автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка технологии и инструмента для непрерывного деформационного получения ультрамелкозернистой структуры стального сердечника при производстве высокопрочной сталемедной проволоки

КО ИТ Р О Л Ь Н Ы Й Э КЗ Е М П Л ЯР На правах рукописи

□□348823В

ЕМАЛЕЕВА ДИНАРА ГУМАРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ИНСТРУМЕНТ А ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ СТАЛЬНОГО СЕРДЕЧНИКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ВЫСОКОПРОЧНОЙ СТАЛЕМЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

Технические науки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск 2009

003488299

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Чукин Михаил Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Трофимов Виктор Николаевич

кандидат технических наук Коломиец Борис Андреевич

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт

физики перспективных материалов ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» (г. Уфа)

Защита состоится 29 декабря 2009 г. в 15-30 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.111.03 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» по адресу:

455000 г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, МГТУ, малый актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Автореферат разослан «27» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Жиркин Ю.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Стабильное функционирование и развитие многих отраслей отечественной промышленности требует расширения сортамента композиционных материалов, в частности, биметаллической сталемедной проволоки. При этом на первый план встает задача повышения прочностных свойств сталемедной продукции, решение которой продиктовано непрерывно возрастающими требованиями железнодорожного транспорта и оборонного комплекса России.

Несмотря на прогрессивность используемых технологий твердофазного соединения элементов композиции, повышение прочностных свойств сталемедной проволоки с использованием углеродистых марок сталей и патенти-рования биметаллической заготовки невозможно в силу ряда технологических особенностей. К данным ограничениям можно отнести: снижение адгезионной прочности компонентов; охрупчивание проволоки в процессе «осветления» при прохождении ее в горячем состоянии через спиртовой раствор; образование химических соединений на поверхности медной оболочки в процессе патентирования и снижение результативности данного процесса из-за ухудшения теплообмена сердечника с расплавом охлаждающей среды, а также снижение экономической эффективности производства за счет использования более дорогих марок сталей.

Одно из наиболее перспективных направлений повышения прочностных и пластических свойств сталей - формирование ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры в материалах деформационными способами. Однако, несмотря на многочисленные разработки, современные способы обладают рядом существенных ограничений в аспекте непрерывности и производительности технологических схем.

Таким образом, разработка новых, научно обоснованных технологических и технических мероприятий, адаптированных к условиям полномасштабного метизного производства и позволяющих получать высокие механические свойства сталемедной проволоки, является важной и актуальной задачей для экономики РФ.

Актуальность работы подтверждена поддержкой программ различного уровня, финансируемых из средств федерального бюджета (ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы»; ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы; АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы»; программа «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса (У .М.Н.И.К)»).

Цель работы - разработка непрерывной деформационной схемы и инструмента для ее реализации, позволяющих формировать УМЗ структуру стального сердечника для гарантированного достижения высоких прочностных свойств сталемедной продукции.

Основные задачи работы:

1. Исследование эволюции структуры и свойств стального сердечника и сталемедной проволоки в процессе пластической деформации непрерывным способом равноканальной угловой свободной протяжки (РКУ протяжка).

2. Математическое моделирование процесса РКУ протяжки проволоки в среде Ве1огт-30 и критериальная оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) материала для разработки конструкции инструмента, обеспечивающего максимальную эффективность процесса обработки.

3. Разработка технологической схемы производства ультрамелкозернистой высокопрочной сталемедной проволоки диаметром 0,20 мм (ПБ-0,20), основанной на интеграции непрерывного способа РКУ протяжки в процессы волочения и адаптированной к условиям отечественных предприятий метизной отрасли. Промышленная апробация разработанных технологических решений и технических средств.

Научная новизна.

1. Предложен и научно обоснован новый непрерывный способ равноканальной угловой свободной протяжки, позволяющий формировать ультрамелкозернистую структуру стального сердечника для гарантированного достижения комплекса высоких механических свойств сталемедной проволоки.

2. Разработана методика критериальной оценки результативности процесса равноканальной угловой свободной протяжки, основанная на комплексной оценке технологической стабильности и достижении заданной степени и однородности напряженно-деформированного состояния проволоки.

3. Получено феноменологическое уравнение состояния ультрамелкозернистой стали марки 10, отражающее зависимость значений сопротивления деформации от степени деформации, для дальнейшего применения при проектировании технологических процессов обработки давлением.

Практическая значимость.

1. Разработана и опробована технологическая схема производства высокопрочной сталемедной проволоки ПБ-0,20 с сердечником из ультрамелкозернистой низкоуглеродистой стали, отличающаяся тем, что процесс многократной равноканальной угловой свободной протяжки внедряется в производственный цикл на стадии волочения и обеспечивающая достижение регламентируемого уровня механических свойств готовой продукции.

2. Разработана конструкция инструмента, предназначенного для формирования ультрамелкозернистой структуры стального сердечника сталемедной проволоки способом равноканальной угловой свободной протяжки.

3. Разработана и внедрена в условиях ООО «ЗМИ-Профит» методика проектирования инструмента, предназначенного для равноканальной угловой свободной протяжки сталемедной проволоки разных диаметров.

4. Впервые на базе технологии твердофазного соединения элементов композиции получена сталемедная проволока с сердечником из ультрамелкозернистой низкоуглеродистой стали, обладающая временным сопротивлени-

ем 1370 МПа.

5. Показана эффективность сочетания равноканальной угловой свободной протяжки сталемедной проволоки диаметром 4,3 мм с волочением. Экспериментально установлено, что предварительная многократная (до 8 циклов) равноканальная угловая свободная протяжка обеспечивает повышение показателей пластичности с 17 до 19 перегибов, прирост значений микротвердости - до 45% для поверхности и до 10% для центральной области при сохранении электропроводящих свойств сталемедной проволоки.

Реализация работы.

Результаты работы приняты к внедрению в ООО «ЗМИ-Профит» (г. Магнитогорск). На базе технологической схемы твердофазного соединения компонентов с использованием разработанных технологии и конструкции инструмента изготовлена опытно-промышленная партия высокопрочной сталемедной проволоки ПБ-0,20, соответствующая требованиям ТУ 14-4-691-75.

Результаты теоретико-экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «МГТУ» и используются при подготовке инженеров по специальностям 150106 «Обработка металлов давлением» и 150108 «Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия» со специализацией «Наноструктурные материалы и покрытия».

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международном симпозиуме «Объемные наноматериалы: от науки к инновациям» (г. Уфа, 2007г.); VIII Международной научно-технической «Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых» (г. Екатеринбург, 2007г.); Школе-семинаре «Коммерциализация научных разработок студентов и молодых ученых», проходящей в рамках программы У.М.Н.И.К. (г. Челябинск, 2007г.); Ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «МГТУ» (г. Магнитогорск, 2007-2008 гг.); VI школе-семинаре «Фазовые и структурные превращения в сталях» (Башкортостан, 2008г.); «Втором Международном форуме по нанотехнологиям» (г. Москва, 2009г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 17 научных публикаций, в т.ч. 2 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, изложена на 135 страницах машинописного текста (без приложений), иллюстрирована 71 рисунком, содержит 15 таблиц, 5 приложений, библиографический список включает 133 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Первая глава посвящена анализу возможных путей решения проблемы повышения уровня механических свойств биметаллической сталемедной продукции, получаемой в процессе твердофазного соединения компонентов.

Выполнен анализ особенностей технологии производства сталемедной проволоки способом твердофазного соединения компонентов. Выявлены ограничения, определяющие невозможность повышения прочностных свойств сталемедной проволоки с сердечником из средне- и высокоуглеродистой стали патентированием биметаллической заготовки с последующим с волочением на готовый размер.

На основе анализа зависимости свойств металлов и сплавов от размера структурных составляющих показана высокая эффективность применения деформационных методов формирования УМЗ структуры для значительной модификации свойств материалов без изменения их химического состава. Установлено, что при использовании специальных схем деформации переход материала в УМЗ состояние сопровождается существенным повышением прочностных при сохранении пластических свойств материала.

На основе патентных исследований и аналитического обзора данных, опубликованных в ведущих научных изданиях, разработана классификация современных способов пластического структурообразования материалов в зависимости от вида обрабатываемых заготовок (диск, объемные заготовки круглого или квадратного сечения, лист/полоса).

Выполнен комплексный анализ технологических особенностей наиболее эффективных способов пластического структурообразования объемных материалов, включая кручение под высоким давлением (с открытыми бойками и в бойках с полостью), всестороннюю ковку, циклическую деформацию «осадка - экструзия - осадка», способ винтовой экструзии, накапливаемое соединение прокаткой, способ многократного изгиба и выпрямления полосы, сопзИеапг^-процесс, РКУ прессование (РКУП) и его разновидности (РКУП во вращающейся оснастке, РКУП с противодавлением, РКУП в оснастке с параллельными каналами или подвижными стенками, РКУ - «конформ» прессование) комбинированные схемы обработки. Установлено, что среди многочисленных разработок способ РКУП остается наиболее прогрессивной схемой обработки, позволяющей формировать однородную УМЗ структуру с преимущественно большеугловыми границами зерен. Выявлено, что, несмотря на преимущества, существующие способы, обладают низкой технологичностью и ограниченностью использования в промышленных условиях.

Обоснована необходимость развития существующих и создания принципиально новой, или модернизированной непрерывной схемы деформации, адаптированной к условиям предприятий метизной отрасли и позволяющей формировать УМЗ структуру проволоки для гарантированного достижения высоких прочностных показателей сталемедной продукции.

