Разработка метода бесслитковой прокатки-прессования для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и исследование их свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Дурнопьянов Александр Васильевич

• Дурнопьянов Александр Васильевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Дурнопьянов Александр Васильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

1.1. Технико-экономическое обоснование выбора сплавов для исследований

1.2. Сплавы Л1-2г-Бе и характеристика свойств полуфабрикатов, изготовленных

из них

1.3. Сплавы Л1-М£-8с и характеристика свойств полуфабрикатов, изготовленных

из них

1.4. Конструкции устройств и оборудование для совмещения операций литья, прокатки и прессования

1.5. Анализ применения и выбор программных комплексов для моделирования совмещенных процессов

1.6. Выводы по главе

2. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕТОДА БЕССЛИТКОВОЙ ПРОКАТКИ-ПРЕССОВАНИЯ НА УСТАНОВКЕ СЛИПП-2,5

2.1. Разработка метода и устройства для бесслитковой прокатки-прессования

2.2. Конструирование установки СЛИПП-2,5 и выбор технологических параметров для реализации метода бесслитковой прокатки-прессования

2.3. Разработка и апробация технологии бесслитковой прокатки-прессования на установке СЛИПП- 2,5

2.4. Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА, ТЕХНОЛОГИИ И ПАРАМЕТРОВ СОВМЕЩЁННОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ДЛИННОМЕРНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВОВ А1^г-Ее

3.1. Моделирование процесса бесслитковой прокатки-прессования для получения прутков из сплавов А1-2г-Бе на установке СПП-200

3.2. Исследование влияния химического состава и технологических параметров бесслитковой прокатки-прессования на структуру и свойства длинномерных деформированных полуфабрикатов из исследуемых сплавов

3.3. Исследование влияния бесслитковой прокатки-прессования, волочения и термообработки на структуру и свойства полуфабрикатов из сплава А1-2г-Бе

3.4. Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ БЕССЛИТКОВОЙ ПРОКАТКИ-

ПРЕССОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ДЛИННОМЕРНЫХ

ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ СПЛАВОВ Al-Mg-Sc

4.1. Моделирование процесса бесслитковой прокатки-прессования для получения прутков из сплава

4.2. Разработка плана экспериментов для получения прутков из сплавов Al-Mg-

Sc методом бесслитковой прокатки-прессования

4.3. Экспериментальные исследования процесса бесслитковой прокатки-прессования для получения прутков из сплавов 01570 и

4.4. Исследование режимов волочения и термообработки для получения сварочной проволоки из прутков, изготовленных БПП, с заданным уровнем физико- 113 механических свойств

4.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода бесслитковой прокатки-прессования для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и исследование их свойств»

ВВЕДЕНИЕ

Алюминий и его сплавы широко применяются в различных отраслях промышленности [1-9]. Благодаря своим уникальным технико-эксплуатационным характеристикам и таким свойствам, как небольшой вес, высокая коррозионная стойкость и высокая электропроводность, алюминий и его сплавы широко применяются в авиастроении, машиностроении, электроэнергетике и прочих отраслях. При повышении температуры до 523 °С электрическое сопротивление алюминия возрастает почти в 3 раза. При понижении температуры алюминия до -253 °С временное сопротивление возрастает почти в 3 раза, а относительное удлинение уменьшается в 1,5 раза [8, 9]. Этот металл также успешно заменяет медь в высоковольтных линиях электропередач, так как его применение существенно облегчает конструкции как линий электропередач, так и конструкцию деталей различных летательных аппаратов, что делает алюминий более привлекательным для такого использования.

В связи с изменением требований потребителей к качеству и механическим свойствам деформируемых полуфабрикатов в виде прутков и проволоки, используемых в электротехнике для производства силовых кабелей, проводов токопроводящих жил, катанки и сварочной проволоки, резко возросло потребление продукции из сплавов алюминия. Анализ научно-технической литературы показал, что в настоящее время в качестве таких материалов используются в основном электротехнические марки алюминия А5Е и А7У и сплав АВЕ, преимущественно в виде катанки, получаемой на литейно-прокатных агрегатах. Вместе с тем перспективным направлением для производства кабельной продукции, сварочной и лигатурной проволоки можно считать использование алюминиевых сплавов, легированных переходными металлами (ПМ). Такие сплавы обладают малым удельным весом, стойкостью к коррозии, сравнительно высокими механическими свойствами, термостойкостью при высоких температурах, свариваемостью и др., что позволяет применять их для изготовления длинномерных деформированных полуфабрикатов для различных отраслей промышленности и народного хозяйства. В настоящее время ведутся активные исследования по разработке и использованию сплавов системы A1-Mg, легированными такими элементами, как цирконий и железо (сплавы Л1-Zг-Fe), и скандием (сплавы A1-Mg-Sc) и др. [10-42].

Прутки и проволока из алюминия и его сплавов занимают существенное место в общей структуре металлургического производства. Особое место уделяется изготовлению проволоки различного назначения, которая используется для сварки, производства проводов, кабельно-проводниковой продукции, раскислителей, заклепок и т.п. В различных отраслях цветной металлургии объем выпуска проволоки составляет от 5 до 30 % от общего объема металлопродукции. При этом следует отметить, что основным потребителем проволоки являются предприятия

энергетического сектора, на долю которых приходиться более 80 % общего объема поставок.

Основными потребителями проволоки электротехнического назначения из сплавов системы А1-ПМ являются предприятия аэрокосмической отрасли (производство самолетов, вертолетов, ракетно-космическая промышленность), оборонной промышленности и др.

Исследованию свойств изделий из таких сплавов посвящено большое количество научных работ известных ученых, среди которых И.Н. Фридляндер, В.И. Добаткин, В.И. Елагин, В.М. Федоров, А.М. Захаров, В.С. Золоторевский, Н.А. Белов [43-48] и др. Исследованиям в области совмещенных процессов на базе применения операций литья, прокатки, прессования посвящены научные работы таких ученых, как И. Л. Перлин, А. И. Целиков, В. Н. Щерба, Г. С. Гун, М. З. Ерманок, В. Г. Шеркунов, В. Л. Бережной, М.С. Гильденгорн, А. В. Зиновьев, В.Ю. Бажин, Г.И. Рааб, Н.Н. Довженко, Ю.В. Горохов, Р.Л. Шаталов [49-66] и др.

Анализ существующей технологии производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов показал, что в настоящее время для них успешно применяются совмещенные методы обработки с использованием методов непрерывного литья, прокатки и прессования. Одним из таких перспективных методов является бесслитковая прокатка-прессование [67, 68], позволяющая исключить передел получения слитка, и, тем самым, существенно снизить трудо- и энергоемкость производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Поэтому создание новых технологий обработки, а также разработка технологических процессов и инструментов с использованием методов математического, и физического моделирования, а также специализированного программного обеспечения, является актуальной задачей.

В данной работе проведен ряд исследований применительно к получению длинномерных деформированных полуфабрикатов в виде прутков и проволоки из алюминиевых сплавов А1-2г-Бе и А1-М§-8е, результаты которых частично приведены в монографии [68] и в диссертациях В.М. Беспалова [69] и О.В. Якивьюк [70].

Актуальность этих исследований подчеркивается тем, что они велись в рамках проектов по Постановлению Правительства РФ №218 по договорам Министерства образования и науки России по созданию высокотехнологичного производства совместно с ОК «РУСАЛ» 13.G25.31.0083 по теме «Разработка технологии получения алюминиевых сплавов с редкоземельными, переходными металлами и высокоэффективного оборудования для производства электротехнической катанки» и 03.G25.31.0265 «Разработка экономнолегированных высокопрочных А1^с сплавов для применения в автомобильном транспорте и судоходстве»;; государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (номер проекта FSRZ-2020-0013) и при финансовой поддержке РФФИ и Красноярского краевого фонда под-

держки научной и научно-технической деятельности в рамках научного проекта № 18-48243006 по теме «Разработка ресурсосберегающей технологии совмещенного литья, прокатки и прессования деформированных полуфабрикатов из новых алюминиевых сплавов для производства кабельно-проводниковой продукции с повышенной термостойкостью». Их результативность подтверждается актами опытно-промышленной апробации новых технологий при внедрении на Красноярском заводе современных материалов.

Целью исследований является разработка комплекса технических и технологических решений для совершенствования технологии производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка метода бесслитковой прокатки-прессования длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и оборудования для его реализации;

- выбор сплавов для исследований на основе анализа научно-технической литературы;

- компьютерное моделирование процесса бесслитковой прокатки-прессования и определение его параметров, необходимых для проведения экспериментальных исследований;

- экспериментальные исследования бесслитковой прокатки-прессования при получении прутков из исследуемых сплавов на различных установках совмещенной обработки;

- изучение физико-механических свойств и структуры длинномерных полуфабрикатов из исследуемых сплавов в зависимости от их химического состава, режимов деформации и термической обработки;

- апробация в промышленных условиях технологии бесслитковой прокатки-прессования и получение опытных партий прутков и проволоки с требуемым уровнем физико-механических свойств.

Научная новизна полученных результатов исследований.

1. Разработан и экспериментально опробован новый метод и оборудование для бесслитковой прокатки-прессования, позволяющие сократить количество технологических переделов при получении длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов и, тем самым, повысить технико-экономические показатели их производства.

2. Созданы с применением программного комплекса QForm компьютерные модели бесслитковой прокатки-прессования, применение которых дало возможность установить деформационные, температурно-скоростные и силовые параметры процесса для алюминиевых сплавов Л1^г-Бе и A1-Mg-Sc и выбрать необходимое оборудование для производства прутков из них.

3. Выведены с использованием статистических методов планирования эксперимента регрессионные формулы для расчета временного сопротивления и относительного удлинения прутков

из сплавов 01570 и 1580 в зависимости от температуры, степени и скорости деформации, которые рекомендованы для расчета энергосиловых параметров процесса бесслитковой прокатки-прессования.

