Наукове обґрунтування і розробка методів розрахунку інструменту та режимів пресування спеціальних профілів високої якості з алюмінієвих і магнієвих сплавів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

УДК 621.777

Наукове обґрунтування і розробка методів розрахунку інструменту та режимів пресування спеціальних профілів високої якості з алюмінієвих і магнієвих сплавів

Спеціальність 05.03.05

"Процеси та машини обробки тиском"

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Головко Олександр Миколайович

Дніпропетровськ 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національній металургійній академії України Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор Данченко Валентин Миколайович, Національна металургійна академія України, м. Дніпропетровськ, завідувач кафедри обробки металів тиском.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, старший науковий співробітник Медведєв Михайло Іванович, завідувач відділу технології виробництва труб гарячою деформацією, обробки труб Державного підприємства "Науково-дослідний та конструкторсько-технологічний інститут трубної промисловості ім. Я.Ю. Осади" Міністерства промислової політики України, м. Дніпропетровськ;

доктор технічних наук, професор Сивак Іван Онуфрійович, завідувач кафедри технології і автоматизації машинобудування Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України, м. Вінниця;

доктор технічних наук, професор Фурманов Валерій Борисович, науковий консультант ВАТ "Дніпропетровський трубний завод" Міністерства промислової політики України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться 01 квітня 2008 р. о 1230 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д08.084.02 Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної металургійної академії України за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 4.

Автореферат розісланий 22 лютого 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради А.М. Должанський

пластичний форкамерний метал

АНОТАЦІЇ

Головко О.М. Наукове обґрунтування і розробка методів розрахунку інструменту та режимів пресування спеціальних профілів високої якості з алюмінієвих і магнієвих сплавів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.05. - Процеси і машини обробки тиском. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2008.

Дисертація присвячена розробці методів розрахунку пресового інструменту та раціональних деформаційних і температурно-швидкісних режимів процесу гарячого прямого пресування спеціальних прес-виробів з алюмінієвих і магнієвих сплавів з метою підвищення їх якості. За допомогою математичного моделювання визначено спільний вплив на формозмінення металу комплексу безрозмірних параметрів конструкції плоских форкамерних матриць, у тому числі ступінчастих. Визначено вплив геометрії пресового інструменту і температурно-швидкісних параметрів процесу на температуру, силу пресування, механічні властивості та структуру металу профілів і труб з алюмінієвих і магнієвих сплавів (АА1070, АА6060, АА6082, AZ31B), що дозволяє забезпечити високі показники якості прес-виробів спеціального призначення. Встановлений вплив вмісту кальцію, коефіцієнта витяжки, температури заготовки і контейнера на силові параметри пресування, механічні властивості та структуру труб малого діаметра з товщиною стінки 0,4…0,7 із магнієвих сплавів системи Mg-Ca. Розроблено способи отримання прес-виробів великого поперечного перерізу з рівномірною дрібнозернистою структурою металу з використанням кутового пресування. Розроблені технології виробництва довгомірних алюмінієвих труб у бухтах, рам алюмінієвих вікон з терморозв'язкою для пасажирських вагонів, а також капілярних труб з магнієвих сплавів системи Mg-Ca.

Ключові слова: пресування, профілі, труби, форкамерні та комбіновані матриці, алюмінієві та магнієві сплави, точність, механічні властивості, структура металу.

Головко А.Н. Научное обоснование и разработка методов расчета инструмента и режимов прессования специальных профилей высокого качества из алюминиевых и магниевых сплавов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.05. - Процессы и машины обработки давлением. - Национальная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 2008.

Диссертация посвящена разработке методов расчета прессового инструмента и рациональных деформационных и температурно-скоростных режимов процесса горячего прямого прессования специальных пресс-изделий из алюминиевых и магниевых сплавов с целью повышения их качества. С помощью математического моделирования определено совместное влияние на формоизменение металла комплекса безразмерных параметров конструкции плоских форкамерных матриц, в том числе ступенчатых. Определено влияние геометрии прессового инструмента и температурно-скоростных параметров процесса на температуру, силу прессования, механические свойства и структуру металла профилей и труб из алюминиевых и магниевых сплавов (АА7070, АА6060, АА6082, AZ31B), что позволяет обеспечить высокие показатели качества пресс-изделий специального назначения. Установлено влияние содержания кальция, коэффициента вытяжки, температуры заготовки и контейнера на силовые параметры прессования, механические свойства и структуру труб малого диаметра с толщиной стенки 0,4...0,7 из магниевых сплавов системы Mg-Ca. Разработаны способы получения пресс-изделий крупного поперечного сечения с равномерной мелкозернистой структурой металла с использованием углового прессования. Разработаны технологии производства длинномерных алюминиевых труб в бухтах, рам алюминиевых окон с терморазвязкой для пассажирских вагонов, а также капиллярных труб из магниевых сплавов системы Mg-Ca.

Ключевые слова: прессование, профили, трубы, форкамерные и комбинированные матрицы, алюминиевые и магниевые сплавы, точность, механические свойства, структура металла.

Golovko O.M. Scientifically ground and development of tool design methods and extrusion conditions for special high quality profiles of aluminium and magnesium alloys. - Manuscript.

Thesis for Doctor's of Technical Science degree by the speciality 05.03.05. - Processes and machines for pressure treatment. - National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrovsk, 2008.

The dissertation is devoted to development of the methods for tool design, rational deformation and temperature-speed conditions determination for hot direct extrusion of special profiles of aluminium and magnesium alloys for their quality raising.

The analysis of velocity distribution in the deformation zone at the direct extrusion through the flat pocket dies is carried out on a base of 2D and 3D mathematical simulation of metal flow. Joint effect on nonuniformity of metal outflow speed in exit cross-section and characteristics of extruded strip of the complex of pocket die design dimensionless parameters (including stepped dies): pocket sizes ratio, channel eccentricity, displacement of the pocket axis relative to channel axis and extrusion ratio is defined. Effect on the metal flow speed of such parameters as channel position on the die face taking into account the angle between profile elements, a relationship of elements thickness and pocket sizes is established.

Dependences of geometrical sizes and weight of metre of press-products taking into account profile out-of-contact deformation, die set elastic deformation and puller tension as against channel sizes are determined.