В ходе анализа основных теоретических закономерностей, предложенных В.В. Рыбиным, В.М. Сегалом, Р.З. Валиевым, Ф.З. Утяшевым, Г.И. Раа-бом, В.И. Копыловым, В.Н. Чувильдеевым и др. показано, что в настоящее время не существует принятой научным сообществом единой теории процессов пластического структурообразования, обеспечивающих достижение ка-

чественно нового уровня механических свойств объемных материалов.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение механических свойств длинномерных заготовок (сердечника и составной сталемедной композиции).

Разработан комплекс требований, предъявляемых в соответствии с современным уровнем развития науки и техники к процессу деформационной обработки сталемедной проволоки.

На основе комплексного анализа существующих схем пластического структурообразования, а также с учетом перспективных направлений их развития предложен непрерывный способ РКУ протяжки. В соответствии с предлагаемым способом сталемедная проволока многократно протягивается через сборный инструмент специального профиля. Ключевое отличие предлагаемого способа от большинства существующих деформационных схем формирования УМЗ структур - возможность использования процесса в условиях массового производства метизной отрасли. Непрерывность процесса деформационной обработки может достигаеться сочетанием РКУ протяжки с традиционным способом волочения проволоки.

С целью обеспечения эффективности и технологической стабильности РКУ протяжка реализуется при неполном заполнении инструмента проволокой, которая в процессе обработки сохраняет неизменной площадь поперечного сечения F и последовательно проходит следующие области (рис. 1):

- зона свободного входа проволоки в инструмент (область I);

- зона упруго-пластического контакта и изгиба проволоки в области пересечения каналов инструмента (область II);

- межочаговая область (область III);

- зона упруго-пластического контакта и изгиба проволоки в области выхода из инструмента (область IV);

- зона свободного выхода проволоки из инструмента (область V).

Рис.1. Принципиальная схема процесса РКУ протяжки

Выполнено исследование влияния многократной (до 10-ти раз) РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение свойств сердечника диаметром 5.5, 5.0, 4.5, и 4.2 мм (сталь марки 10), определяющего прочность стале-медной проволоки. Показано, что РКУ протяжка сопровождается значительной фрагментацией структурных составляющих поверхности и центральной области образцов независимо от их диаметра. Уже после N = 2 и вплоть до N ~ 10 циклов обработки наблюдается интенсивное измельчение структуры проволоки.

В результате анализа структуры образцов разного диаметра выделены следующие стадии формирования УМЗ структуры поверхности проволоки:

- формирование равномерного слоя (1-ый - 4-ый проходы);

- развитие слоя в глубину материала (4-ый - 7-ой проходы);

- стадия накопления дефектов (7-ой - 9-ый проходы);

- частичное разрушение и отслоение поверхностного диспергированного слоя (9-ый и последующие проходы). Накопление дефектов - неприемлемое явление, требующее проведения дальнейших исследований и выбора наиболее эффективных параметров РКУ протяжки.

Посредством дифракционного электронно-микроскопического анализа установлено, что РКУ протяжка обуславливает существенное измельчение структурны не только на поверхности, но и в центре проволоки (Рис 2).

а 6

Рис. 2. Типы микроструктур, формирующихся в процессе РКУ протяжки в центральной области проволоки из стали марки 10: а - фрагментированные зерна феррита (темнопольное изображение; х 37000); б - УМЗ структура (светлопольное изображение и электронограмма; х 30000)

Как видно из рисунка, в центре сердечника наблюдаются фрагментированные зерна феррита (размер фрагментов 300-360 нм), т.е происходит образование субграниц, сопровождающееся разориентацией микрообъемов в пределах одного зерна (Рис.2 а). Вместе с тем наблюдаются области с множеством ультрамелких зерен феррита, имеющих большеугловые границы и ориентированных произвольным образом. Указанные границы являются нерав-

новесными - они изогнуты и имеют сложную дислокационную структуру. В соответствии с литературными данными образование такого вида границ, способных на сдвиг, инициирует возникновение специфичного механизма пластической деформации (зернограничное проскальзывание) и, как следствие, повышение пластических свойств материала. Электронограммы аналогичных участков, полученные методом микродифрации электронов, представляют собой множество рефлексов, расположенных по концентрическим окружностям, т. е. являются практически кольцевыми (Рис.2 б).

В ходе исследования образцов, полученных традиционным волочением с суммарным относительным обжатием более 60%, показано, что в отличие от РКУ протяжки при волочении образуются лишь субзеренная структура с ячейками размером порядка 1,25 мкм, окруженными стенками из дислокаций (Рис. 3). Электронограмма состоит из комбинации ярких пятен, что характерно для электронограмм от монокристалла. Формирование такого типа субзе-ренных структур не может обеспечить достижение высокой прочности при сохранении пластичности материала.

Рис. 3. Структура проволоки из стали марки 10 после волочения с суммарным относительным обжатием более 60% (светлопольное изображение и электронограмма; х 50000)

Представленная на рисунке 2 б структура сравнима со структурой стали марки 20, полученной четырехкратным РКУП с предварительным улучшением в условиях ГОУ ВПО «УГАТУ» (г. Уфа) при температуре 400°С. Сравнительный анализ значений микротвердости образцов из УМЗ сталей марки 10 и марки 20, полученных РКУ протяжкой и РКУП соответственно показал, что микротвердость поверхности проволоки из стали марки 10

. гг поверхности „ _ „-. -

(Ну = ЗОООМПа) существенно превышает соответствующие зна-

чения, полученные для стали марки 20 (Ну "МР'~ = 2500МПа). Рекордно

высокий уровень твердости на поверхности образцов, полученных РКУ протяжкой, подтверждает закономерность значительного упрочнения материа-

лов при переходе в УМЗ состояние и объясняется особенностями сформированного волокнистого слоя.

Посредством исследования распределения микротвердости по сечению образцов, полученных РКУ протяжкой, подтверждена неоднородность структуры, сформированной в поперечном сечении проволоки, и закономерность преимущественного упрочнения ее поверхности. Максимальный прирост микротвердости поверхности стальной проволоки относительно центральной области составляет более 1000 МПа (для образца диаметром 5,0 мм, подвергнутого РКУ протяжке за 10 проходов).

Исследованы реологические свойства проволоки из традиционной и УМЗ низкоуглеродистой стали, полученной в процессе РКУ протяжки. Описана методика проведения пластометрических испытаний.

Построены кривые деформационного упрочнения стали марки 10, находящейся в исходном и УМЗ состояниях. В ходе сравнительного анализа значений сопротивления деформации показано, что в зависимости от степени деформации формирование УМЗ структуры позволило повысить значения сопротивление деформации в диапазоне от 5 до 35%. По сравнению с крупнозернистым аналогом максимальное значение прироста сопротивления деформации УМЗ заготовок достигает значения 170МПа и наблюдается при степени деформации порядка 10%. При переходе в УМЗ состояние пластические свойства стали сохраняются и предопределяют возможность обработки проволоки волочением (максимальная степень деформации материала при осадке образцов с традиционной и УМЗ структурой составляет 65%).

800

Я

| 700

1 600 я

I 500

О

5 400

и

| 300

4

5 200

0

1 100

и

о

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Относительная деформация, %

д Сталь с УМЗ структурой • Крупнозрнистая сталь

Рис. 4. Исследование влияния процесса РКУ протяжки на реологические свойства низкоуглеродистой стали марки 10

& & л . М л

д ■ Д в 1 д 1 лй л 1 ■ ■

1 ■ ■

■

■

м

Аппроксимации полей экспериментальных данных полиномом 4-го порядка получены феноменологические уравнения состояния крупно- и УМЗ низкоуглеродистой сталей марки 10, отражающие характер и степень изменения прочностных свойств заготовок в процессе обработки давлением:

1. Уравнение состояния крупнозернистой стали марки 10

а, =0,004г4+0,19£3-5,5&г2+84,7б£ +99, Л2 =0,98 (1)

2. Уравнение состояния УМЗ стали марки 10

сг, = 0,0005г?4 + 0,007s3 - 3,64s2 - 69,84s + 256, R2 = 0,93 (2)

где Cs - истинное сопротивление деформации, МПа;

S - относительная степень деформации, %

Уравнения (1) и (2) могут быть использованы при проектировании режимов деформирования заготовок и прогнозировании свойств конечной металлопродукции, полученной, в том числе, с использованием УМЗ сталей.

Доказана возможность и эффективность использования РКУ протяжки для значительной модификации структуры и управления свойствами стале-медной проволоки. Показано, что совмещение многократной (до 8 раз) РКУ протяжки с волочением проволоки на меньший диаметр (с 4,2 мм до 3,7 мм) сопровождается значительными структурными изменениями и позволяет добиться следующих наиболее важных результатов:

1. Прирост значений микротвердости - до 45% для поверхности и до 10% для центральной области. Сравнение значений микротвердости сердечника разного диаметра d (d = 3,7 мм и d = 3,2 мм) показало, что упрочнение, обусловленное формированием УМЗ структуры материала, значительно превышает деформационное упрочнение, сопровождающее традиционное волочение на меньший диаметр без предварительной РКУ протяжки.

2. Повышение показателей пластичности с 17 до 19 перегибов (для проволоки, подвергнутой волочению с предварительной РКУ протяжкой 8 циклов).