4. Получены экспериментальным путем новые научные знания и установлены закономерности изменения механических свойств и структуры длинномерных полуфабрикатов из сплавов А1-2г-Бе и А1-М§-Бе при бесслитковой прокатке-прессовании, волочении и термообработке в зависимости от деформационных и температурно-скоростных параметров обработки. Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Предложено и запатентовано устройство (патент РФ № 272452) для бесслитковой прокатки-прессования длинномерных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, на базе которого разработаны конструкции лабораторных и опытно-промышленной установок совмещенной обработки различной мощности и производительности.

2. Проведена апробация метода бесслитковой прокатки-прессования на установке совмещенной обработки СЛИПП-2,5, установлены параметры обработки и получены опытные партии прутков диаметром 9 мм из сплава 6082.

3. Реализованы численные расчеты с помощью программного комплекса QForm процесса бесслитковой прокатки-прессования прутков из сплавов А1-2г-Бе и А1-М§-Бе, позволившие определить температурно-скоростные параметры процесса деформации металла и энергосиловые характеристики установок СПП-200 и СПП-400.

4. Определен и рекомендован для применения химический состав сплавов А1-2г-Бе для изготовления термостойкой проволоки диаметром до 1 мм электротехнического назначения типа АТ1 по стандарту 1ЕС 62004 без термической обработки и проволоки типа АТ3 с термической обработкой, а также разработана и опробована в промышленных условиях технология ее производства с применением бесслитковой прокатки-прессования для получения заготовки под волочение.

5. Научно обоснована технология производства из сплавов А1-М§-Бе сварочной проволоки диаметром до 3 мм, проведена ее апробация в промышленных условиях с применением бесслитковой прокатки-прессования для получения заготовки под волочение, и установлена ее пригодность для сварки изделий из сплавов 01570 и 1580.

6. Результаты исследований внедрены в учебный процесс СФУ и используются для подготовки магистров по направлению 22.04.02 Металлургия (программа 22.05.02.05 «Обработка металлов давлением») и аспирантов по направлению 22.06.01 «Технологии материалов» специальности 2.6.4 «Обработка металлов давлением».

Исследования выполнены с использованием основных законов обработки металлов давлением, планирования эксперимента и экспериментальных методов определения параметров

процесса деформации металла и свойств методами испытаний на растяжение, металлографических методов исследований структуры металла и метода конечных элементов в программном комплексе QForm.

На защиту выносятся:

- технические решения на конструкцию устройства для бесслитковой прокатки-прессования;

- результаты компьютерного моделирования процесса бесслитковой прокатки-прессования для сплавов Al-Zr-Fe и Al-Mg-Sc;

- результаты экспериментальных исследований структуры и физико-механических свойств длинномерных деформированных полуфабрикатов из исследуемых алюминиевых сплавов;

- технические и технологические решения для получения из сплавов Al-Mg-Sc, сварочной проволоки диаметром до 3 мм;

- технические и технологические решения для получения из сплавов Al-Zr-Fe, проволоки электротехнического назначения диаметром до 1 мм;

Степень достоверности полученных результатов подтверждается применением научных методов исследований на аттестованном и поверенном оборудовании и программных комплексов для компьютерного моделирования, а также данными практической реализации опытно-промышленного опробования разработанных технологий в условиях Красноярского завода современных материалов.

Основные положения диссертационной работы изложены и обсуждены на национальных и международных конференциях и конгрессах, таких как «Цветные металлы и минералы» (г. Красноярск, 2019 г.); «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Брянск, 2019 г); «Фундаментальные исследования молодых ученых Енисейской Сибири» (г. Красноярск, 2019); «Проспект Свободный - 2019» (Красноярск, 2019 г.); «Magnitogorsk Rolling Practice» (Магнитогорск, 2019 и 2023 г.) и др.

Результаты диссертационной работы отражены в 23 печатных трудах, из них в 1 монографии, 4 статьях из перечня журналов, рекомендуемых ВАК, 9 статьях в изданиях, входящих в базу цитирования Scopus, и 2 патентах.

Настоящая работа является продолжением комплекса научно-исследовательских работ, выполняемых на кафедре «Обработка металлов давлением» института цветных металлов (ИЦМ) ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Включенные в диссертацию и выносимые на защиту результаты исследований представляют собой часть общих результатов научно-исследовательских работ по рассматриваемой проблеме, и выполнены непосредственно автором или в соавторстве.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

1.1. Технико-экономическое обоснование выбора сплавов

для исследований

Анализ научно-технической и патентной литературы показал, что в последнее время для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов в виде прутков и проволоки различного назначения все большее применение находят алюминиевые сплавы с переходными металлами [1-48].

В данной работе объектом исследований выбраны сплавы алюминия системы А1-М§ с переходными металлами (цирконием, скандием и железом), обозначенными далее, как сплавы А^г-Бе и А1-М§-Бе.

Сплавы системы А1-2г-Бе используются для производства проволоки электротехнического назначения и имеют большой потенциал в качестве перспективных, с точки зрения повышения эксплуатационных характеристик, материалов для производства деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения. Они обладают термической стабильностью, повышенной электропроводностью и достаточной прочностью, которая должна сохраняться после нагревов до температуры 300 оС [7].

Алюминиевые сплавы А1-2г-Бе электротехнического назначения находят широкое применение в промышленности благодаря ценному для техники комплексу механических, физических, коррозионных свойств и высокой технологичности. Важным свойством алюминия является его высокая электропроводность, поэтому он главным образом применяется в тех областях, где это качество является основным. Электротехническая промышленность является одним из крупнейших потребителем алюминия в России и за рубежом. В частности, большие объемы алюминиевой проволоки используются для изготовления проводов высоковольтных воздушных линий электропередач (ЛЭП). Чаще всего алюминий применяют в кабельной промышленности, на которую приходится около 90 % всего алюминия, потребляемого в энергетике, и около 14 % от общего объема его потребления (рис. 1.1).

Мировое потребление алюминия ежегодно растет на 5-6 %. В развитых странах оно увеличивается за счет роста автомобильной промышленности, а в развивающихся - за счет роста строительной и электротехнической отраслей [9]. При этом доля катанки достигает 18 % от общего объема производства полуфабрикатов из алюминия и его сплавов (рис. 1.2).

Алюминиевые проводниковые сплавы широко применяют для воздушных проводов и кабелей связи. Высокая прочность проводов из алюминиевых сплавов позволяет увеличить

размеры пролетов линии электропередач, способствует уменьшению количества повреждений при монтаже. По величине сопротивления действию дуги, возникающей при коротком замыкании, провода из алюминиевых сплавов занимают второе место после медных и значительно устойчивее проводов из технического алюминия.

2016 2017 2018 2019 2020 2021

Рисунок 1.1 - Типовая структура потребления алюминия по отраслям

Рисунок 1.2 - Структура производства полуфабрикатов из алюминия

Более низкая, по сравнению с медью, проводимость алюминия и алюминиевых сплавов приводит к необходимости увеличения сечения проводов, что в свою очередь уменьшает потери на корону и скин-эффект. Стоимость алюминиевого провода в линиях электропередач составляет от 50 % до 33 % стоимости медного провода аналогичной проводимости. Кроме специальных проводниковых сплавов, в электро- и светотехнике используют мало- и среднелеги-рованные алюминиевые деформируемые сплавы проводимостью ниже 30 - 32 Мсм ■ м-1.

Наиболее часто в этом случае применяют сплав АД31, реже используют сплавы 1320, 1915, 1925 и др.

Современный рынок алюминиевых проводников из сплавов Al-Zr-Fe характеризуется наличием большого ассортимента кабельно-проводниковой продукции многих зарубежных компаний, таких как Alstom, Nexans (Франция), Simens (Германия), Prysmian (Италия), NPA Skawina S.A. (Польша), J-Power Systems (Япония), Lumpi-Berndorf (Австрия), Southwire, General Cable, 3М (США) и многие другие. Все они занимают весомую долю Российского рынка и в целом создают жесткую конкуренцию отечественным кабельным заводам. По данным из разных источников, многие из них в настоящее время широко используют сплавы Al-Zr-Fe для производства высокотемпературных неизолированных проводов с малым провисанием (HTLS) [3, 5].

Для производства проводов и кабелей из алюминия и его сплавов используется алюминиевая катанка, которая в качестве легирующих добавок содержит кремний и магний, которые увеличивают прочностные характеристики, однако, значительно уменьшают электрическую проводимость проводов. Алюминиевая катанка марок А5Е, А7Е и сплава АВЕ изготавливается с помощью технологии непрерывного литья и прокатки на литейно-прокатных агрегатах (ЛПА). С целью снижения потерь при передаче электроэнергии необходимо разрабатывать новые алюминиевые сплавы, которые должны при высокой механической прочности иметь удовлетворительные характеристики по электропроводности. Однако действующие ЛПА, введенные в эксплуатацию в 70-х годах прошлого столетия, не предназначены для получения катанки из таких высокопрочных алюминиевых сплавов. Перспективы расширения рынков сбыта проводов из таких сплавов с новыми физико-механическими свойствами, замена части медных силовых кабелей на кабели с использованием проводов из алюминиевых сплавов, диктуют необходимость разработки новых высокоэффективных технологий их обработки. Такие технологии по утверждению авторов работ [63, 68] должны базироваться на применении совмещенных методов непрерывного литья и обработки металлов давлением.

Сплавы системы Al-Mg, легированные переходными металлами (например, скандием), используют в ведущих отраслях машиностроения, они имеют хорошие литейные свойства, свариваемость, пластичность и коррозионную стойкость при требуемом уровне прочности.

