Донбаська державна машинобудівна академія

На правах рукопису

Кузнєцов Микола Миколайович

УДК 621.7. 044.7

ЗАСТОСУВАННЯ ІМПУЛЬСНОГО МАГНІТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ

знеміцнювання МЕТАЛІВ та СПЛАВІВ У

ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСАХ

ХОЛОДНОЇ Обробки МЕТАЛІВ ТИСКОМ

Спеціальність 05.03.05 – «Процеси та машини обробки тиском»

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Краматорськ – 1999

Дисертація є рукопис

Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній

академії (ДДМА), Міністерство освіти України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Соколов Лев Миколайович, Донбаська державна машинобудівна академія, професор кафедри «Обробка металів тиском».

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Рябічева Людмила Олександрівна, Східно-Український державний університет, м. Луганськ, професор кафедри «Обладнання для обробки металів тиском» ;

кандидат технічних наук, доцент Рудь Віктор Іванович, Харківський державний політехнічний університет, м. Харків, доцент кафедри «Обробка металів тиском».

Головне підприємство:

Донецький фізико-технічний інститут НАН України, м. Донецьк.

Захист відбудеться «30» квітня 1999 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д12.105.01 у Донбаській державній машинобудівній академії (343913, м.Краматорськ, вул. Шкадинова, 72, 1-й уч. корпус).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Донбаської державної машинобудівної академії (343913, м.Краматорськ, вул. Шкадинова, 72, 1-й уч. корпус).

Автореферат розісланий «30» березня 1999 р.

Учений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 12.105.01, к.т.н., доц. ___________________ Сатонін О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток техніки на сучасному рівні в більшості випадків визначається використанням нових матеріалів із визначеними технологічними і конструкційними характеристиками, а також інтенсифікацією технологічних процесів обробки металів і сплавів. Для обробки як тільки створених, так і давно використовуваних матеріалів традиційні методи стають малоефективними, не задовольняючи жорстким експлуатаційним вимогам, які ставлять до продукції. Тому актуальною проблемою в даний час є розробка ефективних методів зовнішнього енергетичного впливу на міцність і пластичність матеріалів, та створення на цій основі нових високопродуктивних технологічних процесів обробки металів тиском (ОМТ). Розробка таких технологічних процесів ведеться різними шляхами й одним з них є волочіння разом з сильним імпульсним струмом високої густини. Наряду з зазначеним методом аналогічне знеміцнювання металів і сплавів у ході холодної пластичної деформації можливо досягти за рахунок наведення в зону формозміни імпульсного магнітного поля.

У зв'язку з цим, дослідження процесу пластичної деформації з одночасним додатком імпульсного електромагнітного поля і створення на цій основі нових технологічних процесів ОМТ, а також розробка практичних рекомендацій з розрахунку сил деформування, режимів обробки і технологічної оснастки є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота, а саме дослідження явища знеміцнювання під впливом імпульсного магнітного поля і струму при пластичній деформації є складовою частиною НДР, проведених Донбаською державною машинобудівною академією. Здобувач брав участь у виконанні держбюджетної роботи: «Дослідження впливу магнітного поля і сильних імпульсних струмів на пластичну деформацію металів і сплавів»(1992-1995 р., номер державної реєстрації №0194U015529), відповідальним виконавцем, а також відповідно до тематики науково - дослідницьких робіт, які проводилися на кафедрі «Обробки металів тиском» ДДМА: «Дослідження технологічних режимів деформування і розробка ресурсосберігаючих процесів точного об'ємного штампування в роз’ємних матрицях» ( 1996-1997 р., номер державної реєстрації №0196U15991); « Розвиток теорії процесів комбінованої пластичної течії та дослідження технологічних режимів і якості формозмінення матеріалів, які знеміцнюються» (1998 р., номер державної реєстрації №0198U004241).

Ціль і задачі досліджень. Розширення технологічних можливостей процесів обробки металів тиском на основі використання й удосконалення методу знеміцнювання металів і сплавів при їх холодній пластичній деформації в імпульсному магнітному полі.

