Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ АВТОВОЛН ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-148-153

Полный текст:

Аннотация

Несмотря на растущий интерес к использованию токовых воздействий для интенсификации формоизменения надежные экспериментальные и теоретические представления о процессах пластической деформации весьма ограничены, а физическая природа эффекта пластификации металлов изучена явно недостаточно. Это сдерживает использование перспективного явления в технологии обработки металлов давлением. Перспективным для решения задач исследования механизмов развитой электростимулированной пластической деформации может явиться подход к пластическому течению как к волновому процессу. Методами инфракрасной термографии и двухэкспозиционной спекл-интерферометрии исследована пластическая деформация малоуглеродистой стали при воздействии импульсного электрического тока. Установлено, что внешнее электрическое воздействие приводит к увеличению скорости волн пластичности на 65 %. Анализ картин распределения скоростей показал, что распределение скорости имеет вид «ударного перехода». В начале координат скорость движения материала равна нулю (неподвижный захват), а на правой части кривой скорость материала равна скорости растяжения, задаваемой испытательной машиной. Воздействие электрического тока приводит к расщеплению скоростей смещений как на подвижных, так и на неподвижных концах образцов. Термографические исследования показали наличие градиента температуры, направленного от зажимов к центру образца, что не совпадает с картиной распределения смещений. Установлено, что при первичной обработке мощными токовыми импульсами в центральной области образца температура образца достигает 351 K, а в области, прилегающей к зажимам, 330 K, то есть температура повысилась на 53 К. Последующие обработки приводят к незначительному повышению температуры. По литературным данным такое повышение температуры для исследуемой стали приводит к снижению предела текучести на 10 %, что соответствует результатам настоящего эксперимента. Если изменение скорости движения медленной волны при пропускании тока ранее было обнаружено и подтверждается в настоящей работе, то анализ распределения скоростей по координате показал, что импульсный ток приводит к расщеплению профиля скоростей вблизи подвижного захвата.

Об авторах

А. Ю. Гагарин
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля


В. Д. Сарычев
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля


С. А. Невский
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля


А. И. Потекаев
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Россия
д.ф.-м.н., профессор, директор Сибирского физико-технического института им. В.Д. Кузнецова (СФТИ ТГУ)


Список литературы

1. Ruszkiewicz B.J., Grimm T., Ragai I., Mears L., Roth J.T. A Review of Electrically-Assisted Manufacturing With Emphasis on Modeling and Understanding of the Electroplastic Effect // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2017. Vol. 139. No. 11. P. 110801 (1-15).

2. Электростимулированная пластичность металлов и сплавов / В.Е. Громов, Л.Б. Зуев, Э.В. Козлов, В.Я. Целлермаер. – М.: Наука, 1996. – 293 с.

3. Jones J.J., Mears L. Constant Current Density Compression Behavior of 304 Stainless Steel and Ti-6Al-4V During Electrically-Assisted Forming // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2011. Paper No. MSEC2011-50287. P. 629 – 637.

4. Hong S., Jeong Y., Chowdhury M.N., Chun D., Kim M., Han H.N. Feasibility of Electrically Assisted Progressive Forging of Aluminum 6061-T6 Alloy // CIRP Ann. Manuf. Technol. 2015. Vol. 64. No. 1. P. 277 – 280.

5. Tang G., Zhang J., Yan Y., Zhou H., Fang W. // The Engineering Application of the Electroplastic Effect in the Cold-Drawing of Stainless Steel Wire // J. Mater. Process. Technol. 2003. Vol. 137. No. 1. P. 96 – 99.

6. Egea A.J.S., Rojas H.A.G., Celentano D.J., Peiro J.J. Mechanical and Metallurgical Changes on 308L Wires Drawn by Electropulses // Mater. Des. 2016. Vol. 90. P. 1159 – 1169.

7. Zhang D., To S., Zhu Y.H., Wang H., Tang G.Y. Static Electropulsing-Induced Microstructural Changes and Their Effect on the Ultra-Precision Machining of Cold-Rolled AZ91 Alloy // Metall. Mater. Trans. A. 2012. Vol. 43. No. 4. P. 1341 – 1346.

8. Hameed S., Rojas H.A.G., Egea A.J.S., Alberro A.N. Electroplastic Cutting Influence on Power Consumption During Drilling Process // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2016. Vol. 87. No. 5-8. P. 1835 – 1841.

9. Liu X., Lan S., Ni J. Electrically Assisted Friction Stir Welding for Joining Al 6061 to TRIP 780 Steel // J. Mater. Process. Technol. 2015. Vol. 219. P. 112 – 123.