Для сварки листовых полуфабрикатов из этих сплавов широко применяется сварочная проволока [68,70]. Проволоку изготавливают круглого, фасонного и периодического сечения из черных и цветных металлов, а также различных сплавов. В зависимости от назначения к проволоке предъявляются различные требования. Конкретные показатели качества устанавливаются в стандартах и технических условиях. Требования, предъявляемые к холоднотянутой алюминиевой проволоке, приведены в действующих отечественных и

зарубежных стандартах ГОСТ 7871-2019, ГОСТ 4784-2019, А8ТМБ211-03, ЕК 573-3, ЕК 515, ЕК 485-1, ЕК 485-2, ЕК 485-3, ЕК 485-4.

К показателям качества проволоки относят: геометрические характеристики, механические характеристики материала, качество поверхности, структуру металла, нарушения сплошности при технологических испытаниях, коррозионную стойкость.

Проведенный анализ свойств сплавов А1-М^^с дал возможность предложить для использования в промышленности экспериментальный сплав этой системы 1580 с содержанием скандия 0,10-0,12 % [70]. Для этого сплава были проведены исследования деформационного поведения данного алюминиевого сплава в условиях горячей деформации [71, 72], что позволило оптимизировать технологические режимы обработки металла и обеспечить требуемый уровень его механических свойств, структурное и текстурное состояния.

Для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов авторами работ [63, 64] предлагается применять методы, при использовании которых в одном агрегате совмещают операций непрерывного литья, прокатки и прессования. Для получения пресс-изделий разработаны варианты процесса совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛИПП), при реализации которых возможна обработка предварительно сформированной литой заготовки в твердом состоянии и обработка металла в твердожидком состоянии. Во втором случае кристаллизация металла при заливке расплава в калибр вращающихся водоохлаждаемых валков, перекрытом на выходе матрицей, дает возможность обрабатывать закристаллизованную заготовку со знакопеременным нагружением при высоких скоростях и степенях деформации без использования отдельного кристаллизатора.

Преимуществами этих методов по сравнению с традиционной схемой дискретного или полунепрерывного прессования на горизонтальных гидравлических прессах [50, 51], является сравнительно большой выход годного, непрерывность обработки металла, что приводит к увеличению производительности, и небольшая энергоемкость производства. По сравнению с непрерывным литьем-прокаткой, где возможно применение только небольших обжатий за проход, процесс СЛИПП позволяет осуществить деформацию в одной клети с высокими степенями деформации и возможностью быстрой переналадки инструмента при переходе на другой вид изделия за счет смены матрицы, характерными для прессования.

В таблице 1.1 приведены сравнительные технические показатели технологий прессования, непрерывного литья-прокатки на литейно-прокатных агрегатах (ЛПА) и технологии совмещенного литья и прокатки-прессования. Видно, что по сравнению с традиционными технологиями, последняя технология отличается более высоким выходом годного (до 95 %), сравнительно высокой производительностью, сопоставимой с литьем-прокаткой, и высокими степенями деформации, характерными для прессования.

Таблица 1.1 - Сравнительные показатели технологий получения длинномерных полуфабрика-

тов из сплавов цветных металлов

Показатель Технология

Прессование Литье-прокатка СЛИПП

Непрерывность Обеспечивает только полунепрерывное прессование со стыковой сваркой профилей Обеспечивает Обеспечивает

Состав оборудования Линия с горизонтальным гидропрессом усилием 1620 МН 15-20 и более клетей Одна клеть

Габариты оборудования по длине до 80 метров 50-100 метров 15-25 метров

Привод Индивидуальный привод гидропресса и насосно-аккумуляторной станции Групповой привод 15-20 прокатных клетей Индивидуальный привод 1 прокатной клети

Гибкость перехода от одного типа профиля к другому Обеспечивается быстрой сменой прессового инструмента Отсутствует Обеспечивается быстрой сменой прессового инструмента

Выход годного 75-77 % 80-85 % 90-95 %

Производительность до 1 тонны в час 2,5-5 тонн в час 2,5-8 тонн в час

В связи с этим актуальным является разработка различных вариантов технологии СЛИПП для обработки алюминиевых сплавов и проведение исследований для получения из них длинномерной продукции небольшого поперечного сечения в виде прутков и проволоки с заданным уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств.

1.2. Сплавы Al-Zr-Fe и характеристика свойств полуфабрикатов, изготовленных из них

Алюминиевые сплавы с добавками циркония [71-78] довольно широко применяются как в российской, так и зарубежной промышленности. В 60-х годах прошлого столетия были предложены новые сплавы этой системы TAL, ZTAL и XTAL, которые могут длительно эксплуатироваться без существенной потери прочности при температурах 150 °С, 210 °С и 230 °С соответственно, а также - высокопрочные сплавы KTAL или Hi-TAL.

Немаловажным параметром при изготовлении слитков из этих сплавов является скорость охлаждения при кристаллизации расплава. Изменяя этот параметр, можно в довольно широком интервале регулировать величину растворимости циркония (до 2,5 %) в сплаве, что, в свою очередь, отразится на физико-механических свойствах полуфабрикатов после дальнейшей

обработки. С одной стороны, увеличение концентрации циркония в твердом растворе алюминия приводит к упрочнению и измельчению зерна слитков, с другой - к повышению электросопротивления деформированных полуфабрикатов, полученных из них, причем последнее может быть снижено термической обработкой за счет выделения дисперсных частиц А^г из твердого раствора при высокотемпературном отжиге.

В связи с этим актуальной задачей является выбор рациональной скорости охлаждения расплава с учетом концентрации циркония, температуры литья и режимов последующей деформационно-термической обработки.

Особенностью этих сплавов является образование вторичных дисперсных интерметаллических фаз, устойчивых к коагуляции до определенного уровня температур, происходящее в результате распада пересыщенного твердого раствора быстро закристаллизованных сплавов. Причем, чем выше температура плавления тугоплавких компонентов, тем выше жаропрочность сплава [79, 80].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дурнопьянов Александр Васильевич, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Чернавина, Д. А. Мировой рынок алюминия: тенденции развития, перспективы и ключевые проблемы / Д. А. Чернавина, Е. А. Чернавин, А. В. Фаллер, М. Ю. Зданович // Молодой ученый. - 2018. - №17. - С. 206-210.

2. Горбунов, Ю. А. Проблемы и перспективы глубокой переработки алюминиевых сплавов / Ю. А. Горбунов // Технология легких сплавов. - 2016. - №1. - С. 134-136.

3. Gorbunov, J. A. Development of rolled and cabling-wiring production from aluminum alloys at plants in Russia / J. A. Gorbunov // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. - 2014. - Vol. 8, - Iss. 7., P. 938-946.

4. Горбунов, Ю.А. Роль и перспективы редкоземельных металлов в развитии физико-механических характеристик и областей применения деформируемых алюминиевых сплавов / Ю. А. Горбунов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. -2015. - Т. 8, - № 5. - С. 636-645.

5. Белый, Д. И. Алюминиевые сплавы для токопроводящих жил кабельных изделий / Д. И. Белый // Кабели и провода. - 2012. - №1. - С. 8-15.

6. Пешков, И. Б. Состояние и перспективы применения алюминия в кабельной промышленности / И. Б. Пешков // Кабели и провода. - 2009. - №1. - С. 7-9.

7. Федоров, М. В. Алюминий и алюминиевые полуфабрикаты на внутреннем рынке / М. В. Федоров // Металлоснабжение и сбыт. - 2002. - С. 86-91.

8. Алюминий в строительстве: мировой опыт перспективы российского рынка. [Электронный ресурс], URL: https://minstroy.tatarstan.ru/file/File/1(85).pdf.

9. Официальный сайт Алюминиевой ассоциации «Объединение производителей, поставщиков и потребителей алюминия» [Электронный ресурс], URL: http://www.aluminas.ru/aluminum/in the world/.

10. Zhang, Y. The difference of La and Ce as additives of electrical conductivity aluminum alloys / Y. Zhang, F. Wei, J. Mao, G. Niu // Materials Characterization. - 2019. - Vol. 158.- P. 109963.

11. Medvedev, A. E. Effect of the eutectic Al-(Ce,La) phase morphology on microstructure, mechanical properties, electrical conductivity and heat resistance of Al-4.5(Ce,La) alloy after SPD and subsequent annealing / A. E. Medvedev, M. Y. Murashkin, N. A. Enikeev, I. Bikmukhametov, R. Z. Valiev, P. D. Hodgson, R. Lapovok // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 796. - P. 321-330.

12. Du, J. Effect of Ce addition on the microstructure and properties of Al-Cu-Mn-Mg-Fe lithium

battery shell alloy / J. Du, D. Ding, W. Zhang, Z. Xu, Y. Gao, G. Chen, X. You, R. Chen, Y. Huang, J. Tang // Materials Characterization. - 2018. - Vol. 142. - P. 252-260.

13. Feng, W. Effect of trace elements La, Ti and homogenization on electrical properties of pure aluminum / W. Feng, M. Jian, L. Chunfang, L. Huihua // Rare Metal Materials and Engineering. - 2018. -Vol. 47, - Iss. 1. - P. 3257-3263.

14. Medvedev, A. E. Enhancement of mechanical and electrical properties of Al-RE alloys by optimising rare-earth concentration and thermo-mechanical treatment / A. E. Medvedev, M. Y. Murash-kin, N. A. Enikeev, R. Z. Valiev, P. D. Hodgson, R. Lapovok // Journal of Alloys and Compounds. -2018. - Vol. 745. - P. 696-704.

15. Shi, Z. M. Microstructure and mechanical properties of rare-earth-modified Al-1Fe binary alloys / Z. M. Shi, K. Gao, Y. T. Shi, Y. Wang // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 632. -P. 62-71.

16. Liao, H. Mechanisms for Ce - induced remarkable improvement of conductivity in Al alloys / H. Liao, Y. Liu, C. Lu, Q. Wang // Journal of Materials Research. - 2017. - Vol. 3, - Iss. 3. - P. 566-574.

17. He, Y. Microstructure evolution and mechanical properties of Al-La alloys with varying La contents / Y. He, J. Liu, S. Qiu, Z. Deng, J. Zhang, Y. Shen // Materials Science and Engineering: A. -2017. - Vol. 701. - P. 134-142.