Для досягнення поставленої цілі сформульовані й розв’язані наступні задачі:

·

· уточнення залежності знеміцнювання у ході холодної пластичної деформації з накладенням імпульсів магнітного поля від параметрів зовнішнього енергетичного впливу на основі іспиту розтягом;

· розробка математичної моделі процесу пластичної деформації з накладенням імпульсів магнітного поля і струму; розробка на основі цієї моделі відповідних програмних засобів;

·

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна даної роботи полягає в наступному:

·

· розроблено методику розрахунку величини знеміцнювання струмовим і магнітним впливом у ході холодної пластичної деформації з погляду виникнення в них термопружних напруг при проходженні нерівномірно розподіленого струму;

· проаналізовано і визначені умови використання знеміцнювання за допомогою накладення імпульсів магнітного поля в зону пластичної деформації процесу волочіння;

·

Практична цінність отриманих результатів. На основі результатів, проведених теоретичних і експериментальних досліджень:

·

·

Апробовані і впроваджені методики з розрахунку і проектування технологічних режимів процесу холодного волочіння зі стимуляцією імпульсами магнітного поля і струму на УкрНДІМеталургМаші (м. Слов'янськ),а також на ділянці тонкого дроту відділу технологічних досліджень процесів гідропресування ДонФТІ НАНУ (м. Донецьк) при розробці технології і виробництві електродного дроту.

Особистий внесок здобувача. Усі принципові наукові результати, отримані в дисертації, основані на розробках і дослідженнях, проведених автором. Особисто здобувачем проаналізовані й обгрунтовані шляхи застосування знеміцнювання імпульсним магнітним полем в процесах обробки металів тиском; розроблено методику проведення експериментів; проаналізовані й узагальнені отримані експериментальні дані; розроблена математична модель процесів пластичної деформації з накладенням імпульсів струму і магнітного поля; сформульовано практичні рекомендації і дана методика розрахунку технологічних режимів процесу волочіння зі стимуляцією імпульсним магнітним полем.

Апробація результатів дисертації. Основні результати даної роботи були викладені й обговорені на наступних конференціях: науково-технічна конференція «Надійність різального інструмента й оптимізація технологічних систем» ( м. Краматорськ, жовтень 1995 р.); міжвузівська науково-технічна конференція молодих вчених і фахівців «Проблеми техніки, технології й економії машинобудівного виробництва» ( м. Краматорськ, травень 1996 р.); науково-технічна конференція молодих вчених і аспірантів «Перспективні технології й обладнання обробки металів тиском» ( м. Краматорськ, березень 1997 р.); науково-технічна конференція «Проблеми розвитку наукомістких і маловідхідних процесів обробки металів тиском» (м. Краматорськ, лютий 1997 р.); Всеукраїнська науково-технічна конференція «Перспективні технології й обладнання обробки тиском у металургії і машинобудуванні» ( м. Краматорськ, квітень 1998 р.) і на об'єднаній науково-технічній раді факультету «Автоматизація процесів обробки металів тиском» Донбаської державної машинобудівної академії, лютий 1999 р.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 5-ть статей, в тому числі 3 статті в спеціалізованих наукових виданнях ВАК.

Структура та обсяг роботи. Дисертація перебуває з уведення,5- ти поділів, виводів, списку використаних джерел, котрий включає 94 найменування і 2-х додатків. Матеріали дисертації викладені на 107 сторінках друкарського тексту, мають 45 малюнків, 5 таблиць.

Здобувач висловлює подяку і вдячність д.т.н., проф. Соколову Л.М., д.т.н., проф. Алієву І.С., к.ф.-м.н., доц. Белих В.Г., к.ф.-м.н., доц. Тулупенко В.М., к.т.н., доц. Сатоніну О.В. за наукові консультації, підтримку і допомогу при роботі над дисертацією.

ОСНОВНий зміст РОБОТИ

У Вступі обгрунтована актуальність роботи, указана ціль і задачі дослідження, основні наукові і практичні результати, а також основні положення, винесені на захист.

