza, N.H. Nam // Journal of Alloys and Compounds. 2005. - 394. - P. 194-199.

72. Теплое и горячее равноканальное угловое прессование низкоуглеродистых сталей / С.В. Добаткин и др. // Металлы. 2004. - №1. - С.110- 119.

73. Деформационное поведение и механические свойства ультрамелкозернистого титана, полученного методом равноканального углового прессования / Е.Ф. Дударев и др.. // Металлы. 2004. - №1. - С.87- 95.

74. Юнусова, Н.Ф. Высокоскоростная сверхпластичность в алюминиевых сплавах 1420 и 1421, подвергнутых равноканальному угловому прессованию / Н.Ф. Юнусова, Р.К. Исламгалиев, Р.З. Валиев // Металлы. 2004. - №2. -С.21-27.

75. Ball, A. Metal Sci. J. / A. Ball, М.М. Hutchinson. 1969. - Vol. 3. - P.l.

76. Berbon, P. B. Phil. Mag. Lett. / P.B. Berbon, M. Furukawa, Z. Horita. 1999. -Vol 78, №4.- P.313.

77. Grain Refinement and Superplasticity in a Magnesium Alloy Processed by Equal-Channel Angular Pressing / Y. Miyahara et al. // Metall. Mater. Trans. 2005. -Vol.36A. - P. 1705-1711.

78. Мышляев, М.М. Стадийность деформации микрокристаллического алюминий- литиевого сплава в условиях сверхлластичности / М.М.

79. Мышляев, В.В. Шпейзман, М.М. Камалов // Физика твердого тела. 2001. -Т.43, вып.11. - С.2015- 2020.

80. Мазилкин, А.А. Структура и фазовый состав сплава А1- Mg- Li- Zr в условиях высокоскоростной сверхпластичности / А.А. Мазилкин, М.М. Камалов, М.М. Мышляев // Физика твердого тела. 2004. - Т.46, вып.8. -С.1416- 1421.

81. Проявление сверхпластичности и истинного зернограничного проскальзывания в сплавах А1- Mg- Li после равноканального углового прессования / Ю.Р. Колобов и др.. // Металлы. 2004. - №2,- С.12-20.

82. Fatigue life of fine- grain Al- Mg- Sc alloys produced by equal- channel angular pressing / A. Vinogradov et al. // Materials Science and Engineering. 2003. -A349. - P.318-326.

83. Виноградов, А.Ю. Усталость ультрамелкозернистых материалов, полученных равноканальным угловым прессованием / А.Ю. Виноградов, С. Хасимото // Металлы. 2004. - №1. - С.51- 62.

84. Stolyarov, V.V. Ultrafine- grained Al- 5 wt.% Fe alloy processed by ECAP with backpressure / V.V. Stolyarov, R. Lapovok, I.G. Brodova. Materials Science and Engineering. 2003. - A357. - P. 159- 167.

85. Лаповок, P.E. Роль противодавления при равноканальном угловом прессовании / Р.Е. Лаповок // Металлы. 2004. - №1. - С.44- 50.

86. Zuyan, L. Finite element simulation of a new deformation type occurring in changing- channel extrusion / L. Zuyan, L. Gang, Z.R. Wang // J. of Mater. Proc. Tech. 2000. - No. 102. - P.30- 32.

87. SukMin, B. Texture Analysis Of Aluminum Plate Produced By ECAP / Baeck SukMin, Hyun- Kwang Seok, Jae- Chul Lee // Material Science Forum. 2002. -Vols. 408- 412. - P.685- 690.

88. Effect of precipitates on microstructural evolution of 7050 Al alloy sheet during equal channel angular rolling / C.Y. Nam et al. // Materials Science and Engineering. 2003. - A347. - P.253- 257.

89. Патент № 2252094 CI, Россия. Штамп для равноканального углового прессования (варианты) / П.И. Голубев, А.И. Коршунов, Н.И. Белоусов, И.Н. Поздов, 2005.

90. Patent # 5,904,062 US. Equal Channel Angular Extrusion of Difficalt- to- Work Alloys / Semiatin S.L., DeLo D.P., 1999.

91. Сегал, B.M. Развитие обработки материалов интенсивной сдвиговой деформацией / В.М. Сегал / Металлы. 2004. - №1. - С.5- 14.

92. Dislocation density- based modeling of deformation behavior of aluminium under equal channel angular pressing / S.C. Baik et al. // Materials Science and Engineering. 2003. - A351. - P.86- 97.

93. Kim, H.S. Effects of strain hardenability and strain- rate sensitivity on the plastic flow and deformation homogeneity during equal channel angular pressing /H.S. Kim, S.I. Hong, M.H. Seo // J. Mater. Res. 2001. - vol.16, No 3. - P.856- 864.

94. Kim, H.S. Finite element analysis of equal channel angular pressing using a round corner die / H.S. Kim // Mater. Sci. and Eng. 2001. - A315. - P.l22- 128.

95. Prangnell, P.B. Finite element modeling of equal channel angular extrusion / P.B. Prangnell, C. Harris, S.M. Roberts // Scripta materialia. 1997. - Vol.37, No.7. -P.983- 989.

96. C.J. Luis Perez. Equal channel angular extrusion in a commercial Al-Mn alloy / C.J. Luis Perez, P. Gonzalez, Y. Garces // Journal of Materials Processing Technology. 2003. - 143-144, P.506-511.

97. Yi- Lang, Y. Finite element analysis of strain conditions after equal channel angular extrusion / Yi- Lang Yang, Shyong Lee // Journal of Materials Processing Technology. -2003. 140. - P. 583-587.

98. Gyorgy, Krallics. Finite element simulation of multi- pass equal channel angular pressing / Gyorgy Krallics, Zoltan Szeles, D. Malgyn // Mater. Sci. Forum. 2003. - Vols.414- 415. - P.439- 444.

99. Finite element analysis of the plastic deformation zone and working load in equal channel angular extrusion / S. Li a et al. // Materials Science and Engineering. -2004.- A 382.- P.217-236.

100. Рыбин, Ю.И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением / Ю.И. Рыбин,

101. A.И. Рудской, A.M. Золотов. Санкт- Петербург: Наука, 2004. - 640 с. -ISBN 5- 02- 025040- 6.

102. Жолобов, В.В. Прессование металлов / В.В. Жолобов, Г.И. Зверев. М.: Металлургия. - 1971. - 456с.

103. Довнар, С.А. Термомеханика упрочнения и разрушения штампов объемной штамповки / С.А. Довнар. М.: Машиностроение, 1975. - 255с.

104. Рудской, А.И. Теория и технология прокатного производства / А.И. Рудской,

105. B.А. Лунев. СПб.: Наука, 2005. - 540с.- ISBN 5-02-025065.

106. Крагельский, И.В. Коэффициенты трения. Справочное пособие / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова. М.: Москва, Машгиз. - 1962,- 220с.

107. Третьяков, А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением / А.В. Третьяков, В.И. Зюзин. М.: Металлургия, 1983. - 244с.