Effect of extrusion's tool geometry and temperature-speed conditions upon on temperature, extrusion force, mechanical properties and metal structure for profiles of aluminium and magnesium alloys (AA7070, АА6060, АА6082, AZ31B) is established. It is determined that profiles of 6xxx-series aluminium alloys extruded through the pocket die show decreased depth of coarse-grained layer in comparison with case of using of flat die. Unlike aluminium alloys the more fine-grained surface layer as against in the strip cross-section centre in thick magnesium strips is occurred.

Dependences of metal temperature versus extrusion conditions for profiles of alloy АА6060 with wall thickness of 2-6 mm at extrusion ratios 45-90 and long length pipes of alloy АА1070 in coils at extrusion ratios of 200-300 are experimentally established, that allows to determine the technological parameters to reach necessary mechanical properties.

Rational temperature-speed conditions for magnesium alloy AZ31B extrusion through the pocket dies which allow to produce the profiles of increased plasticity are determined, as well as experimental results allow to prognosticate the grain size. New design of porthole dies with bosses on welding chamber bottom parallel to mandrel plate pocket axes is proposed. Extrusion of tubes 40Ч2 mm of magnesium alloy AZ31В has been shown that such die design provides higher accuracy of tubes and plasticity of metal as against traditional conical dies.

Tests of new magnesium alloys MgCa0,8 and MgCa4,0 as well as aluminium alloy АА6060 are allowed to define strain-stress dependences in strain rate - temperature range typical for extrusion conditions.

Effect of calcium content, extrusion ratio, billet and container temperature on extrusion force, mechanical properties and metal structure of small diameter (6 mm and more) tubes with wall thickness 0.4-0.7 mm of system Mg-Ca alloys is experimentally established.

Application of equal channel angular extrusion through the die with metal flow turn of 45-90-90-45? is allowed to reduce grain size after two passes in billet ?100 mm of alloy MgCa0.8 from 0,2-1 mm to 12-14 m. The combined process of angular and direct extrusion is offered, which allows to considerably decrease quantity of non-deformed grains at small extrusion ratios and to obtain uniform fine grain structure of extruded products.

Methods for pocket (including stepped) dies and porthole dies design for extrusion of aluminium and magnesium alloys profiles are developed.

Results of work are used for design and manufacturing of flat, pocket and porthole dies and other tool for extrusion of special profiles and tubes of aluminium and magnesium alloys, as well as determine of rational extrusion parameters for these products at following enterprises: "Dniprovsky plant "ALUMASH", "Frunze-PROFIL", "Profile systems", "Instrument", and in Institute of material science of Leibniz University Hanover. It has allowed to decrease tool's cost in comparison with analogues on 25-35 % and to increase service life of dies. It developed: the technology of railway car window frames production and technical requirements "Aluminium windows with thermoisolation for rolling stock cars", technology for production of aluminium tubes in coils and technical requirements "Round extruded tubes of aluminium alloy AA1070 in coils"; production technology for capillary tube of Mg-Ca system alloys with minimum size down to 1.8Ч0.2 mm.

Key words: extrusion, profiles, tubes, pocket and porthole dies, aluminium and magnesium alloys, accuracy, mechanical properties, structure of metal.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останнього десятиріччя кількість пресових ліній для виробництва профілів з алюмінієвих сплавів зросла в Україні з 5 до 15. В останній час зростає потреба у виготовленні пресованих напівфабрикатів, що використовуються для виготовлення спеціальних виробів для транспортного машинобудування (залізничного і автомобільного), хімічної промисловості, холодильного устаткування та медицини. Прикладами таких напівфабрикатів із алюмінієвих сплавів є комбіновані суцільні і порожнисті теплоізолюючі профілі складного поперечного перерізу, довгомірні (понад 1 км) тонкостінні труби малого діаметру в бухтах, товстостінні труби для гвинтового оребріння; з магнієвих сплавів - капілярні труби для стентів, що використовуються в судинній хірургії, порожнисті профілі для кісткових імплантатів, які розчиняються в біосередовищі, тонкостінні труби для гідроформовки, а також вироби великого поперечного перерізу з дрібнозернистою структурою для подальшої обробки тиском і різанням. Такі прес-вироби можуть бути виготовлені на існуючих в Україні горизонтальних гідравлічних пресах з прямим витіканням металу. Вимога зниження ваги й ціни прес-виробів передбачає пресування профілів із зниженими товщинами стінок і в звуженому полі їх допустимих відхилень.

Для гарячого прямого пресування без змащення характерна велика нерівномірність деформації по об'єму металу, що пресується. Це може привести до порушення геометрії профілю внаслідок нерівномірного розподілу швидкостей по периметру каналу. Виготовлення перемінної по периметру каналу довжини калібруючого паска дозволяє компенсувати вказану особливість процесу, однак відомі формули для розрахунку довжини паска ґрунтуються лише на геометричних принципах і отримані для плоских матриць. В той же час сьогодні найбільш широко застосовується пресування алюмінієвих сплавів в режимі "заготовка за заготовкою" з великими коефіцієнтами витяжки та використанням форкамерних матриць і комбінованих матриць з плоским розсікачем. Відомі формули для визначення розмірів форкамери і зварювальної камери отримані у зв'язку з окремими параметрами конструкції матриці. До того ж існуючі методи розрахунку пресового інструменту не враховують комплексний вплив на точність профілів таких технологічних факторів, як переднє натяжіння, позаконтактна пластична деформація, пружна деформація інструменту, його знос та ін. Крім того, можливості розрахунку інструменту та сили пресування обмежені через відсутність відомостей про реологічні властивості сплавів системи Mg-Ca та їх недостатній об'єм в температурно-швидкісному діапазоні, характерному для пресування сплаву АА6060, що може привести до суттєвого зниження точності прес-виробів і продуктивності процесу.

