Процес гідроекструзії як наслідок виникнення гідродинамічного стану матеріялу в полі зовнішнього концентратора напружень

П. Ю. Волосевич$^{1}$, Д. Л. Ващук$^{1}$, О. А. Давиденко$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Донецький фізико-технічний інститут ім. О. О. Галкіна НАН України, просп. Науки, 46, 03028 Київ, Україна

Отримано: 22.02.2020; остаточний варіант - 02.06.2020. Завантажити: PDF

Мета роботи полягала у побудові відсутньої на сьогодні фізико-механічної моделі процесу циклічної гідроекструзії. Представлена модель створена на підґрунті сучасних уявлень механіки і фізики металів про принципи й закономірності росту та релаксації напружень у вершинах концентраторів, не тільки завжди присутніх всередині реальних металічних матеріялів, а й зовнішніх, представлених у випадку гідроекструзії формоутворювальними матрицями. Експериментальну частину роботи виконано на інварних стопах Fe–Ni–C з вмістом Карбону 0,03% та 1,23% в умовах гідростатичних тисків до 1,6 ГПа. Методами металографії, електронної мікроскопії та дюрометрії досліджено особливості формування структури поверхонь та механічні властивості хвостових частин зразків у випадках завершеного та незавершеного останнього циклу двох проходів гідроекструзії. Одержані результати демонструють роль зовнішнього концентратора напружень в утворенні та взаємодії зон пластичних та пружних релаксацій, а також гідродинамічного стану матеріялу вздовж поверхонь та всередині зразків залежно від величини тиску в контейнері екструдера. Поява гідродинамічного стану зменшує сили тертя вздовж стінок матриці, що полегшує (робить можливим) процес гідроекструзії з одного боку, а з другого — забезпечує вихід (викидання) вздовж циліндричної поверхні зразка матеріялу у напрямку його хвостової частини на прикінцевому етапі останнього циклу проходу. У випадку незавершеного проходу цей процес відбувається в умовах значно меншого послаблення тримкості хвостової частини. Це супроводжується випинанням її поверхні в екструдері через тиск гідродинамічного стану з середини зразка та утворенням значно зміцненої «головки», яка зупиняє екструзію. Результати, одержані за запропонованою моделлю, добре збігаються з експериментальними і теоретичними даними, що дозволяє прогнозувати процеси, які відбуваються.

Ключові слова: гідроекструзія, інвар, концентратори напружень, гідродинамічний стан, крихке руйнування, тертя.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. В. И. Зайцев, Физика пластичности гидростатически сжатых кристаллов (Киев: Наукова думка: 1983).
  2. В. А. Белошенко, В. Н. Варюхин, В. З. Спусканюк, Теория и практика гидроэкструзии (Киев: Накова думка: 2007).
  3. ГОСТ 21318-82, Измерение микротвердости царапанием алмазными наконечниками (Москва: Изд-во стандартов: 1983).
  4. П. Ю. Волосевич, Зб. наук. праць 5-ї Міжнародної конференції «Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій» (24–27 червня 2014 р.) (Львів: ТОВ «Простір-М»: 2014), с. 157.
  5. П. Ю. Волосевич, Успехи физики металлов, 12, № 3: 367 (2011). Crossref
  6. П. Ю. Волосевич, А. В. Шиян, Cталь, № 6: 58 (2015).
  7. П. Ю. Волосевич, Успехи физики металлов, 19, № 2: 223 (2018). Crossref
  8. В. И. Засимчук, Е. Э. Засимчук, Ю. Г. Гордиенко, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 4: 445 (2014). Crossref
  9. E. E. Zasimchuk and L. I. Markashova, Mater. Sci. Eng. A, 127: 33 (1990). Crossref
  10. В. М. Надутов, Д. Л. Ващук, П. Ю. Волосевич, Е. А. Свистунов, В. А. Белошенко, В. З. Спусканюк, А. А. Давиденко, Металлофиз. новейшие технол., 34, № 3: 395 (2012).
  11. В. М. Надутов, Д. Л. Ващук, П. Ю. Волосевич, В. А. Белошенко, В. З. Спусканюк, А. А. Давиденко, Физика и техника высоких давлений, 22, № 2: 125 (2012).