ПРОЦЕСИ ЗМІЦНЮВАННЯ - знеміцнювання
У МЕТАЛАХ ПРИ ПЛАСТИЧНІЙ ДЕФОРМАЦІЇ

(аналіз стана питання)

У цьому розділі проведено аналіз процесів зміцнювання -знеміцнювання при гарячій пластичній деформації, при впливі імпульсів струму високої густини (електропластичний ефект) та сильних імпульсів магнітного поля на пластичну деформацію металів і сплавів. На основі цього аналізу встановлено, що поряд із знеміцнюванням, одержуваним за допомогою імпульсів струму, існує ефективний спосіб знеміцнювання, заснований на впливі імпульсів магнітного поля, який має ряд переваг у порівнянні з струмовим знеміцнюванням: неконтактний вплив, простота наведення, локальність дії. Встановлено, що дослідження процесів, зв'язаних із знеміцнюванням стимульованих імпульсним магнітним полем, проводились у більшості випадків для визначення критичної напруги течії матеріалів при криогенних температурах, а не в плані їхнього наступного застосування у технологічних процесах ОМТ. Аналіз існуючих технологічних способів ОМТ із застосуванням зовнішніх енергетичних впливів указує на те, що використовується лише силова дія імпульсного магнітного поля ( магніто-імпульсна обробка ), а його знеміцнювальний вплив не використовується. Це і визначило ціль, а також задачі даного дослідження.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

У цьому розділі розроблені методики експериментальних і теоретичних досліджень і подано опис експериментальних установок по розтягу, а також волочінню разом з імпульсами струму і магнітного поля.

Для рішення поставлених задач були, в початку, проведені експериментальні дослідження з вивчення і порівняння між собою ефектів знеміцнювання металів і сплавів під впливом імпульсного магнітного поля і струму на основі іспитів розтягом. Для реєстрації ефекту знеміцнювання при пластичній деформації була розроблена методика досліджень, на підставі якої обрані основні параметри імпульсного магнітного поля і струму, а також враховані особливості їхнього наведення у зону деформації.

Для проведення експериментів по розробленій методиці була спроектована і виготовлена лабораторна установка, на якій проводився розтяг зразків під впливом імпульсів струму і магнітного поля. Імпульси струму подавалися за допомогою генератора струму.

Дослідження були проведені на модельному матеріалі мідь М1, а використання латуней Л90 і Л80 зв'язано з наступним упровадженням.

Послідовність розрахунку величини знеміцнювання під впливом імпульсів струму і магнітного поля обрана наступна: розрахунок нерівномірного розподілу густини струмів, що виникають у суцільному циліндрі в рамках класичної теорії електромагнітного поля; розрахунок розподілу нерівномірних температурних полів за допомогою рівняння теплопровідності; розрахунок термопружних напруг на основі теорії пружності; розрахунок знеміцнювання для одновісьового розтягу; розрахунок зниження сили волочіння на основі елементів теорії пластичності.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ

ХОЛОДНОЇ ПЛАСТИЧНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ ПІД

ВПЛИВОМ імпульсів струму і

МАГНІТНОГО ПОЛЯ

На основі розробленої методики були проведені експериментальні дослідження пластичної деформації.

Досліди по релаксації з накладенням імпульсів струму величиною j=700-800 А/мм2 для міді М1, латуней Л90 і Л80 показали, що відбувається збільшення швидкості релаксації на 50% і 30% відповідно. Збільшення відносної деформації при впливі струму j=400-450 А/мм2 і частотою посилок імпульсу 1 Гц склало для цих матеріалів 10-15%. При впливі імпульсним електромагнітним полем напруженістю Н=2,6 МА/м на мідь отримане зниження сили розтягу на 20-25%, а для латуней Л90 і Л80 відповідно на 20% та 18%, причому, із збільшенням напруженості імпульсного магнітного поля зростає величина знеміцнювання, а з ростом ступеня деформації вона зменшується (мал.1).