3. Сохранение электропроводящих свойств проволоки - прирост значений электросопротивления, обусловленный предварительной РКУ протяжкой не превышает 4,5% (полученные значения удовлетворяют требованиям ГОСТ 3822-79).

4. Качественное соединение компонентов проволоки, обеспечивающее целостность меди при действии на проводник знакопеременных напряжений.

Третья глава посвящена математическому моделированию процесса РКУ протяжки проволоки в среде Deform-3D (лицензия: Machine 38808).

Установлена взаимосвязь варьируемых и зависимых геометрических показателей инструмента, предназначенного для РКУ протяжки (Рис.5):

- диаметр горизонтального канала инструмента О,, мм;

- диаметр наклонного канала инструмента В2, мм;

- угол пересечения каналов инструмента Ф=(180°-а), град.

- радиус пластин, образующих инструмент 11п, мм;

- толщина пластины, образующей горизонтальный канал Ьвх, мм;

- толщина пластины, образующей наклонный канал Ьвых, мм;

- радиусы скруглений кромок каналов г, мм;

- длина оси поперечного сечения выходного канала (эллипс) Н, мм.

г

Рис. 5. Принципиальная схема инструмента для РКУ протяжки

В зависимости от соотношения диаметров пересекающихся каналов и их взаимного расположения разработаны 3 варианта конструкции (Рис.6):

- диаметр наклонного канала инструмента' изменяется в зависимости от диаметра входного отверстия;

- диаметры каналов равны между собой. Пересечение каналов и образование очага деформации достигается смещением осей их симметрии;

- диаметры каналов равны между собой. Образование очага деформации достигается совмещением осей их симметрии. С учетом относительной простоты изготовления и минимального уровня энергосиловых затрат, сопровождающих процесс деформации, аналогичная конструкция использовалась при проведении теоретико-экспериментальных исследований.

II

x

О

•а

X

X

Da

Di = DÎ

a

б

в

Рис. 6. Возможный вид сопряжения каналов, пересекающихся под углом 120°: конструкция 1 ( £), = JDj Xcos (a), H = D^ ),

6-хон:труищя2 (I},= DlsH = Д/соз(а), d = 0,5 X (Я - );

Е — конструкция 3 ( -Dj = -С^, H = -Dj /cos (а),)

С использованием прикладных программ Microsoft Excel разработана методика автоматического расчета и построения проектировочных схем, учитывающих основные геометрические параметры инструмента, предназначенного для РКУ протяжки сталемедной проволоки разных диаметров.

Предложена и научно обоснована методика критериальной оценки результативности процесса РКУ протяжки. Исходя из предназначения и физической сущности РКУ протяжки, предполагающей одновременный знакопеременный изгиб и одноосное растяжение при неизменности геометрических размеров проволоки, разработан комплекс критериев, которые можно разделить на две группы (Рис. 7):

1. Критерий, обеспечивающий технологическую стабильность РКУ протяжки. Физический смысл критерия заключается в недопустимости превышения значений интенсивности напряжений, возникающих в переднем конце стального сердечника под действием усилия протяжки, величины временного сопротивления материала. Нарушение условия приведет к обрыву переднего конца проволоки.

2. Критерии, обеспечивающие достижение необходимой степени и однородности НДС материала:

2.1. Условие пластичности Губера-Мизеса. В соответствии с критерием РКУ протяжка должна обеспечивать пластическое течение, обусловленное достижением интенсивности напряжений, возникающих при прохождении проволоки через инструмент, предела текучести материала.

2.2. Максимальная равномерность распределения интенсивности напряжений по сечению заготовки. Выполнение критерия обеспечивает однородность формируемой УМЗ структуры и свойств по сечению проволоки.

2.3. Стремление уровня интенсивности деформаций сдвига по сечению проволоки к максимальной величине. Выполнение критерия обеспечивает высокий уровень деформаций сдвига, обуславливающих формирование УМЗ структуры проволоки в процессе РКУ протяжки.

Рис. 7. Критериальная оценка результативности процесса РКУ протяжки

Разработана методика проектирования процесса РКУ протяжки проволоки в программном комплексе БеГогш-ЗО. Моделирование выполнялось в два этапа. На первом этапе для стального сердечника, определяющей механические свойства стапемедной проволоки, выполнен полный факторный эксперимент. В качестве варьируемых параметров и диапазонов их изменяемых значений были приняты данные, полученные при анализе результатов лабораторных экспериментов (табл.1).

Таблица 1

Факторы, используемые при моделировании РКУ протяжки в среде Ре(Ьгт-ЗР _ Значение факторов_

Факторы заполнение инструмента, % угол пересечения каналов, град толщина пластин каналов, мм радиус скруглений кромок каналов, мм

Основной уровень 65 125 7,5 0,4

Интервал варьирования 5 5 2,5 0,2

Верхний уровень (+1) 70 130 10 0,6

Нижний уровень (-1) 60 120 5 0,2

В ходе проведения модельного эксперимента анализировалось НДС проволоки. В соответствии с разработанной методикой для 16 конструкций, отличающихся геометрическими параметрами, выполнялась критериальная оценка эффективности РКУ протяжки, что позволило выбрать инструмент, обеспечивающий стабильность процесса и достижение необходимых интенсивности и равномерности НДС проволоки диаметром 4,7 мм (табл.2).

Необходимость повышения свойств стапемедной проволоки ПБ-0,20 потребовала разработки конструкции, предназначенной для РКУ протяжки биметаллической проволоки меньшего диаметра. Поэтому с использованием результатов критериальной оценки процесса обработки стального сердечника предложена конструкция и выполнено моделирование РКУ протяжки стапемедной проволоки диаметром 1,0 мм. Толщина пластин Ь [мм] рассчитывалась по первой теореме геометрического подобия линейных размеров (табл.2). Вследствие небольших размеров конструкции геометрическое подобие радиусов скруглений кромок каналов г [мм] не соблюдалось.

Таблица 2

Конструктивные параметры инструмента, предназначенного для РКУ _протяжки поволоки разных диаметров_

Параметр Значение параметра

Диаметр проволоки Оп> мм 4,7 1,0

Диаметр горизонтального канала Бь мм 6,7 1,43

Заполнение инструмента проволокой, % 70 70

Угол пересечения каналов Ф, град. 120 120

Толщина пластин Ь, мм 5 1Д

Радиус скруглений кромок каналов г, мм 0,2 0,05

Как показало моделирование, РКУ протяжка сталемедной проволоки проходит без обрыва и обеспечивает достижение высоких значений интенсивности деформаций сдвига Г (до значения Г = 1,2 -для сердечника и Г = 3 -для медной оболочки), обеспечивающих эффективность процесса обработки.

Посредством моделирования процессов волочения и испытания на одноосное растяжение выполнен сравнительный анализ прогнозируемых прочностных свойств сталемедной проволоки с сердечником из традиционной и УМЗ стали марки 10. Реологические свойства материалов задавались с использованием экспериментальных кривых, полученных в ходе пластометри-ческих испытаний. Максимальный прирост прогнозируемых значений временного сопротивления проволоки с УМЗ сердечником достигает 35%. Таким образом, использование УМЗ стали взамен традиционной обеспечивает существенное повышение прочностных свойств проволоки.

Четвертая глава. В результате комплекса теоретико-экспериментальных исследований разработаны технологическая схема и инструмент, предназначенные для производства высокопрочной сталемедной проволоки ПБ-0,20 и адаптированные к условиям ООО-ЗМИ «Профит». В соответствии с предлагаемой схемой процесс четырехкратной РКУ протяжки заготовки внедряется в производственный цикл на стадии тонкого волочения отожженной сталемедной проволоки диаметром 1,0 мм. Положительное влияние предварительной термообработки подтверждено экспериментально (обусловленный РКУ протяжкой прирост значений временного сопротивления отожженного стального сердечника достигает 30%).

С учетом требований к стойкости, теплопроводности и качеству поверхности инструментов, к применению рекомендованы вольфрамокобальто-вые твердые сплавы, соответствующие требованиям ГОСТ 3882-74.

Предложена альтернативная конструкция высокотехнологичного инструмента, используемого в составе традиционного волочильного оборудования и обеспечивающего непрерывность процесса РКУ протяжки проволоки. Выбор вида конструкции определяется геометрическими размерами обрабатываемой проволоки и особенностями волочильного оборудования, в составе которого используется инструмент.

В ходе предварительных экспериментальных исследований подтверждена эффективность предлагаемых технологических режимов и инструмента деформационной обработки. Растровый электронно-микроскопический анализ показал, что РКУ протяжка сталемедной проволоки вызывает значительные изменения как на поверхности, так и в центральной области образцов. Структура центральной области состоит из сильноизогнутых и волнообразных зерен феррита размером от 200 до 430 нм, а также ультрамелких карбидных частиц размером до 60 нм. Среднее значение микротвердости в центре проволоки повышаются с 2090 до 2870 МПа.

В условиях ООО «ЗМИ-Профит» выполнена опытно-промышленная апробация предлагаемой технологической схемой производства высокопроч-

ной сталемедной проволоки ПБ-0,20. Первоначально при апробации РКУ протяжки в производственных условиях отмечена обрывность проволоки и предприняты следующие меры:

1. Усовершенствована конструкция технологического инструмента, предназначенного для РКУ протяжки: кромки горизонтального и наклонного деформирующих каналов закруглены.

