Кутові параметри осередку деформації під час прокатування металевих порошків (огляд)
Анотація
Радченко О. К., Гогаєв К. О., Аскеров М. Г., Воропаєв В. С. Кутові параметри осередку деформації під час прокатування металевих порошків (огляд)
Зважаючи на складність процесу прокатування порошків, а також те, що існує потреба прогнозування режимів прокатування нових порошків та складних порошкових систем, встановлення кутових параметрів осередку деформації є актуальною задачею. Особливо важливим є знання кутових параметрів при оптимізації режимів прокатування у випадках коли ця операція є останньою при одержанні готового продукту. В огляді розглянуто кутові параметри, що характеризують симетричний осередок деформації при прокатуванні металевих порошків у валках з гладкою поверхнею. Показано, що прокатування металевих порошків є складним процесом, для опису якого в різний час були запропоновані різні кутові параметри. Розглянуто 11 кутів, їх назви, опис, методи визначення та розрахунку. Більшість з них мали кілька назв з яких обрані найбільш вдалі. Для трьох з них запропоновані нові назви, що повніше характеризують їх фізичну сутність. Проаналізовано величини кутів для різних порошків та різних методик їх вимірювання. Встановлені параметри від яких залежать кути, що розглядаються. Найбільш повно досліджено кут захвату порошку. Для кута захвату, за наявними літературними даними, параметри від яких він залежить ранжовані за їхньою значимістю. У порядку зменшення ступеня впливу досліджених параметрів кут захвату залежить від коефіцієнта тертя валок-порошок, коефіцієнта бічного тиску; відносної насипної щільності порошку; ширини бункера та зовнішнього зусилля, що прикладають до порошку. Залишився недослідженим вплив на кут захвату фізико-механічних властивостей матеріалу частинок. До існуючих кутів доданий кут випередження, який у парі з кутом відставання охоплює увесь осередок деформації. Показано, що співвідношення кутів відставання та випередження може бути використане для характеристики таких ознак осередку деформації як симетричність та наявність переднього натягу, а також може характеризувати пластичні властивості матеріалу частинок.
Посилання
Steytler M., Knutsen R. Identifying challenges to the commercial viability of direct powder rolled titanium: a systematic review and market analysis. Materials. 2020. 13, p. 2124. DOI: https://doi.org/10.3390/ma13092124
Kunene K., Bemont C.P., Cornish L.A., Dittes A., et al. The influence of direct powder rolling parameters on the properties of aluminium strip. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2021. 1147(1):012017, pp. 1–12.
URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/1147/1/012017/pdf (дата звернення 01.09.2023)
Orlovskaya N., Lugovy M., Subbotin V., Radchenko O., et al. Robust design and manufacturing of ceramic laminates with controlled thermal residual stresses for enhanced tougness. Journal of Material Science. 2005. 40, pp. 5483–5490. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-005-1923-x .
Radchenko O.K. Physical and chemical basis for the process of rolling thin lines from finely dispersed ceramic powders. Ceramics, Polish Ceramic Bull. 2005. 89, pp.153–161. (in Ukrainian).
Gogaev, K.A., Voloshchenko, S.M., Podrezov, Y.N. et al. Process approaches for producing complex composite inoculants by rolling of powder mixtures. III. Production and properties of multi-component compacts and rolled strips of powder inoculants with different compositions. Powder Metall Met Ceram. 2017. 55. 9-10, pp. 505–510. https://doi.org/10.1007/s11106-017-9833-4.
Pat. 88530 Ukraine. How to make a modifier. Voloshchenko S.M., Gogaev K.O., Radchenko O.K., Sheiko O.I., Askerov M.G. 2009. Bul. 20. (in Ukrainian).
Voloshchenko, S.M., Gogaev, K.A. & Radchenko, A.K. Complex modifiers produced by rolling of powder mixtures for iron–carbon steels. Powder Metall Met Ceram. 2009. 48. 1-2, pp. 100–104. https://doi.org/10.1007/s11106-009-9090-2.
Volkogon, V.M., Avramchuk, S.K., Kravchuk, A.V. et al. Optimization of rolling process parameters for wurtzite boron nitride powders. J. Superhard Mater. 2007. 29. 2, pp. 73–8. DOI: https://doi.org/10.3103/S1063457607020086.
Chen Zhang, Lei Jia, Hui Xie, Ruifeng Niu et al. Simulation on the Direct Powder Rolling Process of Cu Powder by Drucker–Prager/Cap Model and Its Experimental Verification. Metals. 2022. 12(7), pp. 1–15. DOI: https://doi.org/10.3390/met12071145.