Ці результати доводять, що імпульсне магнітне поле за кінцевим результатом порівняно з впливом ультразвука й імпульсів електричного струму. Отож, це знеміцнювання має реальний вихід для наступного його застосування в технологічних процесах обробки тиском.

Після вивчення знеміцнювання на досвідах з одновісьового розтягу експериментальні дослідження були продовжені на прикладі процесу волочіння.

Досвіди по волочінню з зовнішнім впливом у вигляді імпульсного магнітного поля показали, що процес волочіння потрібно проводити тільки з немагнітним інструментом, наприклад, із синтетичного діаманту або ж кераміки, в іншому випадку вся енергія імпульсного магнітного поля втрачається на перемагнічування філь’єри, не досягаючи деформуємого металу.

При волочінні через діамантову волоку з зовнішнім впливом імпульсів магнітного поля отримане стрибкоподібне зниження сили волочіння для міді на 15-20%, а для латуней Л80 і Л90 відповідно 7% і 10%, що порівняно з результатами, отриманими при волочінні під впливом імпульсів струму.

TЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ ХОЛОДНОЇ ПЛАСТИЧНОЇ

ДЕФОРМАЦІЇ МЕТАЛІВ І СПЛАВІВ З НАКЛАДЕННЯМ

ІМПУЛЬСІВ МАГНІТНОГО ПОЛЯ І струму

У цьому розділі показано, що при впливі короткочасними імпульсами струму і магнітного поля по перетину зразка встановлюється неоднорідний розподіл температури. Підставою для такого виводу є наступне: при накладенні одиночних імпульсів струму або магнітного поля струми по перетину зразка розподіляються неоднорідно, незалежно від його розмірів, причому, максимальне значення струму досягається на поверхні зразка. Неоднорідний розподіл струму приводить до нерівномірного розігріву зразка, а це у свою чергу, може привести до появи в ньому термопружних напруг, які і є основною причиною процесу знеміцнювання під час деформації при впливі електромагнітного поля на метал.

Розглянемо дві ситуації: перша - циліндричний зразок піддається впливу одиночними імпульсами струму прямокутної форми; друга - зразок піддається впливу одиночними імпульсами магнітного поля (напруженість магнітного поля паралельно вісі зразка). З погляду теорії електромагнітного поля ці дві ситуації відрізняються тільки напрямком вихрових струмів, виникаючих у зразку.

Розподіл електричних і магнітних полів у зразку описується рівняннями Максвелла, у яких зневажаємо струмами зміщення в порівнянні зі струмами провідності:

(1)

де і - напруженість електричного і магнітного поля відповідно, 0=410-7 [ Гн/м] - магнітна постійна;-електропровідність матеріалу зразка.

Густина струму, виникаюча у зразку, пов'язана з і рівняннями:-у випадку впливу імпульсного струму, і -у випадку імпульсного магнітного поля. Використовуючи ці залежності, можна звести до одного рівняння для вектора :

. (2)

При впливі імпульсного струму граничні умови для рівняння (2) мають вигляд:

;,

де інтегрування ведеться по площі перетину зразка,- одинична функція Хевісайду. У випадку впливів імпульсів магнітного поля гранична умова для наступна:

;. (3)

Початкові умови в обох випадках однакові:.

Розподіл температури в зразку описується рівнянням теплопровідності:

, (4)

де - густина речовини; -питома теплоємність; -коефіцієнт теплопровідності; -оператор Лапласа ( задача вирішується в циліндричних координатах і вісь Z спрямована уздовж осі зразка ).

Для подальшого аналізу зручно ввести безрозмірні перемінні: -безрозмірна координата, де - радіус зразка; -безрозмірний час,- постійна, яка визначає час проникнення електромагнітного поля в метал; - безрозмірна температура, де ; - безрозмірний параметр; - безрозмірна густина струму ( для імпульсу струму ; для магнітного поля ). У цих перемінних рівняння теплопровідності запишеться у вигляді:

. (5)

У правій частині рівняння (5), доданком відповідальним за теплопровідність можна зневажити, так як у металах час релаксації температури багато більше часу проникнення електромагнітного поля у зразок. В цьому наближенні розподіл температури у зразку після імпульсу буде описуватися формулою (мал. 2):

, (6)

де - рішення рівняння (3), записане в безрозмірних перемінних ( - перемінна, що має зміст часу).