Споживачі ставлять високі вимоги до пластичності, якості та чистоти поверхні прес-виробів, регламентують глибину залягання грубокристалічного ободка, розмір зерна тощо. Відомі рекомендації дають дуже широкий температурно-швидкісний діапазон обробки вказаних виробів і без зв'язку з іншими важливими технологічними факторами й параметрами конструкції інструменту. Це потребує визначення раціональних деформаційних і температурно-швидкісних режимів пресування, які забезпечують досягнення високих показників якості спеціальних профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Таким чином, робота, яка спрямована на наукове обґрунтування й розробку методів розрахунку пресового інструменту та режимів гарячого прямого пресування спеціальних профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів на базі теоретичних і експериментальних досліджень комплексного впливу геометрії інструменту, деформаційних і температурно-швидкісних параметрів процесу на точність, механічні властивості та структуру металу, є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконання дисертаційної роботи пов'язане з тематичними планами наукових досліджень Національної металургійної академії України (НМетАУ) (науково-дослідні роботи ДР № 0100U000768, ДР № 0103U003217, ДР № 0106U002225 за пріоритетним напрямом розвитку "Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі" відповідно закону України "Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки" №2623-ІІІ від 11.07.2001р.). Автор був керівником і виконавцем цих робіт.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є наукове обґрунтування і розробка методів розрахунку пресового інструменту та раціональних деформаційних і температурно-швидкісних режимів процесу гарячого прямого пресування спеціальних прес-виробів високої якості з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані та вирішені такі завдання:

проаналізувати геометрію пресового інструменту, виділити основні безрозмірні параметри плоских форкамерних матриць і визначити їх вплив на формозміну і кінематику течії металу при гарячому прямому пресуванні;

встановити характер позаконтактної пластичної деформації та її вплив на геометричні розміри і масу погонного метра прес-виробів з алюмінієвих сплавів в залежності від типу матриці, форми прес-виробу і натяжіння, що створюється тягнучим пристроєм, з метою призначення виконавчих розмірів каналу матриці для пресування у звуженому полі допуску на геометричні розміри;

визначити залежності сили пресування, температури, механічних властивостей і структури металу прес-виробів з алюмінієвих сплавів АА6060, АА6082, АА1070 і магнієвого сплаву AZ31В від коефіцієнта витяжки і товщини стінки профілю, швидкості пресування, температури заготовки й контейнера з урахуванням впливу типу матриці при пресуванні суцільних профілів і труб;

отримати експериментальні дані щодо залежності напруження текучості сплавів MgCa0,8, MgCa4,0 і АА6060 від температури, ступеня і швидкості деформації;

розвинути методи розрахунку плоских форкамерних і комбінованих матриць з плоским розсікачем, розрахувати інструмент для пресування профілів і труб високої якості з алюмінієвих і магнієвих сплавів з урахуванням впливу геометричних, технологічних і експлуатаційних чинників на якість прес-виробів і застосувати його в промисловості;

розрахувати пресовий інструмент і розробити технології виробництва алюмінієвих довгомірних тонкостінних труб малого діаметра у бухтах і товстостінних труб, а також технологій пресування порожнистих профілів і одержання капілярних труб зі сплавів системи Mg-Ca, пресування тонкостінних труб зі сплаву AZ31B, кутового пресування виробів великого поперечного перерізу з магнієвих сплавів та розробити технічні умови й параметри елементів технології виробництва рам алюмінієвих вікон з терморозв'язкою для вагонів рухомого складу.

Об'єкт дослідження. Технології гарячого пресування профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів на прутково-профільних пресах з прямим витіканням металу.

Предмет дослідження. Закономірності впливу геометрії інструменту і технологічних параметрів процесу пресування на точність, механічні властивості та структуру металу прес-виробів з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на положеннях теорії пластичності, теорії обробки металів тиском і теорії пресування. Лабораторні і промислові дослідження виконані з використанням сучасного устаткування та вимірювальної апаратури, що пройшла метрологічний контроль. При проведенні досліджень також було використано метод скінчених елементів, результати оброблено за допомогою методів математичної статистики.

Наукова новизна. Наукову новизну мають наведені нижче результати теоретичних і експериментальних досліджень.

1. Отримало подальший розвиток теоретичне визначення розподілу швидкостей течії металу при гарячому прямому пресуванні алюмінієвих і магнієвих сплавів через плоскі форкамерні матриці.

Відмінність полягає в урахуванні залежностей розподілу швидкостей металу по перерізу прес-виробу від комплексу геометричних параметрів інструменту (зміщення форкамери щодо каналу матриці і відносної глибини форкамери, положення каналу на дзеркалі матриці, а також кута між елементами профілю, зокрема, різної товщини) і коефіцієнта витяжки з використанням плоскої та об'ємної скінчено-елементних моделей течії металу. Використання цих залежностей дозволяє оптимізувати конструкцію плоских форкамерних матриць для пресування алюмінієвих і магнієвих сплавів.

2. Вперше експериментально встановлено характер позаконтактної пластичної деформації та її вплив на геометричні розміри і погонну масу профілів з алюмінієвих сплавів залежно від типу матриці, форми прес-виробу і параметрів процесу при великих коефіцієнтах витяжки.

Раніше відомості про можливість збільшення товщини профілю за виходом із калібруючого паска в разі пресування з великими коефіцієнтами витяжки через форкамерні матриці не були відомі. Отримані дані про зміну товщини стінки і маси одиниці довжини профілю внаслідок цього ефекту з урахуванням величини натяжіння, що створюється тягнучим пристроєм, дають можливість встановлювати виконавчі розміри каналу матриці для пресування у звуженому полі допуску на геометричні розміри профілю.

3. Одержали подальший розвиток на основі експериментальних досліджень наукові уявлення про вплив геометрії пресового інструменту та температурно-швидкісних параметрів процесу на температуру, силу пресування, механічні властивості й структуру металу прес-виробів з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Експериментальні результати відрізняються урахуванням впливу типу матриці (плоска або форкамерна при пресуванні суцільних профілів, а також конічна або плоско-ступінчаста форма дна зварювальної камери комбінованої матриці), коефіцієнта витяжки і товщини елемента профілю, температури заготовки й контейнера та швидкості пресування на температуру прес-виробу, силу пресування, механічні властивості і розподіл розміру зерна по перерізу виробу. Це дозволяє оптимізувати технологічні режими пресування спеціальних профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

4. Вперше отримані експериментальні залежності напруження текучості сплавів системи магній-кальцій від температури, ступеня і швидкості деформації.

Для сплавів MgCa0,8, MgCa4,0 вказані залежності були відсутні. Отримані залежності дозволяють збільшити точність теоретичних розрахунків кінематичних і силових параметрів пресування.

5. Отримали подальший розвиток методи розрахунку плоских форкамерних матриць і комбінованих матриць з плоским розсікачем для пресування профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Розробка відрізняється комплексним урахуванням впливу геометричних параметрів інструменту, технологічних і експлуатаційних факторів на якість прес-виробів. Ці методи дають можливість оптимізувати параметри конструкції матриць, розробити пресовий інструмент і підвищити якість профілів.

6. Вперше експериментально встановлений вплив вмісту кальцію, температурних умов і коефіцієнта витяжки на силові параметри пресування, механічні властивості та структуру труб малого діаметра зі сплавів системи магній-кальцій.

Вказані залежності для сплавів із вмістом кальцію від 0,4 до 2% раніше відомі не були. Їх отримання дозволяє встановити раціональні значення технологічних параметрів процесу пресування, що забезпечують отримання труб малого діаметру із вказаних сплавів.

Практичне значення одержаних результатів. Виконані дослідження процесу прямого пресування виробів з алюмінієвих і магнієвих сплавів дозволили:

науково обґрунтувати переваги застосування форкамерних матриць у порівнянні з плоскими з точки зору підвищення точності прес-виробів, рівномірності розподілу розміру зерна по його перерізу, а також спрощення регулювання витікання металу по периметру каналу, зокрема, при використанні ступінчастої форкамерної матриці;

розраховувати на підставі експериментальних даних температуру профілів із сплаву АА6060 з товщиною стінки 2…6 мм при коефіцієнтах витяжки 45…90 і труб зі сплаву АА1070 при коефіцієнтах витяжки 200…300, що дає можливість встановлювати технологічні параметри для отримання необхідних механічних властивостей;

встановити раціональні температурно-швидкісні параметри пресування магнієвого сплаву AZ31B через форкамерні матриці, що дозволяє отримувати вироби з підвищеними пластичними властивостями, а також прогнозувати розмір зерна металу профілю;

розробити методи розрахунку плоских форкамерних і камерних матриць з урахуванням даних про вплив технологічних факторів і геометрії пресового інструменту на кінематичні, силові та температурні параметри процесу;

розробити конструкції комбінованих матриць для пресування спеціальних профілів і труб із магнієвих сплавів при коефіцієнтах витяжки до 50, що дозволяє підвищити точність, механічні властивості та якість поверхні труб;

розробити спосіб отримання великогабаритних прес-виробів із сплавів системи Mg-Ca з дрібнозернистою структурою шляхом застосування матриць з прямим витіканням при багатократному повороті потоку металу.

Теоретичні і експериментальні результати розробок, наведені в дисертації, використані при проектуванні та виготовленні плоских, форкамерних, комбінованих матриць та іншого інструменту для пресування спеціальних профілів і труб з алюмінієвих і магнієвих сплавів, а також при призначенні раціональних параметрів пресування таких прес-виробів на підприємствах: ЗАТ "Дніпровський завод "АЛЮМАШ" (акт впровадження результатів дисертаційної роботи від 16.10.07 р.), ТОВ "ФРУНЗЕ-ПРОФІЛЬ" (акт впровадження результатів дисертаційної роботи від 07.11.07 р.), ПП "Профільні системи" (акт про використання результатів дисертаційної роботи від 19.04.06 р.), ПП "Інструмент" (акт впровадження результатів дисертаційної роботи від 12.05.05 р.), а також в Інституті матеріалознавства Ганноверського університету ім. Лейбниця (довідка про проведену роботу і використання отриманих результатів від 27.06.06 р.). Використання отриманих результатів дозволило знизити вартість інструменту в порівнянні із закордонними аналогами на 25…35% та підвищити термін експлуатації матриць.

Результати лабораторних і промислових експериментів використані при розробці: конструкції комбінованого теплоізолюючого профілю, що згинається, та елементів технології виробництва рам вікон пасажирських вагонів і відповідних технічних умов "Вікна алюмінієві з терморозв'язкою для вагонів рухомого складу" (ТУ У 35.2-19151204-004:2006); технології виробництва алюмінієвих труб високої якості в бухтах і відповідних технічних умов "Труби пресовані круглі із алюмінію марки АД00 в бухтах" (ТУ У 27.4-8-78-2003); розробці технології отримання капілярних труб із магнієвих сплавів системи Mg-Ca з використанням процесів гарячого пресування і волочіння (довідка Ганноверського університету ім. Лейбниця від 27.06.06 р.). Розробки, які виконані в дисертації, використовуються в учбовому процесі на кафедрі обробки металів тиском НМетАУ (довідка від 09.10.07 р.).

Особистий внесок здобувача. У дисертації не використані ідеї співавторів. Всі основні результати досліджень отримані й узагальнені автором самостійно. У теоретичних розробках автором виділені основні параметри конструкції пресового інструменту, узагальнені відомі дані, проведені розрахунки за допомогою скінчено-елементних програм та їх аналіз. Автором особисто здійснена постановка лабораторних і промислових експериментів, розроблений технологічний інструмент для їх проведення, оброблені й узагальнені результати досліджень. Автор брав безпосередню участь в організації і проведенні експериментів і впровадженні розробок у виробництво.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на: V Міжнародній науково-технічній конференції "Теоретичні проблеми прокатного виробництва" (Дніпропетровськ, 2000 р.); науковій конференції, присвяченій 50-річчю Відділення металургії і матеріалознавства Ченстоховської політехніки "Nowe technologie i osi№gnкcia w metalurgii i inїenerii materiaіowej" (Польща, Ченстохова, 2000 р.); Міжнародній науково-технічній конференції "Удосконалення процесів та обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні" (Краматорськ, 2001, 2003, 2005, 2006, 2007 рр.); ІІ и IV Міжнародних конференціях "Прогресивна техніка і технологія" (Севастополь, 2001, 2003 рр.); ІІІ и VІ Міжнародних наукових конференціях "Nowe technologie i osi№gnкcia w metalurgii i inїenerii materiaіowej" (Польща, Ченстохова, 2002, 2005 рр.); V та VІІІ Міжнародних науково-технічних конференціях "Пластична деформація металів" (Дніпропетровськ, 2002, 2005 рр.); 45-й щорічній конференції металургів "Magnesium Technology in the Global Age" (Канада, Монреаль, 2006 р.); 7-й Міжнародній науковій конференції "Magnesium Alloys and their Applications" (ФРН, Дрезден, 2006 р.); Міжнародній науковій конференції "Advances in Metallurgical Processes and Materials" (Дніпропетровськ, 2007 р.); Міжнародній конференції "Tube Ukraine 2007 - Modern Production Trends for Tubes & Pipes - Welded, Seamless & Non-Ferrous" (Дніпропетровськ, 2007 р.); науковому семинарі Інституту матеріалознавства Ганноверського університету ім. Лейбниця (ФРН, Ганновер, 2003, 2004, 2005, 2006 і 2007 рр.); об'єднаному науковому семінарі кафедри обробки металів тиском НМетАУ і прокатних відділів ІЧМ НАНУ (Дніпропетровськ, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 рр.).