18. Murashkin, M. Y. Mechanical and electrical properties of an ultrafine grained Al-8.5wt. % RE (RE=5.4wt.% Ce, 3.1wt.% La) alloy processed by severe plastic deformation / M. Y. Murashkin, I. Sabirov, A. E. Medvedev, N. A. Enikeev, W. Lefebvre, R. Z. Valiev, X. Sauvage // Materials & Design. - 2016. - Vol. 90. - P. 433-442.

19. Lu, C. L. Effect of Ce on castability, mechanical properties and electric conductivity of commercial purity aluminum / C. L. Lu, H. C. Liao, Y. Liu, Q. G. Wang // China Foundry. - 2015. - Vol. 12, -Iss. 4. - P. 277-284.

20. Yang, Q. The improved effects by the combinative addition of lanthanum and samarium on the microstructures and the tensile properties of high-pressure die-cast Mg-4Al-based alloy/ Q. Yang, F. Q. Bu, F. C. Meng, X. Qiu, D. P. Zhang, T. Zheng, X. J. Liu, J. Meng // Materials Science and Engineering: A. - 2015. - Vol. 628. - P. 319-326.

21. Lu, T. Effects of La addition on the microstructure and tensile properties of Al-Si-Cu-Mg casting alloys / T. Lu, Y. Pan, J. Wu, S. Tao, Y. Chen // International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials. - 2015. - Vol. 22, - Iss. 4. - P. 405-410.

22. Liao, H. C. Effect of Ce addition on castability, mechanical properties and electric conductivity of Al-0.3Si-0.2 Mg alloy / H. C. Liao, Y. Liu, C. L. Lu., Q. G. Wang // International Journal of Cast Metals Research. - 2015. - Vol. 28, - Iss. 4. - P. 213-220.

23. Vijeesh, V. The effect of addition of Ce and Sr on the solidification path of Al-8Si-2Cu alloy / V. Vijeesh, K.N. Prabhu // Transactions of the Indian Institute of Metals. - 2015. - Vol. 68, - Iss. 6. - P. 1119-1123.

24. Hengcheng, L. Microstructure evolution of Al-0.35%Si-0.2%Mg-0.3%Ce alloy during hot extrusion and its contributions to performances / L. Hengcheng, W. Yuna, W.Yongjin // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2015. - Vol. 24, - Iss. 6. - P. 2503-2510.

25. Zhang, M. Electrochemical extraction of cerium and formation of Al-Ce alloy from CeO2 assisted by AlCl3 in LiCl-KCl melts / M. Zhang, H. Wang, W. Han, M. Zhang, Y. Li, Y. Wang, Y. Xue, F. Ma, X. Zhang // Science China Chemistry. - 2014. - Vol. 57, - Iss. 11. - P. 1477-1482.

26. Jiang, W. Effects of rare earth elements addition on microstructures, tensile properties and fractog-raphy of A357 alloy / W. Jiang, Z. Fan, Y. Dai, C. Li // Materials Science and Engineering: A. - 2014. - Vol. 597. - P. 237-244.

27. Zuo Y. -B. Effect of electromagnetic field on microstructure and macrosegregation of flat ingot of 2524 aluminium alloy/ Zuo Y. -B., J. -Z. Cui, D. Mou, Q. -F. Zhu, X. -J. Wang, L. Li // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2014. - Vol. 24, - Iss. 7. - P. 2408-2413.

28. Valiev, R. Z. A nanostructural design to produce high-strength Al alloys with enhanced electrical conductivity / R. Z. Valiev, M. Y. Murashkin, I. Sabirov // Scripta Materialia. - 2014. - Vol. 76. - P. 13-16.

29. Masahiro Tani, Masafumi Zeze Takehiko Toh, Keiji Tsunenari. Electromagnetic Casting Technique for Slab Casting // Nippon steel technical report. 2013. - No. 104. - P. 56-61.

30. Matveeva, I. Development and research of new aluminium alloys with transition and rare-earth metals and equipment for production of wire for electrotechnical applications by methods of combined processing / I. Matveeva, N. Dovzhenko, S. Sidelnikov, L. Trifonenkov, V. Baranov, E. Lopatina // Light Metals 2012 - TMS 2013 Annual Meeting and Exhibition, March 3, 2013 - March 7, 2013, Minerals, Metals and Materials Society, San Antonio, TX, United states, 2013. - P. 443-447.

31. Huang, X. Effect of trace La addition on the microstructure and mechanical property of as-cast ADC12 Al-Alloy / X. Huang, H. Yan // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. -2013. - Vol. 28, - Iss. 1. - P. 202-205.

32. Mogucheva, A.A. Effect of annealing on the structure and properties of aluminium alloy Al-8%MM / A. A. Mogucheva, D. V. Zyabkin, R. O. Kaibyshev // Metal Science and Heat Treatment. -2012. - Vol. 53, - Iss. 9. - P. 450-454.

33. Mogucheva, A. Effect of the thermomechanical processing on microstructure and properties of an Al-Ce alloy / A. Mogucheva, D. Zyabkin, R. Kaibyshev // Materials Science Forum. - 2012. - Vol. 706-709, - P. 361-366.

34. Belov, N. A. Comparative analysis of alloying additives as applied to the production of heat-resistant aluminum-base wires / N. A. Belov, A. N. Alabin, A. R. Teleuova // Metal Science and Heat Treatment. - 2012. - Vol. 53, - Iss. 9. - P. 455-459.

35. Yuan, W. Effects of La addition on mechanical properties and thermal-resistant properties of Al-Mg-Si-Zr alloys based on AA6201 / W. Yuan, Z. Liang, C. Zhang, L. Wei // Materials & Design. -2012. - Vol. 34. - P. 788-792.

36. Yao, D. Effects of La addition on the elevated temperature properties of the casting Al-Cu alloy / D. Yao, Y. Xia, F. Qiu, Q. Jiang // Materials Science and Engineering: A. - 2011. - Vol. 528, - Iss. 3. - P. 1463-1466.

37. Cao, X. The effect of annealing and aging on the high temperature internal friction spectra of AlCe alloy / X. Cao, S. Wang, Y. Wang. // Materials Science and Engineering: B. - 2009. - Vol. 163, -Iss. 3. - P. 174-178.

38. Wan, W. Study of rare earth element effect on microstructures and mechanical properties of an Al-Cu-Mg-Si cast alloy / W. Wan, J. Han, W. Li, J. Wang // Rare Metals. - 2006. - Vol. 25, - Iss. 6. -P.129-132.

39. Li P. Effect of cerium on mechanical performance and electrical conductivity of aluminum rod for electrical purpose / P. Li, Z. Wu, Y. Wang, X. Gao, Z. Wang, Z. Li // Journal of Rare Earths. - 2006. -Vol. 24, - Iss. 1. - P. 355-357.

40. Tsai, Y. C. Effect of trace La addition on the microstructures and mechanical properties of A356 (Al-7Si-0.35Mg) aluminum alloys / Y. C. Tsai, C. Y. Chou, S. L. Lee, C. K. Lin, J. C. Lin, S. W. Lim // Journal of Alloys and Compounds. - 2009. - Vol. 487, - Iss. 1. - P. 157-162.

41. Hao, H. Improvement of casting speed and billet quality of direct chill cast aluminum wrought alloy with combination of slit mold and electromagnetic coil / H. Hao, X. Zhang, S. Yao // Materials Transactions. - 2007. - Vol. 48, - Iss. 8. - P. 2194-2201.

42. Gao, G. Z. Effect of rare earth on conductivity of the aluminum wire / G. Z. Gao, Y. W. He, Chen J.Z. // Journal of Non-ferrous Metals. - 1992. - Vol. 2, - Iss. 1. - P. 78.

43. Создание, исследование и применение алюминиевых сплавов: избранные труды: к 100-летию со дня рождения / И. Н. Фридляндер; Федер. гос. унитар. предприятие "Всерос. НИИ авиац. материалов" Гос. науч. центр Рос. Федерации, Рос. акад. наук, Науч. совет Прогр. фундамент. исслед. Президиума РАН "Изд. тр. выдающихся ученых". - Москва : Наука, 2013.

44. Быстрозакристаллизованные алюминиевые сплавы / В. И. Добаткин, В. И. Елагин, В. М. Федоров. - М.: ВИЛС, 1995.

45. Захаров, В. В. Легирование алюминиевых сплавов скандием / В. В. Захаров, Ю. А. Филатов, И. А Фисенко // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2020. - №. 8. - С. 31-36.

46. Металловедение литейных алюминиевых сплавов / В. С. Золоторевский, Н. А. Белов. - М.: «МИСиС», 2005.

47. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов: моногр. / Н.А. Белов - М. : Изд. Дом МИСиС, 2011. - 511 с.

48. Механические свойства алюминиевых сплавов: монография. / Н. А. Грищенко, С. Б. Си-дельников, И. Ю. Губанов, Е. С. Лопатина [и др.] - Красноярск: Сибирский федеральный ун-т. -2009.

49. Теория прессования металлов / И. Л. Перлин, Л. Х. Райтбарг. - М.: Металлургия, 1975.

50. Прессование профилей из алюминиевых сплавов. / М. 3. Ерманок, В. И. Фейгин, Н. А. Су-хоруков. - М: Металлургия, 1977.

51. Технология прессования металлов / В. Н. Щерба, Л. X. Райтбарг. - М.: Металлургия, 1995.

52. Теория продольной прокатки / А. И. Целиков, Г. С. Никитин, С. Е. Рокотян. - М.: Металлургия, 1980.

53. Оптимизация процессов технологического и эксплуатационного деформирования изделий с покрытиями / Г. С. Гун и др. // Монография: Магнитогорск: ГОУ ВПО МГТУ, 2006, - С. 323.

54. Технология обработки давлением цветных металлов и сплавов / А.В. Зиновьев, А. И. Кол-пашников - М.: Металлургия, 1992.