2. Скорректирован технологический маршрут обработки, в соответствии которым РКУ протяжка внедряется в производственный цикл на стадии тонкого волочения отожженной сталемедной проволоки диаметром 1,2 мм. Таким образом, РКУ протяжке подвергается предварительно наклепанная сталемедная проволока диаметром 1,0 мм, обладающая уровнем прочностных свойств достаточным для дальнейшей деформационной обработки.

Использование усовершенствованной конструкции и скорректированного маршрута обработки позволило изготовить опытную партию проволоки ПБ-0,20 с сердечником из УМЗ низкоуглеродистой стали. Посредством независимых испытаний, выполненных в условиях заводской лаборатории ООО «ЗМИ-Профит», подтверждено, что временное сопротивление образцов полученной проволоки принимает значение 1370 МПа; электрическое сопротивление - 1,64 Ом/м число скручиваний на 360° - 20 раз, навивание на собственный диаметр - удовлетворительно.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе комплексного анализа особенностей существующих деформационных способов формирования УМЗ структуры, а также с учетом перспективных направлений их развития предложен и научно обоснован непрерывный способ равноканальной угловой свободной протяжки (РКУ протяжка) сталемедной проволоки.

2. В ходе комплекса экспериментальных исследований влияния РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение механических свойств длинномерных изделий доказана принципиальная возможность и эффективность использования предлагаемого непрерывного способа для формирования УМЗ структуры и повышения прочностных свойств сталемедной проволоки.

3. Посредством дифракционного электронно-микроскопического анализа и исследования распределения микротвердости по сечению стальной проволоки диаметром 5,0 мм, подвергнутой 10-ти циклам РКУ протяжки, выявлены неоднородность структуры в поперечном сечении проволоки и закономерность преимущественного упрочнения ее поверхности (прирост микротвердости поверхности проволоки относительно центральной области составляет более 1000 МПа).

4. Посредством аппроксимации данных пластометрических исследований получены феноменологические уравнения состояния традиционной и УМЗ стали марки 10, отражающие характер и степень изменения прочностных свойств заготовок в процессе обработки давлением.

5. С использованием прикладных программ Microsoft Excel разработана методика автоматического расчета и построения проектировочных схем, учитывающих основные геометрические параметры инструмента, предназначенного для РКУ протяжки сталемедной проволоки разных диаметров

6. Предложена методика критериальной оценки эффективности процесса РКУ протяжки, основанная на комплексном анализе технологической стабильности, формализуемой отношением значений временного сопротивления к интенсивности напряжений на выходе из инструмента, а также критериев достижения необходимой степени и однородности НДС материала в очагах деформации, формализуемых соблюдением условия пластичности Губера-Мизеса, снижением градиента интенсивности напряжений, действующих на поверхности и в центре проволоки, стремлением интенсивности деформации сдвига к максимальной величине.

7. На основе анализа результатов моделирования процесса РКУ протяжки стальной проволоки в программном комплексе Deform-3D разработана конструкция технологического инструмента, обеспечивающего непрерывность и эффективность процесса РКУ протяжки стальной проволоки диаметром 4,7 мм и сталемедной проволоки лиаметром 1,0 мм.

8. Разработана и апробирована в условиях ООО «ЗМИ-Профит» технологическая схема производства ультрамелкозернистой сталемедной проволоки ПБ-0,20 с сердечником из УМЗ низкоуглеродистой стали, основанная на интеграции способа РКУ протяжки в процессы волочения и адаптированная к условиям предприятий метизной отрасли. Физико-механические свойства полученной проволоки соответствуют требованиям ТУ 14-4-691-75, в том числе: временное сопротивление композиции принимает значение 1370 МПа; электрическое сопротивление - 1,64 Ом/м; число скручиваний на 360° -20 раз, навивание на собственный диаметр - удовлетворительно.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1. Емалеева Д.Г. Повышение уровня механических свойств стальной проволоки формированием наноструктуры поверхностного слоя. Инновации молодых учёных: Сборник докладов 65-ой научно-технической конференции. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. С. 36-42.

2. Исследование формирования субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя стальной проволоки с целью повышения уровня ее механических свойств / Г.С. Гун, М.В. Чукин, Д.Г. Емалеева и [др.]. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. № 3. С. 8486 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК РФ).

3. Емалеева Д.Г., Чукин М.В. Влияние термической обработки на эволюцию структуры и свойств стальной проволоки в процессе РКУПротяжки. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. №2. С. 70 - 71 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК РФ),

4. Гун Г.С., Чукин М.В., Емалеева Д.Г. Формирование субмикрокри-

сталлической структуры поверхностного слоя стальной проволоки с целью повышения уровня её механических свойств. Производство конкурентоспособных метизов. Сб. науч. тр.: под ред. А.Д. Носова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. Вып.2 . С. 103 - 108.

5. Increase of Mechanical Properties of Steel Wire by Formation of Submi-crocrystaliine Structure of Surface Coating in the Process of Equal Channel Angular Drawing / D.G. Emaleeva, Gun G.C., Chukin M.V. Abstracts of International Symposium "Bulk Nanostructured Materials: from Fundamentals to Innovations". International Scientific Issue. Ufa. 2007. P. 134-135.

6. Формирование субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя стальной проволоки методом РКУПротяжки / Г.С. Гун, М.В. Чукин, Д.Г. Емалеева и [др.]. Труды седьмого конгресса прокатчиков. Т.1. М.: Чер-метинформация, 2007. С. 364-368.

7. Ефимова Ю.Ю., Емалеева Д.Г., Ситникова М.И. Формирование структуры и свойств сталемедной композиции в процессе равноканальной угловой протяжки. Материалы VIII Международной научно-технической Уральская школы-семинара металловедов-молодых ученых. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2007. С. 43-46.

8. Формирование субмикрокристаллической структуры и свойств сталемедной проволоки в процессе равноканальной угловой протяжки / Ю.Ю. Ефимова, Д.Г. Емалеева, А.В. Мохнаткин и [др.]. Межрегион, сб. науч. тр.: под ред. В.М. Колокольцева. Вып. 7. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. С. 60-64.

9. Increase of Mechanical Properties of Steel Wire by Formation of Submicro-crystalline Structure of Surface Coating in the Process of Equal Channel Angular Drawing / D.G. Emaleeva, Gun G.C., Chukin M.V. Научно-технические ведомости. СПб: ГОУ ВПО «СПбГПУ», 2007. С. 16-20.

Ю.Исследование влияния схем наноструктурирования на реологические свойства низкоуглеродистых сталей / М.П. Барышников, Д.Г. Емалеева, А.В. Мохнаткин и [др.]. Моделирование и развитие процессов ОМД. Сб. науч. тр.: под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 247-252.

11. Критериальная оценка эффективности процесса РКУ протяжки при моделировании в среде Deform-3D ! М.П. Барышников, Д.Г. Емалеева, А.С. Кузнецова и [др.]. Моделирование и развитие процессов ОМД: Сб. науч. тр.: под ред. В.М. Салганика. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 253-259.

12. Исследование структуры и свойств стального сердечника с целью повышения качества сталемедной катанки в технологии твердофазного соединения / М.В. Чукин, Н.В. Копцева, Д.Г. Емалеева и [др.]. Фазовые и структурные превращения в сталях: сб. науч. тр., Вып. 5 / Под ред. В.Н. Урцева - Магнитогорск, 2008. С. 533-541.

13. Чукин М.В. Копцева Н.В. Емалеева Д.Г. Исследование структуры и состояния поверхности медной ленты с целью повышения качества стале-

медной катанки в технологии твердофазного соединения. Моделирование и развитие процессов ОМД. Сб. науч. тр.: под ред. В.М. Салганика. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. С. 215-222.

14. Ефимова Ю.Ю., Емалеева Д.Г., Михайлова Е.А. Влияние процессов термической обработки сталей 20 и 45 на эволюцию структуры и свойств в процессе равноканального углового прессования. Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых. Ч. 2. Новосибирск: НГТУ, 2007. С. 150-152.

15. Влияние термической обработки конструкционных углеродистых сталей на эволюцию структуры и свойств в процессе наноструктурирования и последующей пластической деформации / М.В. Чукин, Н.В. Копцева, Д.Г. Емалеева и [др.]. Материалы XIX Уральской школы металловедов-термистов, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.Д. Садовского. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2008. С. 47-48.

16. Эволюция структуры и свойств стапемедной биметаллической проволоки в процессе равноканальной угловой свободной протяжки / Н.В. Копцева, Ю.Ю. Ефимова, Д.Г. Емалеева и [др.]. Материаловедение и термическая обработка металлов. Междунар. сб. науч. тр.: под ред. А.Н. Емелюшина и Е.В. Петроченко. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С. 143-146.

17. Чукин М.В., Емалеева Д.Г. Разработка непрерывного способа и инструмента интенсивной пластической деформации при производстве высокопрочной сталемедной проволоки. Тезисы Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. М.:, 2009. С. 395 -396.

Подписано в печать 26.11.2009. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ 838.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛЕМЕДНОЙ ПРОВОЛОКИ ПРИМЕНЕНИЕМ ОБЪЕМНЫХ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

1.1 Анализ современных способов производства и повышения уровня механических свойств высокопрочной сталемедной проволоки.

1.2. Анализ существующих способов получения объемных ультрамелкозернистых материалов.

1.3. Теоретические закономерности процессов пластического структурообразования, обеспечивающих формирование ультрамелкозернистой структуры объемных материалов.

