Процесс гидроэкструзии как следствие возникновения гидродинамического состояния материала в поле внешнего концентратора напряжений
П. Ю. Волосевич$^{1}$, Д. Л. Ващук$^{1}$, А. А. Давиденко$^{2}$
$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Донецкий физико-технический институт им. А. А. Галкина НАН Украины, просп. Науки, 46, 03028 Киев, Украина
Получена: 22.02.2020; окончательный вариант - 02.06.2020. Скачать: PDF
Цель проведенной работы состояла в построении отсутствующей на сегодня физико-механической модели процесса циклической гидроэкструзии. Представленная модель создана на основе современных представлений механики и физики металлов о принципах и закономерностях роста и релаксации напряжений в вершинах концентраторов, не только всегда присутствующих внутри реальных металлических материалов, а и внешних, представленных в случае гидроэкструзии формообразующими матрицами. Экспериментальная часть работы выполнена на инварных сплавах Fe–Ni–C, содержащих 0,03% и 1,23% углерода в условиях гидростатических давлений до 1,6 ГПа. Методами металлографии, электронной микроскопии и дюрометрии исследованы особенности формирования структуры поверхностей и механических свойств хвостовых частей образцов в случаях завершенного и незавершенного последнего цикла двух проходов гидроэкструзии. Полученные результаты демонстрируют роль внешнего концентратора напряжений в образовании и взаимодействии зон пластических и упругих релаксаций, а также гидродинамического состояния материала вдоль поверхностей и внутри образцов в зависимости от величины давления в контейнере экструдера. Появление гидродинамического состояния уменьшает силы трения вдоль стенок матрицы. Это облегчает (делает возможным) процесс гидроэкструзии с одной стороны, а с другой — обеспечивает выход (выброс) вдоль цилиндрической поверхности образца материала в направлении его хвостовой части на заключительном этапе последнего цикла прохода. В случае незавершенного прохода этот процесс реализуется в условиях значительно меньшего ослабления несущей способности хвостовой части. Это сопровождается вспучиванием её поверхности под влиянием противодействующего давления гидродинамического состояния внутренней части образца и образованием значительно упрочнённой «головки», которая останавливает экструзию. Результаты, полученные при помощи предложенной модели, хорошо согласуются с экспериментальными и теоретическими данными, что позволяет прогнозировать происходящие процессы.
Ключевые слова: гидроэкструзия, инвар, концентраторы напряжений, гидродинамическое состояние, хрупкое разрушение, трение.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i08/1149.html
PACS: 61.72.Lk, 62.20.-x, 62.20.M-, 62.50.-p, 81.40.Vw, 83.50.Uv, 83.60.Uv