55. Прессование с активным действием сил трения / В. Л. Бережной, В. Н. Щерба, А. И. Батурин. - М.: Металлургия, 1988.

56. Гильденгорн, М. С. Непрерывное прессование труб, профилей и проволоки способом Кон-форм / М. С. Гильденгорн, В. В. Селиванов // Технология легких сплавов. - 1987. - № 4. - С. 67-83.

57. Sizyakov, V. M. Strategy tasks of the Russian metallurgical complex / V. M. Sizyakov, A. A. Vlasov, V. Y. Bazhin // Tsvetnye Metally. - 2016. -Vol. 1. - P. 32-37.

58. Сизяков, В. М. Состояние и перспективы развития производства алюминия / В. М. Сизяков, В. Ю. Бажин, А. А. Власов // Металлург. -2010. - № 7. - С. 2-6.

59. Шаталов Р.Л., Босхамджиев Н.Ш., Николаев В.А. Совмещенные процессы литья и деформации металлов / М.: Изд-во МГОУ, 2009.

60. Бажин, В.Ю. Формирование алюминиевой полосы при бесслитковой прокатке / В. Ю. Бажин, М. В. Баранов // Расплавы. - 2005. - № 4. - С. 33-41.

61. Shatalov, R. L. Rise of strip quality, made of nonferrous metals and alloys, in rolling / R. L. Shata-lov // Tsvetnye Metally. - 2001. -Vol. 5. - P. 65-70.

62. Рааб, Г. И. Разработка и исследование метода СЛиПП-ИПД для получения алюминиевых полуфабрикатов высокого качества / Г. И. Рааб, Э. И. Фахретдинова, Р. З. Валиев // Журнал Си-

бирского Федерального университета. Серия: Техника и технологии. -2014. - Т. 7. - № 3. - С. 309-315.

63. Патент №2724758 Российская Федерация, МПК B22D 11/06 (2006.01), Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла: № 2019139742 : заявл. 04.12.2019: опубл. 25.06.2020 / Сидельников С. Б., Старцев А. А., Гильманшина Т. Р. и др. - 8 с.

64. Прессование алюминиевых сплавов: моделирование и управление тепловыми условиями: монография. / Н. Н. Довженко, С. В. Беляев, С.Б. Сидельников [и др.] - Красноярск: Сибирский федеральный ун-т. - 2009.

65. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: монография / С. Б. Сидельников, Н. Н. Довженко, Н. Н. Загиров // М.:МАКС Пресс, 2005.

66. Сидельников С.Б., Лопатина Е.С., Довженко Н.Н., Дроздова Т.Н. [и др.]. Особенности структурообразования и свойства металла при высокоскоростной кристаллизации-деформации и модифицировании алюминиевых сплавов: монография. - Красноярск: Сиб. фе-дер. ун-т, 2015.

67. Горохов, Ю. В. Основы проектирования процессов непрерывного прессования металлов: монография / Ю. В. Горохов, В. Г. Шеркунов, Н. Н. Довженко, С. В. Беляев [и др.]. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013.

68. Технологические основы производства проволоки из сплавов алюминия с переходными металлами с применением совмещенных методов термодеформационной обработки: монография / С.Б. Сидельников, Д.С. Ворошилов, В.М. Беспалов [и др.]. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2024.

69. Беспалов В.М. Исследование совмещенных процессов обработки сплавов системы А1-2г для получения длинномерных деформированных полуфабрикатов электротехнического назначения. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. / Сиб. федер. унт. Красноярск, 2015.

70. Якивьюк О.В. Разработка технологии получения длинномерных деформированных полуфабрикатов из сплавов системы А1-М^, легированных скандием, и исследование их свойств. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. / Сиб. федер. ун-т. Красноярск, 2018.

71. Белов, Н. А. Перспективные алюминиевые сплавы с добавками циркония и скандия / Н. А. Белов, А. Н. Алабин // Цветные металлы. - 2007. - №2. - С. 99-106.

72. Белов, Н. А. Влияние отжига на электросопротивление и механические свойства холодно-деформированного сплава А1 - 0,6% (мас.) Zr / Н.А. Белов, А.Н. Алабин, А.Ю. Прохоров // Цветные металлы. - 2009. - №10. - С.65-68.

73. Прохоров, А. Ю. Особенности технологии плавки и литья слитков проводниковых алюми-

ниево-циркониевых сплавов в промышленных условиях / А. Ю. Прохоров, Н. А. Белов // Литейщик России. - 2010. - №4. - С. 30-34.

74. Перспективные алюминиевые сплавы с повышенной жаропрочностью для арматурострое-ния как возможная альтернатива сталям и чугунам / Н. А. Белов, А. Н Алабин // Actual Conference 2 (65), 2010. - С. 50-53.

75. Белов, Н. А. Влияние добавки циркония на прочность и электросопротивление холоднокатаных алюминиевых листов / Н. А. Белов, А. Н. Алабин, А. Ю. Прохоров // Известия вузов: Цветная металлургия. - 2009. - №4. - С. 42-47.

76. Белов, Н. А. Влияние железа и кремния на фазовый состав и структуру термостойких литейных никалинов, упрочняемых наночастицами Al3Zr (L12) / Н. А. Белов, А. Н. Алабин, С. С. Мишуров // Известия вузов: Цветная металлургия. - 2011. - №3. - С. 40-48.

77. Белов, Н. А. Особенности микроструктуры и фазовый состав литейных сплавов системы Al-Ce-Fe-Ni-Zr / Н. А. Белов, В. С. Золоторевский // Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева. - 2001. - Т. 45, - № 5-6. - С. 15-22.

78. Михайловская, А. В. Влияние добавок циркония, хрома и никеля на структуру и показатели сверхпластичности сплавов системы сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu / А. В. Михайловская, В. С. Левченко, Т. Б. Сагалова [и др.] // Известия вузов: Цветная металлургия. - 2008. - №4. - С. 39-44.

79. Мондольфо, Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Л. Ф. Мондольфо, пер. с англ. под ред. Ф. И. Квасова, Г. Б. Строганова, И. Н. Фридляндера. - М.: Металлургия, 1979.

80. Алюминий: свойства и физическое металловедение / У. Х. Энтони, Ф. Р. Эштон, М. Д. Болл, Дж. Е. Хэтч [и др.] - М.: Металлургия, 1989.

81. Термическая обработка сплавов системы Al-Zr для достижения заданного комплекса свойств катанки электротехнического назначения / Т. Н. Дроздова, Л. П. Трифоненков, Т. А. Орелкина, В. А. Бернгардт [и др.] // Цветные металлы - 2013: сб. докладов пятого международного конгресса. - Красноярск: ООО «Версо», 2013 г. - С. 544-548.

82. Бернгардт, В. А. Разработка режимов отжига катанки из сплавов системы Al-Zr для достижения заданного комплекса свойств / В. А. Бернгардт, Т. Н. Дроздова, Т. А. Орелкина, С. Б. Сидельников [и др.] // Журнал Сибирского Федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2014. - Т.7. - №5. - С. 587-595.

83. Патент №282653 Российская Федерация, МПК C22C 21/04 (1995.01), Коррозионностойкий сплав на основе алюминия: № 1251619/22-1 : заявл. 01.07.1968 : опубл. 28.09.1970/ Г. Б. Строганов, В. М. Платонов, М. Б. Альтман и др. - 2 с.

84. Патент №289138 Российская Федерация, МПК C22C 21/04(1995.01), Литейный сплав на ос-

нове алюминия: № 1296472/22-1 : заявл. 01.10.1969 : опубл. 08.12.1970/ Н. Н. Белоусов, В. А. Корчагов, Т. И. Полянская и др. - 2 с.

85. Патент №324287 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (1995.01), Сплав на основе алюминия: № 1391562/22-1 : заявл. 04.01.1969 : опубл. 23.12.1971/ А. С. Шпигель, Д. С., Гилыур, Г. М. Губенко. - 2 с.

86. Патент №433233 Российская Федерация, МПК С22С 21/02 (2006.01), Алюминиевый сплав: № 1834161/22-1 : заявл. 05.10.1972 : опубл. 25.06.74/ Ю.П. Гук, А.Н. Малинкович, Т. К. Смирнова и др. - 2 с.

87. Патент №464641 Российская Федерация, МПК С22С 21/04 (2006.01), Сплав на основе алюминия: № 1834161/22-1 : заявл. 28.06.1973 : опубл. 25.03.1975/ Б. И. Емлин, Д. В. Ильинков, М. И. Гасик и др. - 1 с.

88. Патент №473759 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (1990.01), Сплав на основе алюминия: № 1953909 : заявл. 03.08.1973: опубл. 14.06.1975 / В. И. Добаткин, В. И. Елагин, В. М. Федорова и др. - 2 с.

89. Патент №514906 Российская Федерация, МПК С22С 21/02 (2006.01), Сплав на основе алюминия: № 1985525 : заявл. 01.08.1974 : опубл. 25.05.1976/ Г.Е. Гольдбухт, Л. Н. Морозов, С. Н. Ананьин, В. Г. Мигалева. - 2 с.

90. Патент №2001147 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), Литейный сплав на основе АН6Т4: № 5041492 : заявл. 30.01.1992 : опубл. 15.10.1993/ Н. А. Белов. - 2 с.

91. Патент №2001146 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), Литейный сплав на основе АН6Т3: № 5039382 : заявл. 30.01.1992 : опубл. 15.10.1993/ Н. А. Белов. - 3 с.

92. Патент №2001145 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), Литейный сплав на основе алюминия: № 5018280 : заявл. 24.12.1991: опубл. 15.10.1993/ Н. А. Белов. - 3 с.

93. Патент №2001144 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), Литейный сплав на основе алюминия: № 5018279 : заявл. 24.12.1991: опубл. 15.10.1993/ Н. А. Белов. - 3 с.