1.4. Выводы, цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССА

РКУ ПРОТЯЖКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛЕМЕДНОЙ

ПРОВОЛОКИ.

2.1. Разработка непрерывной деформационной схемы формирования

УМЗ структуры проволоки.

2.2. Исследование влияния РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение механических свойств сердечника сталемедной проволоки.

2.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.2.2.Исследование процессов структурообразования, обусловленных

РКУ протяжкой сердечника сталемедной проволоки.

2.3 .Исследование влияния РКУ протяжки на реологические свойства сердечника сталемедной проволоки.

2.3.1 Методика проведения пластометрических исследований.

2.3.2 Исследование реологических свойств стали марки 10, находящейся в исходном крупнозернистом состоянии.

2.3.3.Исследование влияния процесса РКУ протяжки на реологические свойства стали марки 10.

2.4. Исследование возможности применения РКУ протяжки в условиях массового производства высокопрочной сталемедной проволоки.

2.4.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.4.2. Исследование влияния РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение свойств сталемедной проволоки.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РКУ ПРОТЯЖКИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ DEFORM-3D.

3.1.Установление взаимосвязи варьируемых и зависимых геометрических показателей инструмента для РКУ протяжки.

3.2. Критериальная оценка результативности процесса РКУ протяжки стального сердечника при моделировании в программном комплексе

Deform-3D.

3.2.1. Выбор и обоснование критериев результативности процесса

РКУ протяжки.

3.2.1.1. Критерий, обеспечивающий технологическую стабильность процесса РКУ протяжки.

3.2.1.2. Критерии, обеспечивающие достижение необходимой степени и однородности НДС материала. 783.2.2. Методика проектирования процесса РКУ протяжки стальной проволоки в программном комплексе Deform-3D.

3.2.3. Критериальная оценка результативности процесса РКУ протяжки стального сердечника при моделировании в программном комплексе Deform-3D.

3.3. Моделирование процесса РКУ протяжки сталемедной проволоки в программном комплексе Deform-3D.

3.3.1. Методика проектирования процесса РКУ протяжки сталемедной проволоки в программном комплексе Deform-3D.

3.3.2. Моделирование процесса РКУ протяжки сталемедной проволоки проволоки в программном комплексе Deform-3D.

3.4. Исследование возможности применения УМЗ стали для повышения уровня прочностных свойств сталемедной проволоки.

3.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ.

4.1. Разработка конструкции и выбор материала инструмента, предназначенного для РКУ протяжки проволоки.

4.2. Разработка технологии непрерывного деформационного получения УМЗ структуры стального сердечника при производстве сталемедной проволоки ПБ-0,20.

4.3. Отработка технологических режимов и инструмента для непрерывного деформационного получения УМЗ структуры стального сердечника сталемедной проволоки ПБ-0,20.

4.4. Эффективность внедрения разработанных технологических решений и технических средств условиях ООО «ЗМИ-Профит».

Стабильное функционирование и развитие многих отраслей отечественной промышленности требует расширения сортамента композиционных материалов, в частности, биметаллической сталемедной проволоки. При этом на первый план встает задача повышения прочностных свойств сталемедной продукции, решение которой продиктовано непрерывно возрастающими требованиями железнодорожного транспорта и оборонного комплекса России.

Несмотря на прогрессивность используемых технологий твердофазного соединения элементов композиции, повышение прочностных свойств сталемедной проволоки с использованием углеродистых марок сталей и патентиро-вания биметаллической заготовки невозможно в силу ряда технологических особенностей. К данным ограничениям можно отнести: снижение адгезионной прочности компонентов; охрупчивание проволоки в процессе «осветления» при прохождении ее в горячем состоянии через спиртовой раствор; образование химических соединений на поверхности медной оболочки в процессе патенти-рования и снижение результативности данного процесса из-за ухудшения теплообмена сердечника с расплавом охлаждающей среды, а также снижение экономической эффективности производства за счет использования более дорогих марок сталей.

Одно из наиболее перспективных направлений повышения прочностных и пластических свойств сталей - формирование ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры в материалах деформационными способами. Однако, несмотря на многочисленные разработки, современные способы обладают рядом существенных. ограничений в аспекте непрерывности и производительности технологических схем:

Таким образом, разработка новых, научно обоснованных технологиче-' ских и технических мероприятий, адаптированных к условиям полномасштабного метизного производства и позволяющих получать высокие механические свойства стапемедной проволоки, является важной и актуальной задачей для экономики РФ.

Настоящая работа выполнялась в рамках ряда программ, финансируемых из средств федерального бюджета, что подтверждает актуальность и высокую научно-техническую значимость развиваемого направления, в том числе:

• «Создание научных основ технологий получения наноструктурных стальных проволок для производства высокопрочных канатов и биметаллической сталемедной продукции высокого качества» - Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

• «Разработка методов получения объемных металлических наноструктурных материалов для инновационного применения» - Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

• Всероссийский конкурс по Программе «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса («У.М.Н.И.К.»)».

• «Создание научных основ эволюции структуры и свойств наноструктурных конструкционных сталей в процессе обработки давлением» - Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)».

• «Развитие методов деформационного наноструктурирования для получения конструкционной стальной проволоки с уникальным комплексом механических свойств» - Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».

Таким образом, целью работы является разработка непрерывной деформационной схемы и инструмента для' ее реализации, позволяющих формировать УМЗ структуру стального сердечника для гарантированного достижения высоких прочностных свойств сталемедной продукции. Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие основные задачи:

1. Исследование эволюции структуры и свойств стального сердечника и сталемедной проволоки в процессе пластической деформации непрерывным способом равноканальной угловой свободной протяжки (РКУ протяжка).

2. Математическое моделирование процесса РКУ протяжки проволоки в среде Deform-3D и критериальная оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) материала для разработки конструкции инструмента, обеспечивающего максимальную эффективность процесса обработки.

3. Разработка технологической схемы производства ультрамелкозернистой высокопрочной сталемедной проволоки диаметром 0,20 мм (ПБ-0,20), основанной на интеграции непрерывного способа РКУ протяжки в процессы волочения и адаптированной к условиям отечественных предприятий метизной отрасли. Промышленная апробация разработанных технологических решений и технических средств.

3.5. Выводы по главе

1. С использованием прикладных программ Microsoft Excel разработана методика автоматического расчета и построения проектировочных схем, учитывающих основные геометрические параметры инструмента, предназначенного для РКУ протяжки сталемедной проволоки разных диаметров.

2. В зависимости от соотношения диаметров каналов инструмента и их взаимного расположения разработаны 3 варианта конструкции, предназначенной для РКУ протяжки (в том числе проволоки малого диметра). А именно:

- диаметр наклонного канала инструмента изменяется в зависимости от диаметра входного отверстия;

- диаметры входного и выходного каналов равны между собой. Пересечение каналов и образование очага деформации достигается смещением осей их симметрии друг относительно друга на некоторую величину;

-диаметры входного и выходного каналов инструмента равны между собой. Пересечение каналов и образование очага деформации достигается совмещением осей их симметрии друг с другом.

3. С использованием принципов планирования полного факторного эксперимента проведено моделирование процесса РКУ протяжки стальной проволоки в программном комплексе Deform-3D. Исследовано НДС обрабатываемого материала в зависимости от следующих параметров: степень заполнения инструмента протягиваемой заготовкой; угол пересечения каналов инструмента; толщина пластин, образующих инструмент; радиус скруглений кромок каналов.

4. Предложена методика критериальной оценки результативности процесса РКУ протяжки, основанная на комплексном анализе технологической стабильности, формализуемой отношением значений временного сопротивления к интенсивности напряжений на выходе из инструмента, а также критериев достижения необходимой степени и однородности НДС материала в очагах деформации, формализуемых соблюдением условия пластичности Губера-Мизеса, снижением градиента интенсивности напряжений, действующих на поверхности и в центре проволоки, стремлением интенсивности деформации сдвига к максимальной величине.

5. На основе анализа результатов моделирования процесса РКУ протяжки стальной проволоки в программном комплексе Deform-3D разработана конструкция технологического инструмента, обеспечивающего непрерывность и эффективность процесса РКУ протяжки стальной проволоки диаметром 4,7 мм и сталемедной проволоки лиаметром 1,0 мм.

6. Посредством моделирования процесса волочения и испытания на одноосное растяжение биметаллической заготовки в программном комплексе Deform-3D выполнен сравнительный анализ прогнозируемых прочностных свойств сталемедной проволоки с сердечником из традиционной и УМЗ стали марки 10. Показано, что использование УМЗ стали целесообразно и может обеспечить существенное (до 35%) повышение прочностных свойств сталемедной проволоки при сохранении марочного состава материалов композиции.

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

По результатам проведенных исследований была разработана технологическая схема производства сталемедной проволоки ПБ-0,20 с сердечником из УМЗ низкоуглеродистой стали, основанная на интеграции способа РКУ протяжки в процессы волочения и адаптированная к условиям предприятий метизной отрасли.

В настоящем разделе диссертационной работы представлены конструкции технологического инструмента, предназначенного для реализации РКУ протяжки проволоки разных диаметров, особенности технологических режимов получения высокопрочной сталемедной проволоки ПБ-0,20, а также основные результаты внедрения разработанных технологических решений и технических средств в условиях ООО «ЗМИ-Профит» (г. Магнитогорск).

