Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Тиксоштамповка

15.11.2018

В последнее десятилетие ученые и исследователи в России и за рубежом разрабатывают технологии объемной штамповки металлов в твердожидком состоянии (тиксоштамповка). Эти технологии в разной степени обеспечивают повышение механических свойств металла, размерной точности поковок, КИМ. В технологии тиксоштамповки сохраняют и учитывают преимущества жидкой штамповки, устраняя недостатки последней благодаря существенному изменению микроструктуры металла. Вместо дендритной формируется сфероидальная (глобулярная) микроструктура (рис. 26.5) в результате специального воздействия на кристаллизующийся металл в процессе образования твердожидкой суспензии в температурном диапазоне между линиями ликвидуса и солидуса, т. е. при температуре ниже линии расплава и выше линии затвердевания (рис. 26.6).


Значительный интерес к новой технологии штамповки в твердожидком состоянии вызван открытием свойства тиксотропности металлических суспензий с глобулярной микроструктурой. Эффект тиксотропности заключается в значительном снижении сопротивления сдвиговым деформациям металлических суспензий с глобулярной микроструктурой в твердожидком состоянии, в результате чего металл заполняет сложные формы полости штампов при незначительной удельной силе.

С помощью тиксоштамповки получают заготовки деталей сложной геометрической формы всего за один переход. Возможно изготовление таких конструктивных элементов, как канавки, выточки, отверстия малого диаметра, сочетание тонких и толстых стенок, малые радиусы закруглений. Можно штамповать трудно деформируемые и даже композиционные материалы с незначительной последующей механической обработкой. При использовании тиксоштамповки удается сокращать число операций технологического процесса, количество необходимого инструмента, применять менее мощное оборудование. Эту технологию уже успешно используют в промышленном производстве деталей из алюминиевых и магниевых сплавов, в последние годы отмечается интерес к тиксоштамповке сталей.

В производственных условиях для изготовления изделий из алюминиевого сплава АК7 применяют тиксоштамповку, которая включает два этапа:

1) изготовление первичных заготовок с глобулярной микроструктурой, получаемой в результате магнитогидродинамического перемешивания расплава в кристаллизаторе;

2) отрезку заготовок требуемого размера, последующий нагрев до температуры твердожидкого состояния (суспензии) и формообразование тиксоштамповкой.

Для достижения эффекта тиксотропии необходимо сформировать глобулярную микроструктуру затвердевающей фазы алюминиевого сплава и осуществить штамповку при температуре, близкой к линии солидуса (рис. 26.7). При этом процесс штамповки, проводимый в узком диапазоне значений температуры 10...40 °С, обеспечивает возможность плавного течения суспензии как вязкой жидкости, которая заполняет полости штампа под действием силы, существенно меньшей, чем при горячей объемной штамповке.

Процесс преобразования расплавленного металла в твердожидкую суспензию основан на управлении процессом кристаллизации, например, путем добавления модификаторов в расплав или выращивания кристаллов дендритной формы с их последующим разрушением в местах ветвления посредством интенсивного теплового или силового (механического), электромагнитного или ультразвукового воздействия.

Нагрев металла до твердожидкого состояния — особенно важный этап в процессе тиксоштамповки. Его целью является получение однородного твердожидкого состояния заготовки с точно контролируемым содержанием твердой фазы из частиц глобулярной формы, равномерно распределенных в жидкой фазе с более низкой температурой затвердевания. Именно температура нагрева определяет количественное содержание твердой фазы в заготовке (см. рис. 26.7).

Основной проблемой при формоизменении в твердожидком состоянии является выбор материала штампов, которые должны выдерживать не только большие нагрузки, но и высокую температуру. В настоящее время существует два подхода к решению этой проблемы: разработка тугоплавких сталей с высоким содержанием W и Mo либо использование керамических армированных штампов.

По результатам исследований установлено, что керамические материалы на основе различных оксидов обладают исключительной химической стабильностью и не вступают в химические реакции со сталью при высоких температурах, однако их механические свойства недостаточны для тиксоштамповки. Поэтому ведутся разработки керамических материалов на основе кремния, не содержащих оксидов. Особенно многообещающими являются керамические материалы на основе Si3N3, так как они обладают хорошими механическими свойствами при температурах до 1500 °C.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: