postgraduate student, research engineer of scientific laboratory “Metal Forming”
аспирант, инженер-исследователь научной лаборатории «Обработка металлов давлением»
Doctor of Science (Engineering), professor of Chair of Metal Forming
доктор технических наук, профессор кафедры обработки металлов давлением
The work covers the development of a technology for producing a bimetallic rod from high-strength 7075 alloy with a cladding layer of 1100 aluminum, which is aimed at improving corrosion resistance while maintaining mechanical properties. A special feature of the proposed technology is the use of an additional front pure aluminum workpiece for the process of direct extrusion of a rod from 7075 alloy. The direct extrusion process for a composite workpiece was simulated with the DEFORM software package’s finite element method. The influence of process temperature and speed on the formation of the cladding layer was analyzed. For this purpose, four problems were formulated with varying heating modes of workpieces and tools. It was found that it is possible to produce a thin cladding layer at a heating temperature of the base 7075 alloy equal to 360 °C and a cladding layer temperature equal to 20 °C, which ensures a uniform distribution of the coating along the length of the rod without signs of delamination. Stress-strain analysis during extrusion showed that a cold additional workpiece ensures continuity for cladding coating formation. However, heating above 300 °C leads to rupture from deformation localization. The developed approach can be used to reduce the cost of products by reducing the consumption of expensive 7075 alloy while simultaneously increasing corrosion resistance due to the use of pure aluminum cladding. Prospects for the development of further research are associated with the optimization of extrusion modes for various rod sizes.
Исследование посвящено разработке технологии получения биметаллического прутка из высокопрочного сплава 7075 с плакирующим слоем из алюминия 1100, которая направлена на улучшение коррозионной стойкости при сохранении механических свойств. Особенностью предложенной технологии является применение дополнительной передней заготовки из чистого алюминия для процесса прямого прессования прутка из сплава 7075. Проведено численное моделирование процесса прямого прессования композитной заготовки в программном комплексе DEFORM с использованием метода конечных элементов. Проведен анализ влияния температурно-скоростных условий процесса на формирование плакирующего слоя. Для этого была выполнена постановка четырех задач с варьированием режимов нагрева заготовок и инструментов. Установлено, что получить тонкий плакирующий слой удается при температуре нагрева основного сплава 7075, равной 360 °C, и температуре плакирующего слоя, равной 20 °C, что обеспечивает равномерное распределение покрытия по длине прутка без признаков расслоения. Анализ напряженно-деформированного состояния материалов в ходе прессования показал, что вариант использования дополнительной заготовки в холодном состоянии позволяет сохранять достаточную сплошность для формирования непрерывного плакирующего покрытия, в то время как нагрев до 300 °C и выше приводит к его разрыву из-за локализации деформации. Разработанный подход может быть использован для снижения себестоимости изделий за счет уменьшения расхода дорогостоящего сплава 7075 при одновременном повышении коррозионной стойкости за счет применения плакировки из чистого алюминия. Перспективы развития дальнейших исследований связаны с оптимизацией режимов прессования для различных типоразмеров прутков.