Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

А. Н. Кошмин, аспирант кафедры обработки металлов давлением, эл. почта: koshmin.an@misis.ru
А. В. Зиновьев, профессор кафедры обработки металлов давлением, докт. техн. наук

ООО «Свелен», Санкт-Петербург, Россия:
А. Я. Часников, консультант генерального директора, докт. техн. наук
Г. Н. Грачев, генеральный директор

Выполнено исследование влияния температурных и скоростных параметров на условия процесса непрерывного прессования прямоугольных шин размером 1060 мм из меди М1. С использованием программного комплекса конечно-элементного моделирования QFORM-3D получены данные об изменении температуры и напряжений в очаге деформации при разных скоростях прессования. Увеличение скорости прессования с 4 до 6 м/мин приводит к незначительному повышению средней температуры процесса экструзии на 10–20 ^oC, что, в свою очередь, позволяет значительно снизить уровень сжимающих напряжений в очаге деформации. Максимальные значения напряжений наблюдаются в области контакта металла с упором, где происходит изменение направления его течения. В этой же области зафиксировано выделение наибольшего количества тепла в металле вследствие деформации. Для металлографического исследования на технологическом оборудовании были изготовлены образцы прутковых заготовок, отлитых при скоростях вытягивания 300 и 500 мм/мин, и прямоугольных шин, экструдированных при скоростях подачи заготовки в очаг деформации 4 и 6 м/мин. В результате исследования получены снимки макро- и микроструктуры, свидетельствующие о слабом влиянии скорости литья и прессования на формирование структуры в рассматриваемом диапазоне. Снимки макроструктуры литых прутков свидетельствуют о влиянии скорости литья на формирование и размер структуры материала, однако дальнейшая деформационная обработка приводит к полной перестройке литой структуры. Средний размер зерна в экструдированных образцах составил 15–30 мкм. Результаты измерения твердости и электропроводности также свидетельствуют о низком уровне влияния скорости прессования в рассмотренном диапазоне на формирование указанных характеристик. У всех исследованных образцов шин наблюдается тенденция к росту твердости на краях, что вызвано более интенсивным охлаждением металла в этих зонах на выходе из очага деформации. Среднее значение твердости испытанных образцов шин составило ~66 HV1.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90104.

1. Gamin Y. V., Romantsev B. A., Pashkov A. N., Patrin P. V., Bystrov I. A. et al. Obtaining Hollow Semifinished Products Based on Copper Alloys for Electrical Purposes by Means of Screw Rolling // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2020. Vol. 61. P. 162–171.
2. Valiev R. Z., Langdon T. G. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement // Progress in Materials Science. 2006. Vol. 51. P. 881–981.
3. Константинов И. Л., Сидельников С. Б. Основы технологических процессов обработки металлов давлением : учебник. — Красноярск : СФУ, 2015. — 488 с.
4. Адно Ю. Л. Феномен металлургических мини-заводов // Мировая экономика и международные отношения. 2014. № 3. С. 34–45.
5. Горохов Ю. В., Солопко И. В., Суслов В. П., Крылов М. А. Особенности пластического течения материала заготовки в деформационной зоне при непрерывном прессовании способом «Конформ» // Цветные металлы. 2010. № 12. C. 69–71.
6. Мочалин И. В., Горохов Ю. В., Беляев С. В., Губанов И. Ю. Экструдирование медных шин на установке «Конформ» с форкамерой // Цветные металлы. 2016. № 5. С. 75–78. DOI: 10.17580/tsm.2016.05.12.
7. Шимов Г. В., Фоминых Р. В., Ефремова А. С., Ковин Д. С. Исследование траектории течения непрерывнолитой меди при прессовании способом Сonform // Цветные металлы. 2018. № 4. С. 79–85. DOI: 10.17580/tsm.2018.04.11.
8. Green D. Continuous Extrusion-Forming of Wire Section // Journal of the Institute of Metals. 1972. Vol. 100. P. 295–300.
9. BWE Ltd Brochure. BWE Limited. URL: https://bwe.co.uk/wp-content/uploads/2020/04/BWE-Ltd-Brochure-Website-After-Proof.pdf (дата обращения: 08.06.2021).
10. Горохов Ю. В., Тимофеев В. Н., Беляев С. В., Авдулов А. А., Усков И. В. и др. Прессовый узел установки Conform для непрерывного прессования цветных металлов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2017. № 4. С. 69–75.
11. Song L., Yuan Y., Yin Zh. Microstructural Evolution in Cu – Mg Alloy Processed by Conform // International Journal of Nonferrous Metallurgy. 2013. Vol. 2. P. 100–105.
12. Yuan Y., Zhou Li Zh., Xiao Zhu et al. Microstructure evolution and properties of Cu – Cr alloy during continuous extrusion process // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 703. P. 454–460.
13. Li B., Li Ch., Yao X., Song B. Effects of Continuous Extrusion on Microstructure Evolution and Property Characteristics of Brass Alloy // Advanced Materials Research. 2011. Vol. 189–193. P. 2921–2924.
14. Li B., Wei Qi, Pei J.-Y., Zhao Y. Flow characteristics of brass rod during continuous extrusion // Procedia Engineering. 2014. Vol. 81. P. 647–651.
15. ГОСТ 434–78. Проволока прямоугольного сечения и шины медные для электротехнических целей. — Введ. 01.01.1979.
16. QForm VX manual. Program for modeling metal forming processes. Version 9.04.2019.
17. Полухин П. И., Гун Г. Я., Галкин А. М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов : справочник. — М. : Металлургия, 1983. — 352 с.
18. Зиновьев А. В., Кошмин А. Н., Часников А. Я. Исследование формирования микроструктуры сплава М1 в очаге деформации при непрерывном прессовании шин // Цветные металлы. 2018. № 10. С. 55–59. DOI: 10.17580/ tsm.2018.10.10.
19. Горохов Ю. В., Шеркунов В. Г., Довженко Н. Н. и др. Основы проектирования процессов непрерывного прессования металлов : монография. — Красноярск : СФУ, 2013. — 224 c.