Публікації. Основні матеріали дисертації викладені в 46 публікаціях. Серед них: 1 монографія, 29 статей у спеціалізованих виданнях згідно переліку ВАК України (зокрема, 6 статей без співавторів), 9 статей і 2 тези доповідей в інших виданнях, 1 навчальний посібник, 1 патент України і 3 деклараційних патенти України.

Структура дисертації. Робота складається з вступу, 6 розділів, висновків і додатків. Дисертація викладена на 370 сторінці, містить 167 рисунків,
49 таблиць, список використаних джерел з 255 найменувань, 10 додатків.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

АНАЛІЗ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ І ГЕОМЕТРІЇ ІНСТРУМЕНТУ НА ЯКІСТЬ ПРОФІЛІВ З АЛЮМІНІЄВИХ І МАГНІЄВИХ СПЛАВІВ

Розвитку теорії і технології пресування з прямим витіканням металу присвячені роботи радянських учених М.С. Ґільденгорна, С.І. Губкіна, М.З. Єрманка, В.В. Жолобова, Г.І. Зверєва, І.Л. Перліна, Л.В. Прозорова,Б.О. Прудковського, Л.Х. Райтбарга, В.М. Щерби, а також зарубіжних дослідників - таких як R. Akeret, A. Ames, M. Bauser, K. Mьller, P.K. Saha, H. Valberg та ін. Усунення наслідків нерівномірності деформації, властивій процесу прямого пресування, можливе шляхом оптимізації конструкції пресового інструменту: розташування профілю на дзеркалі матриці, довжини і нахилу паска, розмірів форкамери, а також форми розсікача та зварювальної камери у разі використання комбінованих матриць.

Рекомендації з раціонального розташування профілю часто вступають у взаємну суперечність. Задовольнити треба, в першу чергу, ті, що обумовлені необхідністю збереження точності геометрії профілю та якості поверхні на виході з преса. Вирівнювання швидкостей витікання можливе шляхом призначення перемінної по периметру профілю довжини калібруючого паска - на ділянках з малим питомим периметром вона повинна бути збільшена. Відомий ряд формул і методів розрахунку довжини паска: Б.М. Матвєєва - Є.Б. Журавського, В.П. Альошина, К. Мюллера, А. Кастла, Кс. Чанга, Н. Майлза та ін. Загальним недоліком вказаних формул і методів є те, що вони не враховують впливу деформації у форкамері, а також те, що в більшості випадків вони засновані на суто геометричних міркуваннях. Форкамера нарівні з калібруючим паском є засобом корегування розподілу витікання металу по периметру профілю, а також дозволяє вести процес пресування в режимі "заготовка за заготовкою". Формули для визначення розмірів форкамери враховують лише окремі конструктивні параметри (такі як ширину елементу каналу, довжину паска, відстань від центру матриці до елементу каналу, відстань від стінки форкамери до паска), часто не наведено числові значення коефіцієнтів та умови працездатності цих формул.

Математичному моделюванню пресування присвячені роботи таких вчених як Я.Ю. Бейгельзімер, О.Ю. Гридін, А.А. Міленін, К. Мюллер та ін. Для моделювання процесу пресування використовуються як комерційні пакети скінчено-елементних програм, так і оригінальні програми. У більшості робіт розглядається пресування конкретних профілів зі складною формою поперечного перерізу. Тому результати аналізу не можуть бути систематизовані й перенесені на прес-вироби іншої форми. Існують рішення, в яких на прикладі штаб з елементами різної товщини досліджено вплив ширини форкамери та відстані від центру матриці до центру ваги профілю. Проте, ці рішення отримані для малих коефіцієнтів витяжки та марок сплавів, що рідко використовуються при виробництві профілів. Відомі теоретичні залежності величини кривизни тонкостінних елементів профілів від параметрів конструкції форкамерної матриці, але вони не враховують особливостей об'ємного формозмінення металу.

Відомі рекомендації з пресування алюмінієвих і магнієвих сплавів обмежують температурно-швидкісний інтервал обробки в дуже широкому діапазоні. Вплив швидкості пресування, температури заготовки й контейнера на температуру, механічні властивості та структуру профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів низької та середньої міцності описується без зв'язку з параметрами конструкції інструменту та іншими важливими технологічними факторами.

Відомо, що рівноканальне кутове пресування приводить до подрібнення структури металу і, часто, до поліпшення механічних властивостей. Проте, це питання не було вивчене стосовно сплавів системи Mg-Ca.

Тому виникає проблема наукового обґрунтування і розробки методів розрахунку пресового інструменту й режимів гарячого прямого пресування спеціальних профілів з алюмінієвих і магнієвих сплавів на базі теоретичних і експериментальних досліджень комплексного впливу геометрії інструменту, деформаційних і температурно-швидкісних параметрів процесу на точність, механічні властивості та структуру металу.

ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ ФОРМОЗМІНЕННЯ ПРИ ПРЕСУВАННІ ТОНКОСТІННИХ ПРОФІЛІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ФОРКАМЕРНИХ МАТРИЦЬ

Дослідження спільного впливу геометричних параметрів інструмента на кінематику витікання металу при пресуванні через плоскі одноканальні матриці. Дослідження проведене за допомогою скінчено-елементної математичної моделі і розробленої на її основі програми розрахунку параметрів напружено-деформованого стану при пресуванні, створеної на кафедрі ОМТ НМетАУ. В основу математичної моделі покладені такі припущення: деформований стан при видавлюванні матеріалу з контейнера, у тому числі круглого, приймається плоским; процес прямого пресування вважається умовно сталим (квазістаціонарним) і ізотермічним; матеріал, що деформується, нелінійно-в'язкий і нестисливий, напруження текучості його залежить від ступеня, швидкості деформації й температури. Для дискретизації площини поперечного перерізу металу в контейнері, форкамері, зоні калібруючого паска та вільному кінці профілю використано прямокутний мультиплекс-елемент. Задача пошуку полів дійсних швидкостей та напружень вирішується виходячи з умови стаціонарності функціонала варіаційного принципу Маркова, який для випадку плоскої деформації має вигляд:

, (1)

де ' умовна в'язкість металу; Н - інтенсивність швидкості деформації зсуву;

F площа поперечного перерізу тіла, що деформується; швидкість відносної зміни площі поперечного перерізу; 0 середнє гідростатичне напруження; напруження тертя; V швидкість ковзання металу по інструменту; l довжина поверхні контакту металу з інструментом.

Умовна в'язкість металу визначається за формулою:

, (2)

де Ts - інтенсивність напружень зсуву; сумарна деформація зсуву;
Т температура.

В рамках моделі застосовується теорія пластичності Сен-Венана-Леві-Мізеса. Зв'язок між компонентами тензора швидкостей деформацій і тензора напружень ij у вигляді:

. (3)

Для врахування нелінійності реологічних властивостей матеріалу використаний метод гідродинамічних наближень. На кожному кроці ітераційного процесу вирішується лінеарізована крайова задача, що відповідає течії лінійно-в'язкої рідини. Використана модель тертя, отримана з експериментальних досліджень О.М. Лєванова:

, (4)

де КП - константа поверхні, фізична характеристика поверхні контакту; n - нормальне контактне напруження; Т - напруження текучості; Т - напруження текучості металу на зсув.

Реологічні характеристики матеріалів, що були використані при моделюванні, описані або у вигляді полінома, отриманого на підставі апроксимації власних експериментальних даних, або за допомогою методу термомеханічних коефіцієнтів.

Використана модель розрахунку параметрів процесу пресування, адаптована зокрема до випадку використання ступінчастих форкамерних матриць, дозволяє визначати розподіл по елементах скінчено-елементної сітки значень швидкостей деформацій, ступеней деформацій, а також компонент тензора напружень.

В якості характерних параметрів зони деформації при використанні форкамерних матриць були виділені наступні розміри: діаметр (приведений поперечний розмір для двовимірної задачі) контейнера, D; відстань від осі контейнера до осі профілю, Е; глибина H і ширина B форкамери (рис. 1); зміщення осі форкамери щодо осі каналу е; товщина профілю (ширина каналу) s. Також для опису геометрії форкамери можуть бути використані: відстань від паска до стінки форкамери (а або в напрямку від осі контейнера с); зміщення осі форкамери щодо осі каналу, середня відстань між стінками паска і форкамери b і умовний кут форкамери?:

e = (с - а)/2. (5) b = (с + а)/2. (6) tg = H/b. (7)

Функцією відгуку є кривизна штаби або радіус вигину r. Інший важливий параметр - нерівномірність розподілу осьового компонента швидкості витікання (рис. 2).

. (8)

Був проведений чисельний факторний експеримент і за його результатами отримана залежність кривизни штаби від розглянутих безрозмірних параметрів:

. (9)

Для сплавів АА6060, АА6082 і AZ31 отримані коефіцієнти .

Показано, що нерівномірність швидкостей зростає зі збільшенням відношення D/s і зворотно куту (рис. 3). Останнє показує, що хоча метал і більше загальмовується при проходженні форкамери більшої глибини, це приводить до зменшення нерівномірності швидкостей по перерізу.

Встановлено, що у випадку застосування внутрішньої ступіні двохступінчастої форкамери з умовним кутом менше, ніж загальний її кут, внутрішня ступінь незначно впливає на кінематику витікання.

Математичне моделювання течії металу при об'ємному напружено-деформованому стані. Дослідження особливостей об'ємної течії металу при пресуванні через форкамерні матриці проведено з використанням пакета скінчено-елементних програм, створеного на кафедрі ОМТ НМетАУ. У цьому випадку задача пресування розглядається як стаціонарна у формулюванні Ейлера. Для одержання рішення використаний модифікований функціонал варіаційного принципу Маркова:

, (10)

де F площа поверхні контакту металу з інструментом; Kp - штрафний множник; об'єм тіла, що деформується.

Нелінійність реологічних властивостей металу врахована за допомогою методу гідродинамічних наближень. Дискретизація об'єму металу, що деформується, і апроксимація поля швидкостей виконана за допомогою п'ятнадцативузлових трикутних призм. Для апроксимації середнього напруження використовувались трикутні призми з 6 вузлами, які збігаються з кутовими вузлами елементів першого типу. При завданні граничних умов також використана модель тертя, отримана з експериментальних досліджень О.М. Лєванова. Реологічні характеристики металу описуються в такий же спосіб, як і у двовимірній моделі.

Моделювання пресування рівнополкового куткового профілю, при варіюванні кута між полками (135, 90 и 45) і умовного кута форкамери (75, 60 и 45) при різній відстані від центра ваги профілю до центра матриці, дозволило визначити характерний вигляд розподілу швидкості витікання в напрямку осі контейнера й уздовж полки профілю й зв'язати кут нахилу епюри швидкостей з полярними координатами тупика і вершини полиць профілю.

; , (11)

де WZ - різниця осьових швидкостей витікання у вершині та тупику полиці, WZ.cp - середня швидкість витікання з елемента; l - довжина полки; Dк і Rк - діаметр і радіус контейнера; k1 і k2 - коефіцієнти (для сплаву АА6082 k1=5,9; k2=0,8).