4.1. Разработка конструкции и выбор материала инструмента, предназначенного для РКУ протяжки проволоки

Одним из главных результатов исследования является разработка высокотехнологичного инструмента, используемого в составе традиционного волочильного оборудования и обеспечивающего непрерывность процесса обработки проволоки способом РКУ протяжки.

Для реализации РКУ протяжки проволоки предлагается использовать специально разработанный инструмент, конструкция которого подлежит защите охранным документом (рис. 4.1). Устройство работает следующим образом: в приёмный канал 4 помещают заострённую заготовку и, далее, перемещают её по промежуточному 5 и выходному 6 каналам к барабану волочильного стана. При деформировании заготовка дважды изменяет направление течения на угол <р и извлекается из выходного канала. При изменении направления течения осуществляется сдвиговая деформация, обуславливающая упрочнение материала заготовки. Для формирования равномерной УМЗ структуры материала деформирование осуществляется неоднократно, после чего заготовка подвергается волочению по традиционному маршруту, обеспечивающему получение проволоки заданного диаметра.

Рис. 4.1. Конструкция технологического инструмента, предназначенного для РКУ протяжки проволоки

Как видно из рисунка, матрица состоит из приёмной 1, промежуточной 2 и выходной 3 частей, в которых выполнены приемный 4, промежуточный 5 и выходной 6 каналы. Ось симметрии 7 приёмного канала и ось симметрии 8 выходного канала выполнены параллельно друг другу и разнесены на расстояние K=(0,5.1,5)L, где L - расстояние между стенками приёмного канала. Внутренний угол ср составляет 90. 120°. Контактирующие плоские поверхности 10 разъёма промежуточной части 2 выполнены параллельными друг другу, углы а между плоскими поверхностями разъёма 10 и осями симметрии 7, 8 и 9 приёмного, выходного и промежуточного каналов выполнены равными между собой. Во всех трёх частях выполнены отверстия под чистовые крепёжные элементы 11, при этом оси отверстий 12 под чистовые крепёжные элементы выполнены перпендикулярно плоским поверхностям разъёма 10. В приёмной и выходной частях в отверстиях под крепёжные элементы выполнены резьбовые участки, а приёмная, промежуточная и выходная части жёстко соединены чистовыми крепёжными элементами.

Три пересекающихся канала, геометрически подобные в поперечном сечении имеют форму: окружности. Предложенное устройство является простым по конструкции, а за счёт того, что матрица выполняется составной, значительно упрощается процесс её изготовления.

Для реализации РКУ протяжки тонкой проволоки, использование предложенной конструкции крайне затруднительно вследствие малых геометрических размеров частей инструмента. В связи с этим, разработана альтернативная конструкция, представляющая собой так называемую сборную волоку. Сконструированная волока состоит из следующих основных частей, свободно вставляемых в зажимную втулку 1 (рис. 4.2.):

- вкладыш с наклонным каналом, поперечное сечение которого (эллипс) определяется длиной малой оси и соответствует диаметру сверла D] [мм], используемого при изготовлении инструмента. Размер большой оси эллипса Н = D,/cos(180°- Ф), [мм] определяется углом пересечения каналов инструмента

Ф [град]. Данная область образует выходную зону инструмента 2.

- вкладыш с горизонтальным каналом диаметром Dj, [мм]. Данная область образует промежуточный канал инструмента 3;

- волока с каналом стандартного профиля и диаметром калибрующей зоны, соответствующим диаметру обрабатываемой проволоки Dn> [мм]. Данная область образует приемный канал инструмента 4;

Чтобы исключить возможный прорыв смазки между двумя вкладышами устанавливается шайба 5. Для предупреждения скалывания кромки волоки при сильном сжатии накидной гайкой также может использоваться шайба. Втулка с вкладышами плотно прижимается накидной гайкой 6.

Рис. 4.2. Конструкция технологического инструмента, предназначенного для

РКУ протяжки тонкой проволоки

Устройство работает следующим образом: в волоку с каналом стандартного профиля 4 помещают заострённую заготовку и, далее, перемещают её по промежуточному 3 и выходному 2 каналам к барабану волочильного стана. Заготовка дважды изменяет направление течения и извлекается из инструмента. При изменении направления течения осуществляется сдвиговая деформация, обуславливающая упрочнение материала заготовки. Для равномерного упрочнения материала по всему объему деформирование осуществляется неоднократно, после чего заготовка подвергается волочению по традиционному маршруту, обеспечивающему получение проволоки заданного диаметра.

В сравнении с традиционными, разработанная конструкция обладает рядом преимуществ, присущих сборным волокам [131]:

- сильное радиальное сжатие вкладышей в корпусе исключает их растрескивание в процессе работы;

- за счет сильного осевого сжатия вкладышей между ними достигается герметичность;

- обеспечивается соосность частей инструмента в результате применения шлифованных по наружному диаметру вкладышей и радиального их сжатия в одной цилиндрической поверхности зажимной втулки;

Использование предлагаемой оснастки в составе традиционного волочильного оборудования обеспечит высокую технологичность и эффективность процесса обработки тонкой проволоки способом РКУ протяжки.

При изготовлении инструмента рекомендуется применять материал, обладающий высокой твердостью, износо- и антикоррозионной стойкостью, шлифуемостью, полируемостью и теплопроводностью. Кроме того, на материал не должна налипать обрабатываемая заготовка [10]. Указанными свойствами в полной мере обладают металлокерамические твердые сплавы. Выбор данного материала обусловлен многочисленными преимуществами твердых сплавов перед другими инструментальными материалами, а именно:

- высокий уровень теплопроводности, обеспечивающей отвод тепла из очага деформации, выделяющегося в процессе обработки металлов давлением; способность при повышенных температурах сохранять высокую твердость, определяющую прочность и износостойкость инструмента при его эксплуатации;

- устойчивость к воздействию агрессивных сред, какими являются технологические смазки и смазочно-охлаждающие жидкости;

- хорошая полируемость, обеспечивающая качественную поверхность рабочих каналов инструмента, снижение коэффициента внешнего трения и, как следствие, высокое качество поверхности деформируемой проволоки.

Таким образом, в качестве материала инструмента могут быть использованы вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК), соответствующие требованиям ГОСТ 3882-74 «Сплавы твердые металлокерамические. Марки» [132]. Свойства некоторых металлокерамических твердых сплавов вольфрамовой группы представлены в табл. 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате решения задач по разработке непрерывной деформационной схемы и инструмента для ее реализации, позволяющих формировать УМЗ структуру стального сердечника для гарантированного достижения высоких прочностных свойств сталемедной продукции, можно сделать следующие основные выводы:

1. На основе комплексного анализа особенностей существующих деформационных способов формирования УМЗ структуры, а также с учетом перспективных направлений их развития предложен и научно обоснован непрерывный способ равноканальной угловой свободной протяжки (РКУ протяжка) сталемедной проволоки.

2. В ходе комплекса экспериментальных исследований влияния РКУ протяжки на эволюцию структуры и изменение механических свойств длинномерных изделий доказана принципиальная возможность и эффективность использования предлагаемого непрерывного способа для формирования УМЗ структуры и повышения прочностных свойств сталемедной проволоки.

3. Посредством дифракционного электронно-микроскопического анализа и исследования распределения микротвердости по сечению стальной проволоки диаметром 5,0 мм, подвергнутой 10-ти циклам РКУ протяжки, выявлены неоднородность структуры в поперечном сечении проволоки и закономерность преимущественного упрочнения ее поверхности (прирост микротвердости поверхности проволоки относительно центральной области составляет более 1000 МПа).

4. Посредством аппроксимации данных пластометрических исследований получены феноменологические уравнения состояния традиционной и УМЗ стали марки 10, отражающие характер и степень изменения прочностных свойств заготовок в процессе обработки давлением.

5. С использованием прикладных программ Microsoft Excel разработана методика автоматического расчета и построения проектировочных схем, учитывающих основные геометрические параметры инструмента, предназначенного для РКУ протяжки сталемедной проволоки разных диаметров

6. Предложена методика критериальной оценки результативности процесса РКУ протяжки, основанная на комплексном анализе технологической стабильности, формализуемой отношением значений временного сопротивления к интенсивности напряжений на выходе из инструмента, а также критериев достижения необходимой степени и однородности НДС материала в очагах деформации, формализуемых соблюдением условия пластичности Губера-Мизеса, снижением градиента интенсивности напряжений, действующих на поверхности и в центре проволоки, стремлением интенсивности деформации сдвига к максимальной величине.

7. На основе анализа результатов моделирования процесса РКУ протяжки стальной проволоки в программном комплексе Deform-3D разработана конструкция технологического инструмента, обеспечивающего непрерывность и эффективность процесса РКУ протяжки стальной проволоки диаметром 4,7 мм и сталемедной проволоки диаметром 1,0 мм.

8. Разработана и апробирована в условиях ООО «ЗМИ-Профит» технологическая схема производства ультрамелкозернистой сталемедной проволоки ПБ-0,20 с сердечником из УМЗ низкоуглеродистой стали, основанная на интеграции способа РКУ протяжки в процессы волочения и адаптированная к условиям предприятий метизной отрасли. Физико-механические свойства полученной проволоки соответствуют требованиям ТУ 14-4-691-75, в том числе: временное сопротивление композиции принимает значение 1370 МПа; электрическое сопротивление - 1,64 Ом/м; число скручиваний на 360°- 20 раз, навивание на собственный диаметр - удовлетворительно.

