Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Head of the Laboratory of Physics of Metals, Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus
доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией физики металлов, член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси
junior researcher
младший научный сотрудник
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Director
доктор технических наук, профессор, директор
senior researcher
старший научный сотрудник
PhD (Physics and Mathematics), leading engineer of radiation and vacuum equipment in the Scientific Research Service Sector
кандидат физико-математических наук, ведущий инженер радиационной и вакуумной аппаратуры сектора обслуживания научных исследований
The work presents a new method of equal channel angular pressing (ECAP) using powerful ultrasonic vibrations (UV). The authors have developed an original device of ultrasonic ECAP, in which the waveguide with the matrix are made as a single unit, and the waveguide fastening elements are located in the nodal plane of mechanical displacements of the standing wave, the excitation of which occurs directly in the matrix and the blank during pressing. For the first time, it has been proposed to transmit ultrasonic vibrations to the zone of intersection of the matrix channels through which the blank moves, not through the punch, but by exciting vibrations in the matrix itself, i. e. the matrix is simultaneously a waveguide for longitudinal ultrasonic vibrations. This allowed increasing repeatedly the efficiency of ultrasonic action by reducing the friction forces between the surface of the blank and the surface of the matrix channels, as well as by reducing the deformation forces in the zone of intersection of the matrix channels, where a simple shift of the deformed metal occurs. As a result, in comparison with the known methods of ultrasonic ECAP, when the reduction in pressing force is less than 15 %, the excitation of ultrasonic vibrations directly in the waveguide – matrix allowed reducing the pressing force by 1.5–4 times. At the same time, the structure of the pressed materials also changes significantly: the grain size and their crystallographic orientations decrease, the microhardness increases. Changes in the phase composition for all samples produced by ECAP with ultrasonic vibrations, and by conventional technology are not observed.
Представлен новый способ равноканального углового прессования (РКУП) с использованием мощных ультразвуковых колебаний (УЗК). Разработано оригинальное устройство ультразвукового РКУП, в котором волновод с матрицей выполнены как единое целое, а элементы крепления волновода расположены в узловой плоскости механических смещений стоячей волны, возбуждение которой происходит непосредственно в матрице и заготовке в процессе прессования. Впервые предложено передавать УЗК в зону пересечения каналов матрицы, через которые перемещается заготовка, не через пуансон, а посредством возбуждения колебаний в самой матрице, т. е. матрица одновременно является волноводом продольных УЗК. Это позволило многократно повысить эффективность ультразвукового воздействия за счет снижения сил трения между поверхностью заготовки и поверхностью каналов матрицы, а также за счет снижения деформационных усилий в зоне пересечения каналов матрицы, где происходит простой сдвиг деформируемого металла. В результате по сравнению с известными способами ультразвукового РКУП, в которых снижение усилия прессования составляет менее 15 %, возбуждение УЗК непосредственно в волноводе – матрице позволило снизить усилие прессования в 1,5–4 раза. При этом существенно меняется и структура прессуемых материалов: уменьшается размер зерен и их кристаллографические ориентировки, увеличивается микротвердость. Изменения фазового состава для всех образцов, полученных РКУП с УЗК и по обычной технологии, не наблюдается.