10. Santos T.G., Lopes N., Machado M., Vilaca P., Miranda R. Surface Reinforcement of AA5083-H111 by Friction Stir Processing Assisted by Electrical Current // J. Mater. Process. Technol. 2015. Vol. 216. P. 375 – 380.

11. Grasso S., Sakka Y., Maizza G. Electric Current Activated/ Assisted Sintering (ECAS): A Review of Patents 1906–2008 // Sci. Technol. Adv. Mater. 2009. Vol. 10. No. 5. P. 053001.

12. Langer J., Hoffmann M.J. Direct Comparison Between Hot Pressing and Electric Field-Assisted Sintering of Submicron Alumina // Acta Mater. 2009. Vol. 57. No. 18. P. 5454 – 5465.

13. Xu D., Lu B., Cao T., Zhang H., Chen J., Long H., Cao J. Enhancement of Process Capabilities in Electrically-Assisted Double Sided Incremental Forming // Mater. Des. 2016. Vol. 92. P. 268 – 280.

14. Valoppi B., Egea A.J.S., Zhang Z., Rojas H.A.G., Ghiotti A., Bruschi S., Cao J. A Hybrid Mixed Double-Sided Incremental Forming Method for Forming Ti6Al4V Alloy // CIRP Ann. Manuf. Technol. 2016. Vol. 65. No. 1. P. 309 – 312.

15. Xie H., Dong X., Peng F., Wang Q., Liu K., Wang X., Chen F. Investigation on the Electrically-Assisted Stress Relaxation of AZ31B Magnesium Alloy Sheet // J. Mater. Process. Technol. 2016. Vol. 227. P. 88 – 95.

16. Liu R., Lu B., Xu D., Chen J., Chen F., Ou H., Long H. Development of Novel Tools for Electricity-Assisted Incremental Sheet Forming of Titanium Alloy // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2016. Vol. 85. No. 5. P. 1137 – 1144.

17. Nguyen-Tran H., Oh H., Hong S., Han H.N., Cao J., Ahn S., Chun D. A Review of Electrically-Assisted Manufacturing // Int. J. Precis. Eng. Manuf. Green Technol. 2015. Vol. 2. No. 4. P. 365 – 376.

18. Guan L., Tang G., Chu P.K. Recent Advances and Challenges in Electroplastic Manufacturing Processing of Metals // J. Mater. Res. 2010. Vol. 25. No. 7. P. 1215 – 1224.

19. Зуев Л.Б., Громов В.Е., Пеккер Н.В. Элекростимулирование волны пластичности при распространении полос Людерса // Металлофизика. 1992. № 11. С. 88.

20. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Баранникова С.А. Физика макролокализации пластического течения. – Новосибирск: Наука, 2008. – 328 с.

21. Сарычев В.Д., Петрунин В.А. Фильтрационная модель пластической деформации // Изв. вуз. Черная металлургия. 1993. № 2. С. 29 – 33.

22. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Ударные волны большой амплитуды в газах // Успехи физических наук. 1957. Т. 63. № 11. С. 613 – 641.

23. Баранникова С.А., Косинов Д.А., Зуев Л.Б., Громов В.Е., Коновалов С.В. Влияние водорода на макролокализацию пластической деформации низкоуглеродистой стали // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 12. С. 891 – 895.

24. Кузнецов В.А., Громов В.Е., Кузнецова Е.С., Гагарин А.Ю., Косинов Д.А. Аппаратурное обеспечение электростимулированной обработки металлов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 2. С. 157 – 163.

25. Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses // Measur. Sci. Technol. 2010. Vol. 21. No. 5. P. 054014 – 054019.

26. Федорова А.Ю., Банников М.В., Плехов О.А. Применения метода инфракрасной термографии для определения параметров линейной механики трещин // Вестник ПНИПУ. Механика. 2012. № 2. С. 215– 225.

27. Pengchao Song, Xifeng Li, Wei Ding, Jun Chen. Electroplastic Tensile Behavior of 5A90 Al–Li Alloys // Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.). 2014. Vol. 27. No. 4. P. 642 – 648.

28. Каминский П.П. Необратимая деформация кристаллов как структурное превращение, инициируемое изменением межатомного взаимодействия. Автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. – Томск: ИФПМ СО РАН, 2015. – 39 с.


Для цитирования:


Гагарин А.Ю., Сарычев В.Д., Невский С.А., Потекаев А.И. ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ АВТОВОЛН ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2019;62(2):148-153. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-148-153

For citation:


Gagarin A.Y., Sarychev V.D., Nevskii S.A., Potekaev A.I. INFLUENCE OF PULSED ELECTRIC CURRENT ON THE WAVES MOTION CHARACTER OF PLASTIC DEFORMATION AT TENSION OF A STEEL PLATE. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(2):148-153. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-2-148-153

Просмотров: 81


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)