Встановлено розподіл швидкостей при пресуванні профілю з різним кутом ( = 45, 90, 135) між полками різної товщини через матрицю з постійною довжиною паска. На підставі форми епюр можна зробити висновок про можливість застосування формули Матвєєва-Журавського для розрахунку довжини паска, однак вона повинна бути скоректована з урахуванням того, що форкамера з кутом >45 змінює перерозподіл потоків металу між елементами. Це може бути враховано коефіцієнтом:

. (12)

Досліджено розподіл швидкостей витікання уздовж каналу при його радіальному й тангенціальному розташуванні щодо осі контейнера. На підставі отриманих епюр і результатів фізичного моделювання рекомендовано в тупику каналу зменшувати (у порівнянні з основною частиною) довжину паска на довжині, рівній товщині профілю, з переходом до основної частини на довжині, що залежить від співвідношення розмірів елемента профілю.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФАКТОРІВ ПРОЦЕСУ ПРЕСУВАННЯ НА ТОЧНІСТЬ І ЯКІСТЬ ПРОФІЛІВ І ТРУБ З АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

Вплив технологічних факторів процесу на розміри поперечного перерізу тонкостінних прес-виробів. Основними факторами, що визначають різницю між розмірами каналу матриці і розмірами поперечного перерізу профілю є: температурне розширення матеріалу матриці та металу, що пресується; пружна деформація матричного комплекту; переднє натяжіння; видовження при виправленні розтягуванням; знос матриці в процесі експлуатації.

Позаконтактна деформація та переднє натяжіння. Для визначення позаконтактної деформації тонкостінних прес-виробів здійснювали пресування при різному передньому натяжінні, що створюється тягнучим пристроєм (пулером) пресової лінії "Дніпровського заводу "АЛЮМАШ", до складу якої входить горизонтальний гідравлічний прес зусиллям 13,5 МН, пулер зусиллям до 2 кН, розтяжна машина та інше устаткування. Дослідження проводили на таких виробах як тавр 80Ч50Ч2, кутові профілі 70Ч20Ч2, 45Ч2 мм, складні напівзамкнуті профілі з товщиною стінки 1,2…3 мм і труби розміром 15Ч2, 10Ч1 і 42Ч3 мм.

Приклад для тавра 80Ч50Ч2 мм (рис. 4) дозволяє порівняти розміри каналу (у гарячому стані під тиском пресування й у холодному стані без навантаження) з розмірами профілю при пресуванні з натяжінням і без нього. Величина пружної деформації визначалася за допомогою скінчено-елементної програми COSMOSWorks для SolidWorks. Аналіз показує, що при пресуванні без натяжіння товщина профілю завжди більша за ширину каналу: на 0,05...0,09 мм, якщо порівнювати із шириною каналу без навантаження, і на 0,12...0,20 мм, якщо порівнювати із шириною каналу під навантаженням. Наявність натяжіння приводить до значного зменшення товщини профілю (на 0,05...0,10 мм). Інтегральним показником, що підтверджує зменшення товщини штаби при наявності натяжіння, є маса погонного метра профілю. З урахуванням викривлення форми каналу можна зробити висновок про те, що наявність натяжіння більшою мірою зменшує товщину штаби перешкоджає розширенню профілю на виході з каналу матриці. Збільшуючи натяжіння, можна одержати подальше зменшення товщини, однак при цьому підвищується ймовірність погіршення якості поверхні профілю появи дефекту "апельсинової кірки".

При пресуванні розглянутих вище профілів наявність натяжіння приводила до зменшення прямих кутів між полками на 10...20' в залежності від сили натяжіння.

Після обробки даних були отримані залежності маси погонного метра mп і середньої товщини полки (стінки) прес-виробу sп від натяжіння пулера. Для профілів зі сплаву АА6060 з товщиною полки до 3 мм при відносному натяжінні пулера P/в = 0…0,02 ці залежності мають вигляд:

sп/sп0=1-1,993P/в; mп/mп0=1-2,323P/в; P/в= РP/(вFп), (13)

де sп0, mп0 - товщина полки і маса метра профілю при пресуванні без натяжіння; РP - сила натяжіння пулера, Н; в - нижнє значення межі міцності металу профілю в пресованому стані без термообробки (за ГОСТ 8617-81); Fп - номінальна площа поперечного перерізу профілю, мм2.

Для труб зі сплаву АА1070 з товщиною стінки до 3 мм при відносному натяжінні пулера P/в = 0…0,05 отримано залежності:

dт/dт0=1-0,112P/в; sт/sт0=1-0,312P/в; mт/mт0=1-0,360P/в, (14)

де d, s, m - діаметр, товщина стінки і маса метра труби при пресуванні з натяжінням (індекс "т") і без нього (індекс "т0").

Вплив виправлення розтягуванням. Аналіз був проведений при наступних параметрах: логарифмічна деформація видовження при виправленні розтягуванням еStr. = (0,35...6,4)10-2; ширина елемента профілю l - від 26 до 110 мм; товщина елемента s=1,5...10 мм (відношення l/s=1...40), а для виробу квадратного перерізу - 30 мм. Апроксимація експериментальних даних дозволила одержати вираз для залежності відношення деформацій по ширині елементу профілю та його товщині el/es (коефіцієнт kls) від відношення l/s і пов'язати величини цих деформацій з логарифмічною деформацією видовження eStr.:

kls=еl/еs=4,21/(3,21+l/s); es=-el/(1+kls); el=-eStr.-es. (15)

Зміна розмірів і маси погонного метра труб від зносу матриці. В результаті обробки даних, отриманих на промисловій пресовій лінії, про зміну маси профілів з товщиною стінки 1,5...4 мм і діаметром описаної окружності від 14 до 155 мм і труб 8...100 мм із товщиною стінки 1...5,5 мм, одержані вирази:

m/m0 = 0,90 - 0,0043M + 0,00273 + 0,000924M (16)

m/m0 = 1,83 - 0,176M - 0,21 s - 0,0343Ms, (17)

де m/m0 - відносна зміна маси профілю (%); M - сумарна маса відпресованих за час експлуатації профілів (т); і s (мм) - коефіцієнт витяжки та товщина стінки на початку експлуатації.

В цілому, урахування описаних вище явищ дозволяє коригувати розміри і масу погонного метра прес-виробів при проектуванні та експлуатації матриць, у тому числі безпосередньо при пресуванні та виправленні розтягуванням.

