Математическое моделирование процессов знакопеременного деформирования металлов и их сплавов

Холодная пластическая деформация сопровождается упрочнением (наклепом) и уменьшением пластических свойств металла. Единственным способом снятия упрочнения и восстановления пластичности металла является рекристаллизационный отжиг, сопровождающийся вспомогательными химическими операциями (обезжиривание, фосфатирование, травление и др.). Однако исследования, проводимые нами показали, что существует альтернативный способ восстановления (возврата) пластических свойств металла, заключающийся в смене знаков пластической деформации при последующей обработке на противоположный (идеальный случай - в трех направлениях). Например, сжатие - на растяжение или растяжение - на сжатие. В результате происходит разупрочнение металла (эффект Баушингера) и восстановление пластических свойств металла. Но накопление пластических деформаций ведет к разрушению металла. Основная цель проекта заключается в определении предельных способностей металла к холодному пластическому формоизменению без разрушения. В процессе исследований будут разработаны общие положения теории знакопеременного деформирования, позволяющие определить: концепцию оценки влияния смены знаков пластической деформации в одном, двух и трех направлениях соответственно на пластичность и разрушение металла с учетом не только накопления дефектов и повреждений, но и их залечивания при смене знака пластической деформации.

Исследованы геометрические формы концентраторов напряжений и проведены работы по безотходному разделению трубчатых и прутковых заготовок на основе знакопеременного нагружения при вращении. Теоретически описан механизм восстановления пластических свойств, а также разрушения металлов за счет изменения знаков пластической деформации при знакопеременном деформировании. Предложены принципиально новые наукоемкие подходы к проектированию технологических процессов холодной обработки металлов и их сплавов давлением, основанные на знакопеременном деформировании. Используя принципы знакопеременного деформирования, достигнуты высокие степени деформации при холодном формоизменении до 75% конструкционных среднелегированных и легированных сталей типа 16ХСН, 30ХГСА, 40Х и др., в то время как справочные данные указывают только на полугорячую и горячую обработку. Знакопеременное деформирование относится к методам интенсивной пластической деформации, что в сочетании с термической обработкой позволяет получать ультрамелкозернистую структуру металлов и их сплавов. Стойкость заготовки для металлорежущего инструмента подвергнутая предварительно интенсивной пластической деформации, после термической обработки его повышалась в 2 – 2,5 раза.