ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия:

Г. В. Шимов, доцент кафедры обработки металлов давлением (ОМД), эл. почта: g.v.shimov@urfu.ru

Д. С. Ковин, аспирант кафедры ОМД

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия¹ ; ОАО «Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов», Каменск-Уральский, Россия²:
Р. В. Фоминых, магистрант кафедры ОМД¹, сортировщик-сборщик лома и отходов²

ОАО «Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов», Каменск-Уральский, Россия:
А. С. Ефремова, инженер-технолог

В работе принимала участие начальник лаборатории ОАО «КУЗОЦМ» Э. А. Лямина.

В работе исследованы особенности способа непрерывного прессования Conform. Экспериментально исследован характер течения металла в очаге деформации при прессовании медных шин на линии непрерывной экструзии Conform. В эксперименте на промышленном оборудовании для установления траекторий течения металла применяли «метод штифтов». Использовали латунные штифты, которые располагались в желобе колеса (на контакте металл – колесо), а также сверху заготовки (на контакте металл – летковая задвижка). После прессования заготовок с латунными штифтами анализировали локализацию латуни в готовой шине. Характерные участки шины со следами латуни дополнительно исследовали на микроскопе с целью установления особенностей взаимодействия латуни с медью при данном напряженно-деформированном состоянии в очаге деформации и температурно-скоростных режимах, характерных для способа Conform. В результате эксперимента подтверждено, что основным фактором появления расслоений пресс-изделий является наличие окисленного слоя металла в желобе колеса и на поверхности заготовки и его затягивание в форкамеру при прессовании. Показан эффект затягивания окисленного слоя металла из колеса в форкамеру. Установлено, что металл, находящийся в желобе колеса (в контакте металл – колесо) не уходит в облой, а затягивается в форкамеру. Выявлено, что штифты вытягиваются в направлении прессования, в большинстве случаев между медью и латунью присутствует тонкая пленка, которая выполняет функцию смазки на границе металл – штифт, вследствие чего штифт может подвергаться меньшей деформации, чем основной металл. Установлен факт попадания латуни в углы форкамеры и получено понимание механизма медленного перехода тонких следов латуни из этих зон под поверхность пресс-изделия. Результаты, полученные в ходе физического эксперимента, не полностью соответствуют данным, получаемым в ходе компьютерного моделирования процесса Conform, и традиционным представлениям о траекториях течения металла в очаге деформации, и представляют интерес для дальнейшего исследования в данной области.

Работа выполнена в рамках базовой части Государственного задания № 11.9538.2017/8.9, поддержана программой 211 Правительства РФ (соглашение № 02.A03.21.0006).

1. Горохов Ю. В., Беляев С. В., Мочалин И. В., Усков И. В., Губанов И. Ю., Горохова Т. Ю., Храмцов П. А. Моделирование в DEFORM-3D непрерывного прессования медных шин на установке Конформ с форкамерной матрицей. Журнал Сибирского федерального университета // Техника и технологии. 2016. № 9 (6). С. 821–829.
2. Rajendran N., Valberg H., Misiolek W. Z. The FEM Simulation of Continuous Rotary Extrusion (CRE) of Aluminum Alloy AA3003 // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1896. DOI: 10.1063/1.5008049.
3. Kumari S., Rai A. K., Sinha D. K., Francis R. Ch. Deformation Behavior and Characterization of Copper Alloy In Extrusion Process // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2015. Vol. 6 (7). P. 72–78.
4. Tatsuya T., Kazuhiko O., Saburou T. Precise extrusion technology by conform process for irregular sectional copper // Hitachi Cable Review. 2002. Vol. 21. P. 77–82.
5. Bing Li et al. Effect of die shape on H62 brass forming for continuous extrusion based on numerical simulation research // The 11^th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes. AIP Conf. Proc. 2013. Vol. 1532. P. 918–923.
6. Xin-bing Y. et al. Continuous extrusion and rolling forming velocity of copper strip // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2013. Vol. 23. P. 1108–1113.
7. Cho J. R., Jeong H. S. CONFORM process: surface separation, curling and process characteristics to the wheel diameter // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 136. P. 217–226.
8. 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. С. 69–71.
9. Горохов Ю. В., Тимофеев В. Н., Беляев С. В., Авдулов А. А., Усков И. В., Губанов И. Ю., Авдулова Ю. С., Иванов А. Г. Прессовый узел установки Conform для непрерывного прессования цветных металлов. Известия высших учебных заведений // Цветная металлургия. 2017. № 4. С. 69–75.
10. 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.
11. Логинов Ю. Н., Зуев А. Ю. Формоизменение и сопротивление деформации анизотропной непрерывно-литой меди // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. № 1. С. 32–37.
12. Логинов Ю. Н., Мысик Р. К., Романов В. А. Анизотропные характеристики непрерывнолитой кислородсодержащей меди // Литейщик России. 2008. № 3. С. 25–27.
13. Логинов Ю. Н., Демаков С. Л., Илларионов А. Г., Иванова М. А., Романов В. А. Структурное состояние медной катанки, полученной при непрерывном процессе литьяпрокатки // Цветные металлы. 2013. № 8. С. 87–92.
14. Логинов Ю. Н., Зуев А. Ю., Инатович Ю. В. Анализ сортовой прокатки кислородосодержащей меди с учетом немонотонности характеристик упрочнения // Цветные металлы. 2012. № 7. С. 73–77.
15. Логинов Ю. Н., Мальцева Л. А., Вырлина Л. М., Копылова Т. П. Проблемы применения медной катанки в кабельной промышленности // Кабели и провода. 2001. № 2 (267). С. 14–16.
16. Pal-Val P. P., Loginov Y., Demakov S. L., Illarionov A. G., Natsik V. D., Pal-Val L. N., Davydenko A. A., Rybalko A. P. Unusual Young's modulus behavior in ultrafine-grained and microcrystalline copper wires caused by texture changes during processing and annealing // Materials Science and Engineering: A. 2014. Vol. 618. P. 9–15.
17. Сулицин А. В., Мысик Р. К., Брусницын С. В., Логинов Ю. Н. Непрерывное литье меди. — Екатеринбург : Изд-во УМЦ УПИ, 2016. — 374 с.
18. Gronostajski Z. J. Model describing the characteristic values of flow stress and strain of brass M63 and aluminium bronze BA93 // Journal of Materials Processing Technology. 1998. Vol. 78. P. 84–89.