94. Патент №2081933 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Алюминиевый сплав: № 94041234/02 : заявл. 14.11.1994: опубл. 20.06.1997/ И. Н. Фридляндер, В. Н. Ельцов, С.Ф. Данилов. - 7 с.

95. Патент №2252975 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), Материал на основе алюминия: № 2003132247/02 : заявл. 04.11.2003: опубл. 27.05.2005/ Н А. Белов, В С. Золоторев-ский, А. Н. Алабин. - 7 с.

96. Патент №2419663 Российская Федерация, МПК С22С 21/10 (2006.01), Высокопрочный алюминиевый сплав на основе алюминия: № 2009130228/02 : заявл. 07.08.2009: опубл. 27.05.2011/ Н. А. Белов, В. Д. Белов, В. В. Чеверкин, С. С. Мишуров. - 7 с.

97. Патент №2441090 Российская Федерация, МПК C22C 21/00 (2006.01), Проводниковый термостойкий сплав на основе алюминия: № 2010107317/02 : заявл. 01.03.2010: опубл. 27.01.2012/ Н. А. Белов, А. Н. Алабин, А. Ю. Прохоров. - 9 с.

98. Патент №2010131318 Российская Федерация, МПК H01B 5/08 (2006.01), Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи (варианты): № 2010131318/07 : заявл. 26.07.2010: опубл. 10.02.2012/ А. Ю. Прохоров, Н. А. Белов, А. Н. Алабин; заявитель Открытое акционерное общество "Кирскабель". - 2 с.

99. Патент №2446222 Российская Федерация, МПК C22C 21/14(2006.01), C22F 1/057 (2006.01), Термостойкий сплав на основе алюминия и способ получения из него деформированных полуфабрикатов: № 2010144165/02 : заявл. 29.10.2010: опубл. 27.03.2012/ Н. А. Белов, А. Н. Алабин. - 11 с.

100. Патент №2458151 Российская Федерация, МПК C21C 1/02 (2006.01), Алюминиевый сплав: № 2010150493/02: заявл. 09.12.2010: опубл. 10.08.2012./ Баранов В. Н., Биронт В. С., Довженко Н. Н., Падалка В. А., Сидельников С. Б. - 6 с.

101.ASTM В94-05. Standard Specification for Heat Resistant Aluminium-Zirconium Alloys Wire for Electrical Purposes. Copyright American Society for Testing and Materials International, West Con-shohocken, Pennsylvania, USA. 2005. - Р. 4.

102. IEC 62004-07. Thermal-resistant aluminum alloys wire for overhead line conductor. Copyright International Commission, Geneva, Switzerland. 2007. - Р.13.

103. Довженко, Н. Н. Исследование деформационного поведения алюминиевого сплава Р-1580, экономно легированного скандием, при горячей деформации / Н. Н. Довженко, С. В. Ру-шиц, И. Н. Довженко, П. О. Юрьев [ и др.] // Цветные металлы. - 2019. - № 9. - С. 80-86.

104. Dovzhenko, N. N. Deformation behavior during hot processing of the alloy of the Al-Mg system economically doped with scandium / N. N. Dovzhenko, S. V. Rushchits, I. N. Dovzhenko, S. B. Sidelnikov [etc.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2021. - Vol. 115, - Iss. 7. - P. 2571-2579.

105. Патент №2171308 Российская Федерация, МПК C22C 21/00 (2006.01), C22C 21/06(2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него: № 2000104293/02: заявл. 24.02.2000: опубл. 27.07.2001./ И. Н. Фридляндер, Е. Н. Каблов, Н. И. Колобнев, Л. Б. Хохлатова. - 7 с.

106. Патент №2180929 Российская Федерация, МПК C22C 21/12 (2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него: № 2000112829/02 : заявл. 24.05.2000: опубл. 27.03.2002/ Е. Н. Каблов, А. Ф. Петраков, В. И. Лукин, С.А. Петраковский и др. - 7 с.

107. Патент №2180930 Российская Федерация, МПК С22С1/12, С22С21/16, С22F1/057, Сплав

на основе алюминия и способ изготовления полуфабрикатов из этого сплава: № 2000120272/02 : заявл. 01.08.2000: опубл. 27.03.2002/ И. Н. Фридляндер, Е. Н. Каблов, В. С. Сандлер и др. - 10 с.

108. Патент №2184165 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава: № 2000123612/02 : заявл. 14.09.2000: опубл. 27.06.2002/ И. Н. Фридляндер, Е. Н. Каблов, О. А. Сетюков, Н. В. Ручьева. - 7 с.

109. Патент №2184167 Российская Федерация, МПК С22С 21/16 (2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава: № 2000123608/02 : заявл. 14.09.2000: опубл. 27.06.2002/ И. Н. Фридляндер, Е. Н. Каблов, В. С. Сандлер, С. Н. Боровских. - 6 с.

110. Патент №2208655 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01) С22С 21/12 (2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него: № 2001127128/02: заявл. 08.10.2001: опубл. 20.07.2003/ И. Н. Фридляндер, В. С. Каськов, П. З. Горбунов. - 7 с.

111. Патент №2212463 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2001118883/02: заявл. 06.07.2001: опубл. 20.09.2003/ Золоторевский Ю. С., Филатов Ю. А., Захаров В. В. и др. - 6 с.

112. Патент №2215055 Российская Федерация, МПК С22С 21/08(2006.01) С22С 21/18(2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него: № 2001133680/02: заявл. 17.12.2001: опубл. 27.10.2003/ Фридляндер И. Н., Колобнев Н. И., Самохвалов С. В. и др. - 6 с.

113. Патент №2215805 Российская Федерация, МПК С22С 21/04(2006.01) С22С 21/08 (2006.01), С22С 21/10 (2006.01), С22С 21/14 (2006.01), С22С 21/18 (2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него: № 2001133677/02: заявл. 17.12.2001: опубл. 10.11.2003/ Фридляндер И. Н., Хохлатова Л. Б., Колобнев Н. И. и др. - 6 с.

114. Патент №2218437 Российская Федерация, МПК С22С 21/00 (2006.01), С22С 21/06 (2006.01), С22С 21/10 (2006.01), С22С 21/12 (2006.01), С22С 21/16 (2006.01), С22С 21/18 (2006.01), Сплав системы алюминий-марганец и изделие из этого сплава: № 2002116884/02: заявл. 26.06.2002: опубл. 10.12.2003. - 6 с.

115. Патент №2233902 Российская Федерация, МПК С22С 21/10 (2006.01), Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава: № 2002134952/02: заявл. 25.12.2002: опубл. 10.08.2004/ Ткаченко Е. А., Фридляндер И. Н., Латушкина Л. В. - 7 с.

116. Патент №2268319 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2004115347/02: заявл. 20.05.2004: опубл. 20.01.2006/ Андреев Г. Н., Барахтина Н. Н., Горынин И. В. и др. - 6 с.

117. Патент №2387725 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия и изделие из него: № 2008128104/02: заявл. 09.07.2008: опубл. 27.04.2010/ Овсянников Б. В., Филатов Ю. А., Захаров В. В. и др. - 2 с.

118. Патент №22393073 Российская Федерация, МПК В23К 35/28 (2006.01), С22С 21/06 (2006.01), Состав сварочной проволоки на основе алюминия: № 2009109736/02: заявл. 17.03.2009: опубл. 27.06.2010/ Павлова В. И., Орыщенко А. С., Осокин Е. П. и др. - 7 с.

119. Патент №2406773 Российская Федерация, МПК С22С 21/10 (2006.01), Деформируемый алюминиевый сплав системы алюминий-цинк-магний-скандий и способ его получения: № 2007132871/02: заявл. 01.02.2006: опубл. 20.12.2010/ ЛЭНГАН Тимоти. - 10 с.

120. Патент №2410458 Российская Федерация, МПК С22С 21/08 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2009138429/02: заявл. 20.10.2009: опубл. 27.01.2011/ Филатов Ю.А., Захаров В.В., Панасюгина Л.И. - 5 с.

121. Патент №2416657 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2010115579/02: заявл. 20.04.2010: опубл. 20.04.2011/ Филатов Ю. А., Аксенова Е. А., Панасюгина Л. И. и др. - 5 с.

122. Патент №2416658 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2010115581/02: заявл. 20.04.2010: опубл. 20.04.2011/ Филатов Ю. А., Аксенова Е. А., Панасюгина Л. И. и др. - 5 с.

123. Патент №2431692 Российская Федерация, МПК С22С 21/06(2006.01), Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава: № 2010125006/02: заявл. 18.06.2010: опубл. 20.10.2011/ Дриц А. М., Орыщенко А. С., Осокин Е. П. и др. - 8 с.

124. Патент №2576286 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Сплав на основе алюминия: № 2014119988/02: заявл. 19.05.2014: опубл. 27.02.2016/ Каблов Е. Н., Антипов В. В., Вахромов Р. О. и др. - 7 с.

125. Патент №2585602 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Поддающийся сварке высокопрочный А1^ сплав: № 2011147090/02: заявл. 14.08.2006: опубл. 27.05.2016/ Телиоуй Н., Мейерс С. Д., Норманн Э. и др. - 14 с.

126. Патент №2599590 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Конструкционный деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия: № 2015119352/02: заявл. 22.05.2015: опубл. 10.10.2016/ Филатов Ю. А., Захаров В. В., Панасюгина Л. И. и др. - 6 с.

127. Патент №2735846 Российская Федерация, МПК С22С 21/06 (2006.01), Сплав на основе алюминия: № 2020115035: заявл. 27.12.2019: опубл. 09.11.2020/ Манн В. Х., Алабин А. Н., Хромов А. П. и др. - 10 с.

128. Производство катанки из твердых алюминиевых сплавов методом совмещенной прокатки-прессования / А.В. Сальников, А.В. Стрелов, М.М. Мотков // «Цветные металлы и минералы» - Красноярск: 2017. - С. 674 - 677.

