Материал для физического моделирования процессов обработки металлов давлением в состоянии сверхпластичности

Abstract

В статті запропоновано моделювати процеси над пластичної деформації на оптично прозорих матеріалах, що створені на основі діє нових і вініл ароматичних вуглеводнів, полярного пластифікатора і не забарвлюючого стабілізатора.

На думку авторів, до написання цієї статті найліпшим матеріалом для моделювання процесів над пластичної деформації був сплав олово – 38 % свинець. В статті вказані переваги і недоліки сплава олово-свинець для моделювання над пластичної деформації.

Переваги: простота формування над пластичної структури; висока чутливість напруги течії до швидкості деформації; низькі напруги течії і великі граничні ступені деформації сплава; діапазон оптимальних температур над пластичності евтектики Sn-38%Pb вміщує значення кімнатної температури, це усуває проблеми нагріву зразків.

Недоліки: після інтенсивної деформації заготовки зі сплаву Sn-38%Pb необхідно зберігати в морозильній камері, щоб уникнути зростання зерен, яке відбувається в сплаві при кімнатній температурі; деформування сплава в оптично прозорому інструменті дозволяє спостерігати у динаміці змінення деформованого стану поверхні заготовки, для цього на поверхню треба нанести координатну сітку; деформацію внутрішніх шарів можна вивчати тільки після завершення процесу деформації і наступного розділення заготовки на частини.

В статті надані приклади хімічного складу нових матеріалів: основа (склад компонентів – 100 вагових частин) – бутадієнстірол, ізопренстірол, бутадієн-α-метіл стірол; стабілізатор (склад компонента – 0,5 вагових частин) - 2,6-ді-трет-бутіл-4-метілфенол; полярний пластифікатор (склад компонентів – 5 - 40 вагових частин) – дібутілфталат, дібутілсебацинат. Показано, що введення полярного пластифікатора зменшує напругу течії матеріалів (від 6,5 до 0,1 МПа), змінює відносне подовження до розриву (в діапазоні 615 - 145 %) і відносну залишкову деформацію після розриву (в діапазоні 18 – 56 %). Незначне змінення складу пластифікатору дозволяє моделювати або поведінку сплаву з різною надпластичною структурою, або різні температурні умови деформування.

Деформування зразків з блок-сополімерів характеризується високою швидкісною чутливістю напруги течії, коефіцієнт швидкісної чутливості m при швидкостях деформації 10-3-10-4 с-1 має значення в діапазоні 0,26-1,00 і максимум величини в тому ж діапазоні швидкостей деформації, що й для металічних матеріалів.

В статье предложено моделировать процессы сверхпластической деформации на оптически прозрачных материалах, созданных на основе диеновых и винилароматических углеводородов, полярного пластификатора и неокрашивающего стабилизатора.

По мнению авторов, до написания этой статьи лучшим материалом для моделирования процессов сверхпластической деформации являлся сплав олово – 38 % свинец. В статье указаны преимущества и недостатки сплава олово-свинец для моделирования сверхпластической деформации.

Преимущества: простота формирования сверхпластичной структуры; высокая чувствительность напряжения течения к скорости деформации; низкие напряжения течения и большие предельные степени деформации сплава; диапазон оптимальных температур сверхпластичности эвтектики Sn-38%Pb содержит значения комнатной температуры, это устраняет проблемы нагрева образцов.

Недостатки: после интенсивной деформации заготовки из сплава Sn-38%Pb необходимо хранить в морозильной камере во избежание роста зерен, происходящего в сплаве при комнатной температуре; деформирование сплава в оптически прозрачном инструменте позволяет наблюдать в динамике изменение деформированного состояния поверхности заготовки, для этого на поверхность надо нанести координатную сетку; деформацию внутренних слоев сплава можно изучать только после прекращения процесса деформации и последующего разделения заготовки на части.

Статья представляет примеры химического состава новых материалов: основа (содержание компонента – 100 весовых частей) – бутадиенстирол, изопренстирол, бутадиен-α-метилстирол; стабилизатор (содержание компонента – 0,5 весовых частей) – 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол; полярный пластификатор (содержание компонента – 5 – 40 весовых частей) – дибутилфталат, дибутилсебацинат. Показано, что ввод полярного пластификатора уменьшает напряжение течения материалов

Незначительное изменение содержания пластификатора позволяет моделировать либо поведение сплава с различной сверхпластичной структурой, либо различные температурные условия деформирования.

С помощью координатной сетки, нанесенной на диаметральную плоскость таких образцов, и видеосъемки процесса деформации можно проводить анализ качественных и количественных изменений по всему объему образцов в любой промежуток времени.

The paper proposes to model the processes of superplastic deformation on optically transparent materials created on the basis of diene and vinylaromatic hydrocarbons, a polar plasticizer and an unstressed stabilizer.

The authors argue that before writing this article, the best material for modeling the processes of superplastic deformation was a tin alloy with 38% lead. The authors pointed out the advantages and disadvantages of the tin-lead alloy for modeling superplastic deformation. Advantages: simplicity of superplastic structure formation; high sensitivity of the flow stress to the strain rate; low flow stresses and large ultimate degrees of deformation of the alloy; the range of optimum superplasticity temperatures of eutectic Sn-38% Pb contains room temperature values, this eliminates the problem of sample heating.

Disadvantages: after intensive deformation, the Sn-38% Pb alloy stock must be stored in the freezer to avoid the growth of grains occurring in the alloy at room temperature; deformation of the alloy in an optically transparent tool allows one to observe in dynamics the change in the deformed state of the workpiece surface, for this, a coordinate grid must be applied to the surface; deformation of the inner layers of the alloy can be studied only after the deformation process has ceased and the workpiece is subsequently divided into parts.

The article presents examples of the chemical composition of new materials: base (content of the component - 100 parts by weight) - butadiene styrene, isoprene-styrene, butadiene-α-methylstyrene; Stabilizer (content of the component - 0.5 parts by weight) - 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol; Polar plasticizer (content of the component - 5 - 40 parts by weight) - dibutyl phthalate, dibutyl sebacate. The authors showed that the introduction of a polar plasticizer reduces the stress of the flow of materials (from 6.5 to 0.1 MPa), changes the elongation to break (in the range of 615 to 145 %), and the relative residual deformation after the fracture (in the range 18-56 %). A slight change in the content of the plasticizer allows one to model either the behavior of an alloy with a different superplastic structure or different temperature conditions of deformation. The deformation of samples from block copolymers is characterized by a high velocity sensitivity of the flow stress, the velocity sensitivity coefficient m at the strain rates of 10-3-10-4 s-1 has values in the range 0.26-1.00 and a maximum value in the same range of strain rates, as for metallic materials.

A slight change in the content of the plasticizer allows one to model either the behavior of an alloy with a different superplastic structure or different temperature conditions of deformation.

With the help of a grid drawn on the diametric plane of such samples and video recording of the deformation process, qualitative and quantitative changes can be analyzed throughout the sample volume at any time.