Істинна температура може бути обчислена як . Розігрів зразка приводить до появи термопружних напруг, величину яких можна обчислити по формулі:

, (7)

де - коефіцієнт лінійного розширення; - модуль пружності.

Результуючу напругу під впливом імпульсів струму і магнітного поля при розтягу можна представити у вигляді:

(8)

Отримані у результаті розрахунків значення напруг і температури погоджуються з експериментальними даними по знеміцнюванню і вимірами температури поверхні зразка. Розрахунок напруг волочіння з чинником , що знеміцнюває , у виді імпульсного магнітного поля був проведений на основі чисельного рішення кінцево-різницевої форми умови статичної рівноваги виділеного елементарного об'єму металу у зоні його пластичної деформації. Розрахунок реалізований на ПЭВМ у прикладному пакеті Mathcad 7.0.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ПО ПРОЕКТУВАННЮ

ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ОСНАСТКИ І ВЕДЕННЮ

ПРОЦЕСУ ВОЛОЧІННЯ ПІД ВПЛИВОМ

ІМПУЛЬСІВ МАГНІТНОГО ПОЛЯ

Для проектування і проведення процесу волочіння сформульовані рекомендації, які визначають особливості цього процесу: параметри імпульсного магнітного впливу; максимальний діаметр оброблюваного дроту; найбільш припустимий матеріал інструменту і геометрію соленоїда для використання в процесі волочіння.

Запропоновано методику з розрахунку і проектування технологічних режимів процесу волочіння зі стимуляцією імпульсним магнітним полем, котра реалізована програмно і полягає в наступному: розраховується необхідна для знеміцнювання величина напруженості магнітного поля на основі розрахунку термопружних напруг, а потім частота подачі імпульсів і їх величина, геометричні характеристики соленоїда, вихідні дані для проектування генератора струму (ємність конденсаторів, вихідна напруга трансформатора). Даний розрахунок робиться в залежності від матеріалу, швидкості деформування і ступеня деформації.

ЗАГАЛЬНІ Висновки

1. Виявлено ефект знеміцнювання імпульсним магнітним полем і доведено, що його дія порівняна за кінцевим результатом із впливом ультразвука й імпульсів електричного струму при холодній пластичній деформації. Відзначене свідчить про те, що даний ефект знеміцнювання, який досягає 20-25%, має реальний вихід для наступного застосування в технологічних процесах обробки металів тиском. Причому, він має ряд переваг у порівнянні з струмовим впливом, а саме, неконтактне наведення, локальність і простота накладення у зону деформації.

2. Розроблено методику дослідження знеміцнювання, на підставі якої вироблені основні параметри імпульсного магнітного поля й особливості його накладення у зону деформації: напруженість імпульсного магнітного поля повинна складати не менше 2-3 МА/м із тривалістю імпульсу 1,5-3 мс.

3. Проведено порівняльний аналіз впливу імпульсного магнітного поля з відомим методом, заснованому на застосуванні імпульсного струму і встановлено, що якісно ці два методи знеміцнювання ідентичні. Підтверджено, що зі збільшенням напруженості поля зростає величина зниження сили деформування, а також установлено залежність зниження величини знеміцнювання з ростом ступеня деформації.

4. Розроблено методику розрахунку термопружних напруг, що виникають у циліндричному провіднику при проходженні через нього імпульсу електричного струму і при наведенні імпульсу магнітного поля, а так само зроблена оцінка величини цих напруг для досліджуваних матеріалів, із котрої видно, що термопружні напруги є однієї з основних причин, що викликають знеміцнювання. Розроблено математичну модель розрахунку процесу волочіння з впливом імпульсів магнітного поля і струму, що дозволяє розрахувати силу волочіння і діючі у зоні деформації напруги.

5. Розроблено рекомендації по проектуванню і реалізації процесу волочіння під впливом сильних імпульсів магнітного поля, що визначають необхідні параметри імпульсного магнітного впливу; діаметр оброблюваного дроту, котрий не винний перевищувати 1 мм і немагнитний матеріал інструмента, що деформує.

6. Розроблено програмні засоби з автоматизованого проектування технологічних режимів процесу волочіння зі стимуляцією імпульсним магнітним полем, які полягають у наступному: розраховується необхідна для знеміцнювання величина магнітного поля на основі розрахунку термопружних напруг, а потім частота подачі імпульсів та їх величина, геометричні характеристики соленоїда, вихідні дані для проектування генератора струму (ємність конденсаторів, вихідна напруга трансформатора).

7. На основі проведених досліджень були апробовані і впроваджені методики з розрахунку і проектування технологічних режимів процесу холодного волочіння зі стимуляцією імпульсами магнітного поля і струму на УкрНДІМеталургМаші і на ділянці тонкого дроту відділу технологічних досліджень процесів гідропресування ДонФТІ НАНУ при розробці технології і виробництві електродного дроту. Використання результатів роботи дозволило інтенсифікувати технологічний режим процесу волочіння з одночасним підвищенням виходу придатного за рахунок зниження обривності.

Основні положення дисертації відображені в наступних опублікованих наукових працях:

1. Кузнецов Н.Н., Соколов Л.Н., Белых В.Г. Влияние тока высокой плотности на пластическую деформацию металлов // Сб. науч. ст. ДГМА.- Краматорск, -1993.-Вып 1.- С.70-79.

2. Кузнецов Н.Н., Соколов Л.Н., Тулупенко В.Н. Растяжение тонкой медной проволоки под воздействием сильного импульсного магнитного поля // Сб. науч. ст. ДГМА.- Краматорск, -1994.-Вып 2.- С.68-72.

3. Кузнецов Н.Н., Соколов Л.Н., Тулупенко В.Н. Растяжение тонкой медной проволоки под воздействием сильных импульсов тока // Сб. науч. ст. ДГМА.- Краматорск, -1994.-Вып 2.- С.72-76.

4. Расчет распределения температурных полей в металле при воздействии импульсов тока и магнитного поля / Соколов Л.Н., Белых В.Г., Кузнецов Н.Н., Рубан А.В.// Совершенствование процессов и оборудования обработки металлов давлением в металлургии и машиностроении: Сб. науч. ст. ДГМА.- Краматорск, -1998.-Вып 4.- С 212-217.

5. Белых В.Г., Кузнецов Н.Н., Тышкевич А.В. Расчет термоупругих напряжений в металле при воздействии импульсами магнитного поля // Совершенствование процессов и оборудования обработки металлов давлением в металлургии и машиностроении: Сб. науч. ст. ДГМА.- Краматорск, -1998.-Вып 4.- С. 282-287.

[1] - автором проведений аналіз впливу струму високої густини на пластичну деформацію металів і сплавів;

[2]–автором подано установку й експериментальні дані по розтягу в імпульсному магнітному полі;

[3]–автором подані експериментальні дані й установка по розтягу під впливом імпульсів струму;

[4]–автором запропонована математична модель процесу знеміцнювання на основі термопружних напруг, що виникають через появу неоднорідного температурного поля в слідстві неоднорідного розподілу струму у провіднику.

[5] - автором виконаний розрахунок термопружних напруг у металі при впливі на нього імпульсним магнітним полем.

АНОТАЦІЯ

Кузнєцов М.М. Застосування імпульсного магнітного поля для знеміцнювання металів і сплавів у технологічних процесах холодної обробки металів тиском. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – Процеси та машини обробки тиском. - Донбаська державна машинобудівна академія, Краматорськ, 1999.