129.Salnikov А., Heinzel С. The Combined Method for Producing Long Products from Aluminium and Aluminium Alloys // Minerals, Metals and Materials Series. This link is disabled., 2021, 6, pp. 291-298.

130.Heinzel С., Salnikov А., Müller S. Experimental and Numerical Examinations Regarding the Material Flow of Combined Rolling Extrusion Process // Minerals, Metals and Materials SeriesThis link is disabled., 2021, 6, pp. 158-162.

131. Патент №2457914 Российская Федерация, МПК B21C 3/00 (2006.01), B22D 11/00 (2006.01), Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования цветных металлов и сплавов алюминия: № 2011103241/02: заявл. 31.01.2011: опубл. 10.08.2012/ Баранов В.Н., Ворошилов Д.С., Галиев Р.И. и др. - 8 с.

132. Моделирование и автоматизированное проектирование технологических процессов обработки металлов давлением: учеб. пособие /С.Б. Сидельников, И.Н. Довженко, И.Ю. Губанов [и др.]. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2019.

133. 3D-моделирование и исследование процесса совмещенной обработки для получения прутков из сплавов системы Al-Zr / Беспалов В.М., Сидельников С.Б., Довженко Н.Н. [и др.]. // Производство проката. No1 (2019) 20-25.

134. Самчук А.П. Разработка технологии получения и исследование реологических свойств деформированных полуфабрикатов из сплавов систем Al-Mg и Al-Fe с применением методов совмещенной обработки. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. / Сиб. федер. ун-т. Красноярск, 2018.

135. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки: учеб. пособие / А.В. Власов, С.А. Стебунов, С.А. Евсюков [и др.]. - Москва: МГТУ им. Баумана, 2019.

136. Колосков, С. С. Исследование технологии прессования труб из алюминиевых сплавов с применением программ компьютерного моделирования / С. С. Колосков, С. Б. Сидельников, А. С. Берсенев [и др.] // Производство проката. - 2019. - № 12. - С. 23-28.

137. Ершов, А. А. Моделирование уплотнения пористого материала в совмещенном процессе прокатки-прессования / А. А. Ершов, Ю. Н. Логинов, Н. Н. Загиров, Е. В Иванов // Металлург. -2016. - № 6. - С 14-17.

138. Логинов, Ю. Н. Возникновение зон неконтактной деформации в процессе прокатки-прессования пористого прутка / Ю. Н. Логинов, А. А. Ершов, Н. Н. Загиров, Е. В. Иванов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2017. - № 3. - С. 38-41.

139. Сидельников, С. Б. Технология производства калиброванных прутков из алюминиевого сплава 6082, полученных с применением бесслитковой прокатки-прессования / С. Б. Сидельни-ков, Е. С. Лопатина, И. Л. Константинов [и др.] // Металлург. - 2023. - № 9. - С. 42-48.

140. EN 573-3 "Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма заготовки. Часть 3. Химический состав и форма изделия", 2013.

141. EN 755-2 "Алюминий и алюминиевые сплавы. Прессованные прутки, трубы и профили. Часть 2. Механические свойства", 2013.

142. Исследование реологических характеристик алюминиевого сплава 6082 / Ю.А. Горбунов, Н.А. Грищенко, А.С. Кужим // Межвузовский сб. науч. тр. «Механика деформируемых сред в технологических процессах» - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000, С. 29-32.

143. Антонов, М. М. Влияние модифицирования на структуру и свойства деформируемых сплавов системы Al-Mg-Si / М. М. Антонов, Н. В. Окладникова, Ю. А. Горбунов, В. П. Жереб [и др.] // Журнал Сибирского Федерального Университета. Техника и технологии. - 2015. - Т. 8, - № 5. - С. 601-608.

144. Разработка технологии получения прутков методом совмещенного литья и прокатки-прессования на установке СЛиПП-2,5 из алюминиевых сплавов серии 6ХХХ и исследование их структуры и свойств / С.Б. Сидельников, А.С. Берсенев, Н.Н. Довженко [и др.]. // «Цветные металлы и минералы» - Красноярск: 2016. - С. 306-307.

145. Сидельников, С. Б. Разработка и исследование процесса бесслитковой прокатки-прессования прутков из алюминиевого сплава 6082 / С. Б. Сидельников, А. С. Берсенев, Ю. А. Горбунов [и др.] // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2022. - Т. 20, - №4. - С. 47-57.

146. Sidelnikov, S. B. Technology for the Producing Calibrated Bars Made of Aluminum Alloy 6082 Prepared Using Ingotless Rolling-Pressing / Sidelnikov S.B., Lopatina E.S., Konstantinov I.L. [et al.] // Metallurgist als 2024, pp. 1293-1301.

147. Практическое металловедение цветных металлов и сплавов :учеб. пособие / Т. А. Орелки-на, Т. Н. Дроздова, А. С. Надолько. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. - 124 с.

148. Статистические методы управления качеством металлопродукции: учеб. пособие / В.И. Бе-локопытов. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011.

149. Bespalov, V. M. Study of the influence of conditions of combined casting and rolling-extruding and two-stage annealing on the structure and properties of semi-finished electrical products from an Al-Zr system alloy / V. M. Bespalov, S. B. Sidelnikov, D. S. Voroshilov [et al.] // Key Engineering Materials. - 2019. - Vol. 805. - P. 19-24.

150. Bespalov, V. Simulation of ingotless rolling-extruding of rods from alloy of Al-Zr system and investigating into their properties / V. Bespalov, S. Sidelnikov, R. Sokolov [et al.] // Key Engineering Materials. - 2020. - Vol. 837. - P. 3-8.

151. Voroshilov, D. S. Obtaining Al-Zr-Hf wire using electromagnetic casting, combined rolling-extrusion, and drawing / D. S. Voroshilov, M. M. Motkov, S. B. Sidelnikov [et al.] // International journal of Lightweight Materials and Manufacture. - 2022. - Vol. 5, - Iss. 3. - P. 352-368.

152. Bespalov, V. M. Influence of the parameters of combined processing and drawing on the structure and properties of conductor semi-finished products from aluminum alloys with additives of rare earth and transition metals / V. M. Bespalov, D. S. Voroshilov, V. A. Berngardt [et al.] // Metals and Materials International. - 2023. - Vol. 30, - Iss. 3. - P. 773-799.

153. Беспалов В. М. Исследование влияния параметров процесса совмещенного литья и прокатки-прессования на структуру и свойства деформированных полуфабрикатов из сплавов системы Al-Zr с различным содержанием легирующих элементов / В. М. Беспалов, С. Б. Сидельников, Н. Н. Довженко [и др.] // Производство проката. - 2019. - № 3. - С. 21-28.

154. Sidelnikov, S. B. Modeling and investigation of combined processes of casting, rolling, and extrusion to produce electrical wire from alloys Al-Zr system / S. B. Sidelnikov, V. M. Bespalov, D. S. Voroshilov [et al.] // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. - 2024. - Vol. 7, - Iss. 6. - P. 753-772.

155. Sidelnikov, S. B. Development and research of technology for obtaining and properties of welding wire from Al-Mg-Sc alloys using combined methods of thermal deformation treatment / S. B. Sidelnikov, D. S. Voroshilov, E. S. Lopatina [et al.] // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. - 2024. - Vol. 7, - Iss. 3. - P. 384-404.

УТВЕРЖДАЮ

Ректор ФГАОУ ВО «Сибирский

2024

М.В. Румянцев

АКТ

Дирек

УТВЕ

«ЗС >

:нных материалов»

И. Зыков

(ультатов исследований по получению длинномерных деформированных

iTOB из сплавов системы Al-Zr-Fe, изготовленных с применением метода бесслитковой прокатки-прессования

Настоящим актом подтверждается, что результаты научных исследований по созданию и внедрению в производство технологии получения прутков из сплавов системы Al-Zr-Fe с содержанием циркония 0,10-0,30 и железа 0,18-0,20 с применением метода бесслитковой прокатки-прессования, созданная в рамках государственного задания на науку ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», номер проекта FSRZ-2020-0013 «Развитие физико-химических основ ресурсосберегающих технологий производства цветных, рассеянных и редкоземельных металлов, создание новых материалов на их основе», выполненной коллективом ученых института цветных металлов СФУ в составе С.Б. Сидельникова, В.М. Беспалова, A.B. Дурнопьянова, Д.С. Ворошилова, Р.И. Галиева, Е.С. Лопатиной, прошла промышленную апробацию. Полученные результаты подтверждают возможность использования технологии бесслитковой прокатки-прессования при получении заготовок под дальнейшее волочение для получения термостойкой проволоки электротехнического назначения.

Технология получения прутков и оборудование для ее реализации были разработаны на базе использования патента РФ № 2724758 «Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла» в лаборатории совмещенных методов обработки института цветных металлов СФУ и внедрены на опытном участке ООО «Завод современных материалов» с применение установки СПП-400.

Разработанная технология включает в себя следующие переделы:

- получение прутков диаметром 9 мм методом бесслитковой прокатки-прессования из сплавов системы Al-Zr-Fe на установке совмещенной обработки СПП-400 {ООО «Завод современных материалов»);

- волочение проволоки из полученных прутков до диаметра 1 мм с промежуточными и окончательным отжигами (лаборатория совмещенных методов обработки кафедры ОМД института цветных металлов ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»).

По разработанной технологии изготовлены опытные партии деформированных полуфабрикатов в виде прутков и проволоки из исследуемых сплавов, проведен анализ их физико-механических свойств и микроструктуры. Высокие показатели их прочностных и пластических характеристик были подтверждены испытаниями механических свойств по ГОСТ-1497-84. Установлено, что проволока, изготовленная из прутков, полученных бесслитковой прокаткой-прессованием, соответствует требованиям стандарта 1ЕС 62004 по типу ATI и АТ2.

Таким образом, разработанная технология позволяет получать прутки и термостойкую проволоку из сплавов системы Al-Zr-Fe с требуемым уровнем механических и электрических свойств.