1. Вдовин К.Н., Кадошников В.И., Куликова Е.В. Новый способ получения сталемедной проволоки. Теория и технология производства чугуна и стали: Межвуз. сб. науч. тр. Липецк: ЛЭГИ, 2000. С. 232-236.

2. Кобелев А.Г., Потапов И.Н., Кузнецов Е.В. Технология слоистых металлов. М.: Металлургия, 1991. 248 с.

3. Чарухина К.Е., Голованенко С.А., Мастеров В.А. Биметаллические соединения. М.: Металлургия, 1970. 280 с.

4. Проектирование нового способа изготовления сталемедной композиции: Монография / В.И. Кадошников, К.Н. Вдовин, Е.В. Куликова и др. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006.107 с.

5. Бояршинов М.И. Новая технология металлургического способа производства медестальной катанки. Современные достижения прокатного производства: Труды Всесоюзной научно-техн. Конференции. М., 1958. С. 3639.

6. Осинцев В.Г., Ейльман Л.С. Оборудование для производства прутков и проволоки из цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1970. 236 с.

7. Марч Н.Г. Жидкие металлы. М.: Металлургия, 1972. 125 с.

8. Максимова Г.К. Костогрызов И.Д. Нанесение толстых медных покрытий гальваническим способом. Теория и практика процессов обработки композиционных и сплошных материалов: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск, 1990. С. 58 -62.

9. Производство стальной проволоки: Монография. 2-е изд / Б. А. Никофоров, Г.С. Гун, А.Г. Корчунов и др. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2006. 543 с.

10. Гинзбург Jl.А. Биметалл — заменитель цветного металла. М.: Металлургиздат, 1943. 113 с.

11. Пат. №587848. СССР. МКИ В 21С 3/22. Способ изготовления стальной проволоки, плакированной медью / В. Кребль, Ф. Шатс, Г. Сташевский // Б.И. 1978. № 1. С. 195.

12. Пат. № 5087300. США, МКИ 6 В 32 В 31/20. Метод изготовления электропроводного троллейного медного провода со стальной сердцевиной. Опубл. в 1992.

13. Пат. № 4331283. США, МКИ 6 В 23 К 20/04. Способ получения биметаллических прутков.

14. Стеблянко B.JI. Создание технологий получения биметаллической проволоки и покрытий на основе процессов, совмещенных с пластическим деформированием. Дисс. на соискание уч. ст. докт. техн. наук. Магнитогорск, 2000.

15. А.С. № 1759497 СССР. МКИ 6. В 21 С 23/22. Способ получения платинитовой проволоки / Пагиев С.С., Дзуцов К.Г., Дулаев А.К. Опубл. в Б.И. №33. 1992.

16. Новая технология производства биметаллов соединением компонентов при прокатке в калибрах / B.JI. Стеблянко, Г.В. Бухиник, И.В. Ситников и др. Материалы Всесоюзн. науч.- технич. конф.: Челябинск, 1989. 210 с.

17. Андреев А.В. Создание новой комплексной технологии производства сталемедной проволоки на основе непрерывной прокатки-прессования биметаллической заготовки. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Челябинск, 2001. 156 с.

18. Патент № 2135364, РФ, МКИ6 В 32 В 31/12. Способ изготовленияслоистых металлических материалов / Ситников И.В., Щербо Ю.А.// Опубл. в Б .И. № 24, 1999.

19. Патент № 2158641. РФ. МКИ 6 В 21 С 1/00. Способ производства профильных композиционных изделий / Рашников С.Ф., Ситников И.В., Щербо Ю.А., Циулин С.В.// Опубл. в Б.И. № 31, 2000.

20. Патент № 2158665. РФ. МКИ6 В 23 К 9/22. Линия для производства слоистых металлических изделий / Щербо Ю.А., Ситников И.В., Рашников С.Ф. // Опубл. в Б.И. № 31, 2000.

21. Красильников JI.A., Лысенко А.Г. Волочильщик проволоки. Учеб. Пособие для СПТУ.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1987. 320 с.

22. Молотилов Б.В. Нанотехнологии новое направление в прецизионной металлургии. Сталь, 2005. №1. с. 97-100.

23. Структурная чувствительность механических свойств армко железа, подвергнутого равноканальному угловому прессованию / С.А. Фирстов, Ю.П. Подрезов, В.И. Копылов и др. Металлы, 2004. №1. С. 96-103.

24. Косицина И.И., Сагарадзе В.В., Копылов В.И. // ФММ, 1999. Т. 88. № 5, с. 84-89.

25. Korznikov A.V. // Mater Sci. and Eng, 1996. A 206. P.39.

26. Лякишев Н.П. // Вестник РАН, 2003. Т. 73. №5. С. 422-425.

27. Исламгалиев Р.К., Салимоненко Д.А., Шестакова Л.О. // Известия вузов. Цветная металлургия, 1997. № 6. С. 52.

28. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000, 272 с.

29. Валиев Р.З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. М.:ИКЦ «Академкнига», 2007. 398 с.

30. Лякишев Н.П., Бродов А.А., Казакова Т.И. Оценка экономической эффективности использования конструкционных материалов. Сталь, 2006. №5. с.119 -122.

31. Валиев Р.З., Исламгалиев Р.К. // ФММ, 1998. Т. 85. вып. 3. С. 161-166.

32. Komura S., Furukava M., Horita Z. // Mater Sci. Eng., 2001. V.27 (3). P. 99-105.

33. Косицина И.И., Сагарадзе B.B., Копылов В.И., // ФММ, 1999. Т. 88. № 5. с. 84-89.

34. Valiev R.Z., Alexandrov I.V., Love Т.С. Paradox of strength and ductility in metals processed by severe plastic deformation // J.Mater .Res, 2002. 17. p. 5-8.

35. Лякишев Н.П., Алымов М.И. Наноматериалы конструкционного назначения // Российские нанотехнологии, 2006. Том 1. №1. С. 71 -80.

36. Ковнеристый Ю.К. Объемно-аморфизирующиеся металлические сплавы. М.: Наука, 1999. 80 с.

37. Объемноаморфизируемый сплав на основе железа / В.В. Молоканов, М.И. Петржик, Т.Н. Михайлова и др. Металлы, 2000. № 5. С. 112-117.

38. Носкова Н.И., Мулюков P.P. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. Екатеринбург: Уральское отд-ие РАН, 2003. 29 с.

39. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. 224 с.

40. Gleiter Н., Marquardt Р. // Zs. Metallkunde, 1984. № 4. P. 263.

41. Алымов М.И., Мышляев М.М. Физика и химия обработки материалов, 1997. №6. С. 87-91.

42. Красильников Н.А., Рааб Г.И. Физикохимия ультрадисперсных систем: Сб. научн. тр. V Всроссийской конференции. Часть I. Екатеринбург. УрОРАН, 2001. С. 169-172.

43. Валиев Р.З., Мурашкин М.Ю., Рааб Г.И. Новые тенденции в разработке объемных наноструктурных материалов с уникальными свойствами. Фазовые и структурные превращения в сталях: сб. науч. тр., Вып. 5 / Под ред. В.Н. Урцева-Магнитогорск,, 2008. С. 198-226.

44. Кайбышев О.А., Утяшев Ф. 3. Сверхластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов. М.: Наука, 2002.

45. Бриджмен П.В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. М.: ИЛ, 1955. 444 с.

46. Жорин В.А., Шашкин Д.П., Еникопонян Н.С. Доклады АН ССР, 1984. Т.278. С. 144-147.

47. Пластическая деформация твердых тел под давлением / Р.И. Кузнецов, В.И. Быков, В.П. Чернышев и др. Свердловск: ИФМ УНЦРАН, 1982. 158 с.

48. Alexandrov I. V., Dubravina А.А., Kim H.S. // Defect and Diffussion Forum, 2002. V. 208. P. 229.

49. Патент № 2252269. РФ. МПК C21D7/00. Способ улучшения свойств инструментальной стали / Хван А.Д., Хван Д.В., Токарев А.В. и др. // Опубл. 20.05.2005.

50. Патент № 2116155, РФ. МПК B21J5/00. Способ пластического структурообразования высокопрочных материалов / Грешнов В.М., Голубев О.В.// Опубл. 17.11.2001.

51. Патент № 2021064, РФ МПК B21J5/00. Способ обработки осесимметричных заготовок кручением / Мазурский М.И., Еникеев Ф.,У., Коршунов А.А. // Опубл. 15.10.1994.

52. Равноканальное угловое прессование металлических материалов: достижения и направления развития (Тематическая подборка статей под редакцией В.М. Сегала, С.В. Добаткина, Р.З. Валиева). Металлы, 2004. № 1,2.

53. Патент № 2172350. РФ. МПК C21D7/00. Устройство для деформационной обработки заготовок / Утяшев Ф.З., Кайбышев О.А., Валитов В.А. // Опубл. 28.07.2007.

54. Патент № 2356679. РФ. МПК B21J13/02. Устройство для равноканального углового прессования / Половников В.М., Кандаров В.В., Кандаров И.В // Опубл. 27.05.2009.

55. Патент № 2139164, РФ. МПК C21J5/00. Способ деформирования заготовок в пересекающихся каналах / В.Н. Слобода, Р.З. Валиев, Г.И. Рааб и др.//Опубл. 20.10.1999.