Вплив форми вхідної частини матриці на якість товстостінних прес-виробів зі сплавів АА6060 і АА6082. Експерименти були проведені на горизонтальному гідравлічному пресі зусиллям 10 МН Ганноверського університету ім. Лейбниця. Використовувались безперервнолиті заготовки з алюмінієвих сплавів AA6060 і AA6082 довжиною 260…300 мм і діаметром 120 мм. Вироби - штаби розміром 806 мм. Варіювались марка сплаву, тип матриці та швидкість переміщення прес-штемпеля, VП: 8 і 16 мм/с. Пресування здійснювалось через плоскі і форкамерні двоступінчасті матриці без переднього натяжіння.

Вимірювання розмірів штаб і каналу й розрахунок їх зміни внаслідок термічної та пружної деформації (за допомогою програми COSMOSWorks) показало, що позаконтактна пластична деформація має місце для обох типів матриць. Але для плоских матриць вона приводить до зменшення товщини штаби, а для форкамерних - до збільшення товщини. Це підтверджується даними про масу погонного метра (для форкамерної матриці цей показник на 1,5…2,5% більше). Збільшення швидкості пресування приводить до зменшення розмірів штаби. Обидва зазначених явища сильніше проявляються для більш міцного сплаву АА6082 у порівнянні зі сплавом АА6060.

Пресування через форкамерну матрицю приводить до більшого підвищення температури внаслідок деформаційного розігріву у порівнянні із плоскою матрицею (на 10…20С). Для сплаву АА6060 пресування через форкамерну матрицю приводить у порівнянні із плоскою матрицею до збільшення відносного видовження після розриву при випробуваннях на розтягування на 20…30%, для АА6082 воно практично не зміняюється; міцність виробів в обох випадках змінюється незначно. Встановлено, що для сплавів 6ххх-й серії пресування через форкамерну матрицю приводить до зменшення глибини залягання грубокристалічного ободка (ГКО) у порівнянні із плоскою матрицею (рис. 5). Збільшення швидкості витікання при використанні форкамерної матриці приводить до зменшення глибини залягання ГКО (для АА6060) або збереження цієї величини на тому ж рівні (для АА6082).

Нерівномірність витікання при багатоканальному пресуванні через форкамерні матриці. Експериментальні дослідження проводили на вертикальному пресі зусиллям 10 МН НМетАУ. Матеріал заготовки - сплав АА6060. Швидкість пресування 0,5 мм/с. Конструкція матриці дозволяла змінювати глибину форкамери. Як параметри, що варіюються, були обрані: зміщення загального центра ваги каналів E; умовний кут форкамери = arctg(H/b); температура заготовки Tз. Як характеристика нерівномірності витікання металу було обрано відношення швидкості в кожному з каналів до суми швидкостей по всім каналам = Wi/W, яке пропорційне відповідному відношенню мас відпресованого металу. Показано, що це співвідношення при пресуванні тонкостінних виробів через матриці з форкамерами різної глибини при різній температурі заготовки може бути визначене як квадратична функція відстані від центра ваги каналу до осі матриці при радіусі контейнера Rк:

Вплив технологічних параметрів на температуру профілів при пресуванні через форкамерні матриці. Експериментальним шляхом на пресовій лінії "Дніпровського заводу "АЛЮМАШ" досліджувалася зміна температури в ході прямого пресування різноманітних суцільних профілів зі сплаву АА6060 через форкамерні матриці у діапазоні швидкостей пресування 4,5...10 мм/с і температур заготовки 400...450 С. Коефіцієнти витяжки дорівнювали 45...90. Апроксимація експериментальних даних дозволила отримати залежність приросту температури металу профілю відносно температури заготовки при сталому процесі пресування:

ДТ = a0 + a1 Vп + a2 Тз + a3 Vп Тз + a4 / Vп + a5 / Тз, (19)

де a0 = 3856; a1 = 12,84; a2 = -4,66; a3 = -0,032; a4 = -197,7; a5 = -738590.

Вплив формозміни на структуру металу труб при пресуванні через комбіновані матриці із плоским розсікачем. Експериментальні дослідження проведені для труб зі сплаву АА1070 розміром 81,25 мм і 375,5 мм (при практично рівному D/s=6,5). Більші значення коефіцієнта витяжки у зварювальній камері комбінованої матриці та зменшення швидкості пресування при інших різних умовах забезпечують істотне зниження кількості дефектів поздовжнього звареного шва (непровару), а також формування структури металу прес-виробу з меншим розміром зерна. Використання малої швидкості пресування небажане з огляду на продуктивність процессу. Тому з метою поліпшення якості металу труб рекомендовано підвищувати коефіцієнт витяжки у зварювальній камері.

Взаємний вплив температурно-швидкісних параметрів пресування труб малого діаметра на температуру труб. Дослідження проводили в умовах Дніпровського заводу "АЛЮМАШ" при пресуванні труб зі сплаву АА1070 розмірами 8Ч1, 8Ч1,25 і 9Ч1 мм у бухти. Показано, що зменшення температури заготовки та збільшення швидкості прес-штемпеля приводить до збільшення зміни температури труби внаслідок деформаційного розігріву. При коефіцієнтах витяжки від 200 до 300 наявної залежності зростання температури труби T (С) при збільшенні коефіцієнта витяжки в розглянутому діапазоні температур заготовки ТЗ і швидкостей пресування VП не виявлено. Експериментальні дані про величину T (С), яка є різницею між температурою поверхні труби, на стадії умовносталого процесу пресування та температурою заготовки, апроксимовані у вигляді функції від ТЗ (С) і VП (мм/с):

T = a0 + a1VП- a2ТЗ + a3VТЗ + a4/VП + a5/TЗ, (20)

де a0 = 3058,7; a1 = 40,6; a2 = -3,48; a3 = -0,106; a4 = -175,3; a5 = -605728.

Дослідження реологічних властивостей алюмінієвого сплаву АА6060 у температурному діапазоні пресування. Для проведення експерименту обрано чотири температури нагріву зразків у вузькому температурному інтервалі, характерному для пресування розглянутого сплаву: 450, 475, 500 і 525 °С, та п'ять швидкостей деформації: 0,01; 0,1; 1,0; 5,0; 10,0 с-1. Після апроксимації даних отримані наступні формули для визначення напруження текучості (спрощена та більш точна):