СОГЛАСОВАНО

Зав. лабораторией ФХМПиМ, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой ОМД ИЦМ ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

щ- закрытое а к и и d

^ ТОМСК

закрытое акционерное общеетв о

Э 5 к р ы т о е a к и и d

TDIVICK

Россия, 63-1С59, г.

Россия, 63-1С59, г, Ьмск, ул. Смирнова, 3 тел./факс.: (2Б22) 49-89-89, c?h [e-mail]

УТВЕРЖДАЮ: Главный технолен

A [í Т

технологического испытании и цехе

от 17 мая 2012 г.

материала катанка из сплава алюминия и циркония марка АНН-7 N> партии 3689. пес нетто 487 кг поступил 10.05.2012 поставщик ИрКаз оборудование: TS 45/13. Изделие, на которое перерабатывали: _пр_рцоло:;а диаметром 3.15 мм. Режим переработки: волпчект-тс со скольжением, маршрут волочения 8.238: 7.155; 6.231:

5,427;_4.726: --'1.1.7.8; 3.607мм: 3.156мм. скорость золочения -13 м/сек., скрутка

токопроводлщей лсилы лля лрово.т ммртгн СИП -2 54.6мм2 (7x3,15) без уплотнения на машине сигарного типа M S 63/1+6.

Результаты испытаний: В процессе волочения дефектов па проволоке i-те выявлено. обрывов не зафиксировано. Волочение осуществлялось но действующему маршруту, применяемому при технологни волочения алюминиевой проволоки. Заправка катанки производилась после переработки сплава АЦЕ-6 методом горячен сварки концов бухт.

Скдугка_токопровидящен жилы для провода марки СИП -2 54.6мм2 Г7хЗЛ5> производилась с использованием проволоки из сплавов А1 [Е-б и АЦЕ-7. Отклонении технологического режима в процессе скрутки не выявлено. Жилу планируется использовать и качестве несущей в проводе СИП-2.

Заключение: Катан к ü из сплава АИЕ-7 пропана. техноло гичн ой на действующих режимах вол о чення и скр утки, затруднений при перераПо-т кс не зафитссиропа по. Ис питания образов катанки и проволоки из сплапа АЦЕ-6 проводились в лаборатории ООО «НИНИЦ». 11ропжолы испытаний jY» 74, №74/1 прилагаются.

Инженер -- технолог Менеджер ОЛП И'ГД АП

АКТ

апробации экспериментальной сварочной проволоки

В лаборатории сварки отдела главного сварщика службы главного технолога проведены испытания сварочных проволок, выполненных из алюминиевых сплавов системы Al-Mg-Sc и Al-Si с заваркой образцов-имитаторов ручной аргонодуговой сваркой и последующим исследованием полученных сварных швов.

Сварочные проволоки получены из длинномерных деформированных полуфабрикатах в лаборатории совмещенного литья-прокатки-прессования ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» коллективом ученых института цветных металлов и материаловедения (ИЦМиМ) СФУ в составе: В.Н. Баранова, Д.С. Ворошилова, H.H. Загирова, Е.С. Лопатиной, А.П. Самчука, С.Б. Сидельникова, О.В. Якивьюк и студентами H.H. Белоконовой, A.B. Дурнопьяновым, В.А. Фроловым.

Цель испытаний: апробация сварочных проволок на образцах-имитаторах, определение технологичности свойств при сварке и возможности дальнейшего применения.

Основной материал:

- образцы-имитаторы из алюминиевого сплава АМгб (сертификат качества №04-23114-14 приложение 1), размером пластин 4x150x300мм

Сварочные материалы:

- поставленные сварочные проволоки из сплавов №1 1570, №2 Al-Mg-Sc и №3 АК12 (приложение 2);

- электрод вольфрамовый лантанированный ТУ 48-19-27-77;

- аргон ГОСТ 10157-79 (паспорт качества приложение 1).

Сварочное оборудование: EVOTIG 500 Р AC/DC

Методика испытаний:

1. Подготовка образцов-имитаторов и сварочной проволоки;

2. Сборка и сварка образцов-имитаторов;

3. Визуальный и измерительный контроль;

4. Металлографические исследования;

5. Механические испытания образцов.

1. Подготовка образцов-имитаторов

Пластины из сплава АМгб и сварочные проволоки подготовлены согласно ОСТ 92-1152-75 и подвергнуты общему обезжириванию и травлению по ОСТ 921178-77 с последующим шабрением торцов деталей и зоны сварки.

После травления и осветления проволоки 1570 и Al-Mg-Sc приобрели светлый белый цвет.

Проволока АК-12 при травлении приобрела серый цвет, который не изменился после осветления.

2. Сборка и сварка образцов-имитаторов

Сборка пластин выполнялась в приспособлении на прихватках. Тип соединения ГОСТ 14806-80-С4.

Сварка на переменном токе в нижнем положении на съемной подкладке с проплавоформирующей канавкой.

Режимы сварки:

Сварочный ток I80-200A.

Расход аргона 9 л/мин.

2.1. Сплав №1 1570

Процесс формирования сварного шва стабильный с незначительным газообразованием в расплаве сварочной ванны не повлекшее образование пор (наиболее вероятная причина насыщение проволоки влагой во время хранения).

2.2. Сплав №2 Al-Mg-Sc

Начало процесса сварки равномерное с хорошим формированием шва на длине ориентировочно 200мм, после стабильность процесса формирования шва нарушается с газовыделением, выделением включений черного цвета. После прерывания процесса сварки и возобновления сварки с места остановки с применением нового, холодного отрезка присадочной проволоки процесс продолжается стабильно.

Эффект проявляется как на отожженной проволоке так и на нагартованной проволоке с незначительными отличиями.

Предполагаемая причина нарушения формирования - прогрев присадочной проволоки по длине во время сварки, а соответственно перегрев проволоки (низкая температура плавления) вблизи сварочной дуги с преждевременным расплавлением большей массы проволоки.

2.3. Сплав №3 АК-12

При сварке происходит интенсивное газовыделение, формирование шва крайне неравномерное с образованием несплавлений, кратеров и выделением черного осадка и включениями окисной плены в расплаве сварочной ванны.

3. Визуальный и измерительный контроль

Контролю на соответствие ГОСТ 14806-80 подвергались собранные под сварку пластины и конструктивные элементы сварного шва.

Дефектность сварных швов контролировалась по ОСТ 92-1114-80.

Результаты контроля;

- швы образцов сплава 1570 соответствуют ГОСТ 14806-80 и ОСТ 92-111480;

- швы образцов сплава АМУ^-5с на протяжении ориентировочно 200мм соответствуют ГОСТ 14806-80 и ОСТ 92-1114-80, участки после нарушения стабильности формирования шва не соответствуют ГОСТ 14806-80 и ОСТ 921114-80;

- швы образца АК-12 не соответствуют ГОСТ 14806-80 и ОСТ 92-1114-80.

4. Металлографические исследования;

По результатам металлографического исследования (приложение 3) сварной шов, выполненный с применением сплава АК12, не соответствует ОСТ 92-1114-

5. Механические испытания образцов (приложение 4).

5.1. Сплав 1570

Потеря прочности составляет менее 10% от номинального требования для сплава АМгб в отожженном состоянии, что соответствует требованиям ОСТ 921114-80 для сварных швов 1 категории (<тш>0,9сго).

5.2. Сплав Al-Mg.Sc

Потеря прочности составляет менее 10% от, что соответствует требованиям ОСТ 92-1114-80 для сварных швов 1 категории (ст,д>0,9а„).

Отмечаются более высокие показатели прочности нежели при сварке проволокой 1570.

5.3. Сплав АК12

Потеря прочности составляет более 20% (37,5%) от номинального требования для сплава АМгб в отожженном состоянии, что не соответствует требованиям ОСТ 92-1114-80 даже для 2 категории.

1. Проволока из сплава АК12 не применима для сварки сплава АМгб в отрасли ракетостроения;

2. Проволока из сплава Al-Mg-Sc требует корректировки технологических свойств, после чего рекомендуются повторные испытаниями в ручном и автоматическом режимах сварки;

3. Проволока из сплава 1570 рекомендуется для дальнейшего исследования в ручном и автоматическом режимах сварки.

80.

Выводы:

Начальник лаборатории сварки

А.Н. Пашкин

АКТ

внедрении в учебный процесс

Настоящим актом подтверждается, что в учебный процесс института цветных металлов внедрены результаты научных исследований, выполненных аспирантом Дурнопьяновым A.B. под руководством д.т.н., профессора Сидельникова С.Б., которые применяются при обучении магистров по направлению 22.04.02 «Металлургия» (программа 22.04.02.05 «Обработка металлов давлением») и аспирантов по направлению 22.06.01 «Технологии материалов» специальности 2.6.4 «Обработка металлов давлением».

Материалы научных исследований использованы для обучения студентов и включены в разделы следующих дисциплин, которые ведутся преподавателями кафедры «Обработка металлов давлением»:

1. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов;

2. Современные методы металлургии, машиностроения и материаловедения;

3. Непрерывное литье и обработка цветных металлов и сплавов

4. Технология прокатки;

5. Технология прессования;

6. Технология волочения;

7. Курсовая научно-исследовательская работа и др.

В материалы лекционных занятий также включены технические решения по патенту РФ № 2724758 «Устройство для бесслитковой прокатки и прессования металла» и патенту РФ № 2792327 «Установка для непрерывного литья, прокатки и прессования металла», авторами которых являются С.Б. Сидельников, A.B. Дурнопьянов и др.

Для аспирантов при изучении дисциплины «Научный семинар» используются методологические основы выполнения диссертационной работы, а также примеры составления плана эксперимента, описание результатов теоретических и экспериментальных результатов исследований и т.п.

Директор ИЦМ

Заведующий кафедрой ОМД

В.Н. Баранов

Д.С. Ворошилов