Дисертація присвячена питанню використання процесу знеміцнювання металів і сплавів під впливом імпульсного магнітного поля для інтенсифікації технологічних процесів холодної обробки металів тиском. В роботі розглянуто застосування імпульсного магнітного поля у технологічному процесі не як силового чинника, а як знижуючого опір деформації металів і сплавів. Показано, що даний спосіб знеміцнювання є аналогічним знеміцнюванню, одержуваному під впливом імпульсів струму. Запропоновано методику розрахунку знеміцнювання під впливом імпульсного магнітного поля і струму на основі розрахунку термопружних напруг, які виникають у циліндричному провіднику. Показано, що ці напруги є основною причиною розглянутого знеміцнювання. Основні результати роботи знайшли промислове застосування при розрахунку і проектуванні технологічних режимів процесу волочіння зі стимуляцією імпульсами магнітного поля.

Ключове слово: пластична деформація, опір деформації, імпульсне магнітне поле, знеміцнювання, чисельні методи.

АННОТАЦИЯ

Кузнецов Н.Н. Применение импульсного магнитного поля для разупрочнения металлов и сплавов в технологических процессах холодной обработки металлов давлением.–Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 – Процессы и машины обработки давлением. – Донбасская государственная машиностроительная академия, Краматорск, 1999.

Диссертация посвящена вопросу использования процесса разупрочнения металлов и сплавов под воздействием импульсного магнитного поля для интенсификации технологических процессов холодной обработки металлов давлением. В работе рассмотрено применение импульсного магнитного поля в технологическом процессе не как силового фактора, а как снижающего сопротивление деформации материалов. Показано, что данный способ разупрочнения является аналогичным разупрочнению, получаемому под воздействием импульсов тока.

Предложена методика расчета разупрочнения под воздействием импульсного магнитного поля и тока на основе расчета термоупругих напряжений, возникающих в цилиндрическом проводнике. Показано, что эти напряжения являются основной причиной рассматриваемого разупрочнения. Разработана математическая модель расчета процесса волочения с воздействием импульсов магнитного поля и тока, которая позволяет рассчитать силу волочения и действующие в очаге деформации напряжения.

Для проектирования и проведения процесса волочения сформулированы рекомендации, которые учитывают особенности этого процесса: параметры импульсного магнитного воздействия; максимальный диаметр обрабатываемой проволоки и наиболее приемлемый деформирующий инструмент.

На основе проведенных исследований были апробированы и внедрены методики по расчету и проектированию технологических режимов процесса холодного волочения со стимуляцией импульсами магнитного поля и тока в УкрНИИМеталлургМаше и на участке тонкой проволоки отдела технологических исследований процессов гидропрессования ДонФТИ НАНУ при разработке технологии и производстве электродной проволоки. Использование результатов работы позволило интенсифицировать технологический режим процесса волочения с одновременным повышением выхода годного за счет снижения обрывности.

Ключевые слова: пластическая деформация, сопротивление деформации, импульсное магнитное поле, разупрочнение, численные методы.

THE SUMMARY

Kuznetsov M. The use of impulsive magnetic field for weakening of metals and alloys in cold working processes. – Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on speciality 05.03.05 – processes and state machine-building academy, 1999.

The thesis refers to the use weakening of metals and alloys process under the effect of impulsive magnetic field for intensification of cold metal working technological processes. The use of the impulsive magnetic field in the technological process is considered not as a force factor but as the factor of reducing metal and alloys deformation resistance. It is shown that the given method of weakening is similar to that obtained under the effect of current impulses. The technique of weakening calculation under the effect of impulsive magnetic field and the current on the basis of computation of thermo-elastic stresses, occurring in cylindrical conductor is proposed. These stresses are shown to be the main reason of the weakening being under consideration. The main results of the work found commercial application when calculating and designing technological modes of cold drawing processes with magnetic field impulses stimulation.

Key words: plastic deformation, deformation resistance, impulsive magnetic field, weakening, numerical methods.

Підп. до друку Формат 6090/16 Офсетний друк

Умов. друк. арк. – 1,2 Тираж 50 прим. Замовлення №

ДДМА, 343913, м. Краматорськ, вул. Шкадинова, 72