56. Патент № 2341346. РФ. МГЖ В21С23/08. Способ деформационной обработки прутков из металлов и сплавов / Иванов A.M., Петрова Н.Д., Валиев Р.З. и др. // Опубл. 20.07.2008.

57. Патент № 2006111305. РФ. МПК В21С23/00. Способ деформационной обработки прутков из металлов и сплавов / Иванов A.M., Петрова Н.Д., Валиев и др. // Опубл. 27.10.2007.

58. Патент № 2283717. РФ. МПК B21J5/0. Способ динамической обработки металлов / Шорохов Е.В., Жгилев И.Н., Валиев Р.З. // Опубл. 20.09.2006.

59. Патент № 2004121363. РФ. МПК С23С26/00. Способ получения износостойкой поверхности у упрочненных материалов / Иванов A.M., Валиев Р.З., Рааб Г.И. // Опубл. 27.01.2006.

60. Патент № 2175685. РФ. МПК C22F1/18. Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок / Валиев Р.З., Столяров В.В., Латыш ВВ.// Опубл. 10.11.2001.

61. Патент № 2285737. РФ. МПК C22F1/18. Способ термомеханической обработки титановых заготовок / Латыш В.В., Салимгареева Г.Х., Семенова И.П. и др.//Опубл. 20.10.2006.

62. Патент № 2251588. РФ. МПК C22F1/18. Способ получения УМЗ титановых заготовок / Колобов Ю.Р., Дударев Е.В., Кашин О.А. и др.// Опубл. 10.05.2005.

63. Патент № 2329108. РФ. МПК В21С23/14. Способ получения ультрамелкозернистых сплавов титан-никель с эффектом памяти формы / Столяров В.В., Валиев Р.З., Рааб Г.И. и др. // Опубл. 10.01.2006.

64. Патент № 2240197. РФ. МПК B21J5/00. Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок / Валиев Р.З., Салимгареев Х.Ш., Рааб Г.И. и др. // Опубл. 20.07.2008.

65. Патент № 2006121779. РФ. МПК В21С23/14. Способ прессования металлов и устройство для его осуществления / Грешнов В.М., Дмитриенв A.M. //Опубл. 27.12.2007.

66. Nishida Y., Arima H., Kim J.C. // Scr. Mater, 2001. V. 45. P. 261.

67. Azushima A., Aoki K. // Mater Sci. Eng, 2002. V. A. 337. P. 45.

68. Raab G.I, Krasilnikov N.A., Valiev R.Z. // Ultrafme Grained Materials III. (Edit. Y.T. Zhu, T.G. Langdon, R.Z.Valiev), 2004. P. 137 142.

69. Патент 2297297. РФ. МПК B21J5/00. Способ обработки заготовок из вольфрама / Валиев Р.З. Рааб Г.И., Салимгареев Х.Ш. и др. // Опубл. 20.04.2007.

70. Segal V.M.: U.S. Patent №. 5400633, 1995.

71. Raab G.I., Valiev R.Z., Kuluasov G.V. Russian Patent №. 2181314, 2002.

72. Патент № 2007143837. РФ. МПК C22F1/00. Способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления / Шибаков В.Г., Гончаров С.Н., Мухин М.В.

73. Сравнительный анализ структуры и свойств бескислородной меди после различных способов интенсивной пластической деформации. Г.А. Салищев, О.Р. Валиахметов, P.M. Галеев и др. Металлы, 1996. № 4. С. 86-92.

74. Патент № 2364660. РФ. МПК C22F1/18. Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титановых сплавов / Латыш В.В., Половников В.М., Кандаров В.В. // Опубл. 20.08.2009.

75. Патент № 2189883. РФ. МПК 7B21J5/00. Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титановых сплавов / Латыш В.В., Половников В.М., Кандаров В.В. // Опубл. 10.06.2009.

76. Richert J., Richert М. A new method for unlimited deformation of metals and alloys: aluminium // Ultra Fine Grained Materials, 1986. V. 62. P. 604.

77. Beygelzimer Y., Orlov D., Varyakhin V. A new severe plastic deformation method twist extrusion // Ultra Fine Grained Materials .TMS. 2002. P. 297-304.

78. Патент № 2007141089. РФ. МПК B21C25/00. Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок / Салимгареев Х.Ш., Валиев Р.З. // Опубл. 20.05.2009.

79. Патент № 2006121060. РФ. МПК C21D7/13. Способ локального упрочнения заготовок осесимметричной формы сдвиговыми деформациями / Смирнов О.М., Корзников А.В., Корзникова Г.Ф. и др. // Опубл. 20.01.2008 г.

80. Saito Y., Tsuji N., Utsunomya H. // Scripta Mater., 1998. V. 39. №9. P.

81. Патент №2181314, РФ. / Г.И. Рааб, Г.В. Кулясов, З.Р. Валиев, В.А. и др. // Опубл. Б .И. 2002. №16.

82. Рааб Г. И., Валиев Р.З. Равноканальное угловое прессование длинномерных заготовок. Цветная металлургия, 2000. № 4. С. 50-59.

83. Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Навука i техшка, 1994. 272 с.

84. Lee J.C., Suh J.I., Ahn J.P .// Metall. Mater / Trans, 2003. V. 34A. P.625. '

85. Патент №US 6370930 BA. МПК B21C23/00. Машина для непрерывной сдвиговой деформации листового металла / Lee-Jae-Chul, Seok Hyun-Kwang, Park Jong-Woo etc.

86. Патент № 2126842. РФ. МПК C21D7/00 Способ упрочнения длинномерных цилиндрических изделий / Семенов В.В., Надымов Н.П.

87. Патент № 2159162, РФ. МПК 7В21С37/04. Способ обработки заготовки из металлов и сплавов / Утяшев Ф.З., Кайбышев О.А., Валиахметов О.Р.

88. Huang J.I., Zhu I.T., Jiang Н. // Acta Mater., 2001. V. 49. № 9. P. 1497.

89. Патент № 2224801 РФ, МПК C21D7/00. Способ получения лент с аморфной структурой / Савельев А.Н., Савельева Н.А. // Опубл. 19.10.1999.

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

91. Пластическая обработка металлов простым сдвигом / Сегал В.М., Резников В.И., Копылов В.И. и др. Металлы, 1981. № 1, С. 115-122.

92. Утяшев Ф.З., Рааб Г.И. Механизмы и модель структурообразования в металлах при больших деформациях. Физика и техника высоких давлений. Уфа, 2006, № 4. С. 73-78.

93. Утяшев Ф.З., Рааб Г.И. Площадь поверхности фрагментов, зерен и образца при больших холодных деформациях металлов и влияние поверхностии очага деформации на измельчение структуры // Физика металлов и металловедение, 2006. № 3. С. 311-322. .

94. Утяшев Ф.З., Рааб Г.И. Влияние очага деформации на измельчение структуры в металлах. Физика металлов и металловедение, 2007, №6. С. 72-77.

95. Дж. Кристиан. Теория превращений в сплавах. М.: Мир, 1978. Ч. 1.806 с.

96. Формирование субмикрозернистой структуры в меди и никеле с использованием интенсивного сдвигового деформирования / Н.А. Ахмадеев Р.З. Валиев, В.И. Копылов и др. Металлы, 1992. Т.5. С.96-101.

97. Владимиров В.И., Романов А.Е. Дисклинации в кристаллах. JL: Наука, 1986. 223 с.

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

99. ГОСТ 5639-82. «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна».

100. ГОСТ 8233-82. «Сталь. Эталоны микроструктуры».

101. ГОСТ 9450-60. «Металлы. Метод испытания на микротвердость вдавливанием алмазной пирамиды».

102. Емалеева Д.Г. Повышение уровня механических свойств стальной проволоки формированием наноструктуры поверхностного слоя // Инновации молодых учёных: Сборник докладов 65-ой научно-технической конференции. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. С. 36-42.

103. Емалеева Д.Г., Чукин М.В. Влияние термической обработки на эволюцию структуры и свойств стальной проволоки в процессе РКУПротяжки. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. №2.

104. С. 70 — 71 (рецензируемое издание, рекомендованное ВАК РФ).

105. Формирование субмикрокристаллической структуры поверхностного слоя стальной проволоки методом РКУПротяжки / Г.С. Гун, М.В. Чукин, Д.Г. Емалеева и др.. Труды седьмого конгресса прокатчиков. T.l. М.: Черметинформация, 2007. С. 364 368.

106. Золоторевский B.C. Механические испытания и свойства металлов. М.: Металлургия, 1974. 302 с.

107. ГОСТ 7229-76. «Кабели, провода и шпуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников».

108. ГОСТ 1497-2000 «Металлы. Метод испытаний на растяжение».

109. ГОСТ 1579-93. «Проволока. Методика испытания на перегиб».

110. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности: Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1987.352 с.

111. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии: 2-е изд., испр. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 416 с.

112. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. М.: Машиностроение, 1980. 157 с.

113. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.

114. ГОСТ 9453-75. «Заготовки волок из твердых металлокерамических сплавов для протяжки проволоки и прутков круглого сечения».

115. Колмогоров В.Д., Орлов С.И., Колмогоров Г.Л., Гидродинамическая подача смазки. М.: Металлургия, 1975. 256 с.

116. ГОСТ 3882-74 «Сплавы твердые металлокерамические. Марки».

117. Технологическая инструкция «Волочение стальной проволоки на участке грубо-среднего волочения: ТИ УК-07-2004». Магнитогорск: ЗАО «Уралкорд», 2004.