Prikhodko I.Yu., Dedik M.A., Gogaev K.A., Itsenko A.I., Voropaev V.S. Comprehensive finite-element study of processes for the production of titanium strips by asymmetric cold rolling of a powder followed by sintering. Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy. 2019. 33, pp. 173–192. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2019-33-173-192
Aksёnov G.Y. Rolling metal powder into a strip. Sb. Powder Metallurgy. Moscow: VSNYTO. 1954, р. 15. (in Russian).
Nykolaev A.N. Pressure on the rolls and the angle of grip when rolling iron powder. Bul. GPI. Gorkiy. 1958. T. XIV. 2, pp. 30–36. (in Russian).
Vynohradov G.A., Katashynskyi V.P. On the angular parameters of the process of rolling metal powders. Powder Metallurgy. 1965. 9, pp.34–39. (in Russian).
Vynohradov G.A., Semenov Yu.N., Katrus O.A., Katashynskyi V.P. Rolling metal powders. Moscow: Metallurhyia. 1969. 382 р. (in Russian).
Aksёnov G.Y., Reviakyn V.P. Study of basic angles and power parameters. Powder Metallurgy. 1969. 4, pp. 18 –25. (in Russian).
Toibert T. Investigation of the compaction of metal powders during rolling and the formation of mechanical properties of green billets. Abstrakt of PhD Dissertation. Sankt-Peterburh, 1996. 12 р. (in Russian).
Evans P., Smith G. Investigation of metal powder pressing process via rolling. Powder Metallurgy. 1959. 3, р.1–16.
Johanson J. R. A rolling theory for granular solids, ASME, Journal of Applied Mechanics. Series E. 1965. 32(4), pp. 842–848.
Francey V.A. The roll-compaction of metall Powders. Powder metallurgy. 1969. 12. 24, pp. 598– 612.
Nayar H.S. Powder metallurgy. Review 4. Strip Products via Particle Metallurgy. Powder metallurgy International. 1972. 4. 1, pp. 30 – 36.
Dube R.K. Particle technology methods for making metal strip, part 2. Powder Metallurgy International. 1982. 14. 1, pp. 45-48.
Shima S., Yamada M. Compaction of metal powder by rolling. Powder metallurgy, 1984. 27. 1, pp. 39–44.
Chekmarev A.P., Klymenko P.A., Vynohradov H.A. Pressure and coefficient of friction during rolling of metal powders. Bul. LPI, № 222. Metal forming. Moscow–Lenynhrad: Mashhyz. 1963, pp. 53–57. (in Russian).
Maltsev M.V. Capture angle and pressure during rolling of metal powders. Bul. LPI, № 296. Powder metallurgy. Moscow: Metallurhyia. 1969, pp. 42–45. (in Russian).
Aksёnov H.Y., Nykolaev A.N. The angle of capture of the powder by the rolls during rolling. Bul. GPI. Gorkiy. 1956. XI. 5, pp. 23 –26. (in Russian).
Katashynskyi V.P. Investigation of power parameters of metal powder rolling. Ph.D Dissertation. Kyiv. 1965. 177 p. (in Russian).
Nykolaev A.N. Rolling of metal powders. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1958. 2, pp. 113–121. (in Russian).
Katrus O.A. Calculation of technological parameters of the process of rolling strips from powders according to their bulk density. Powder metallurgy. 1981. 2, pp. 9–15. (in Russian).
Katrus O.A., Radchenko A.K. Influence of the roughness of the rolls and the relative density of the powder on the thickness and density of rolled products. Powder Metallurgy. 1983. 12, pp. 14–17. (in Russian).
Yoffe R.S. Stress analysis and boundary feed angle during powder rolling. Powder Metallurgy. 1969. 2, pp. 3-6. (in Russian).
Shvedkov E.L., Denysenko E.T., Kovenskyi Y.Y. Dictionary-reference book on powder metallurgy. Kyiv: Scientific Thought. 1982. 270 р. (in Russian).
Vynohradov G.A, Katashynskyi V.P. Study of the specific pressure during the rolling of metal powders. Powder Metallurgy. 1963. 3, pp. 30–36. (in Russian).
Vynohradov G.A., Semenov Yu.N. Rolling metal powders. Moscow: Metallurhyzdat. 1960. 88 р. (in Russian).
Kuleshov Y.E. Geometric parameters of the lagging zone during the rolling of metal powders. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1982. 9, pp. 74–77. (in Russian).
Vynohradov G.A., Radomuselskyi Y.D. Pressing and rolling of cermet powders. Moscow–Kyiv: Mashhyz. 1963. 200 p. (in Russian).
Maltsev M.V., Nykolaev A.N., Tykhonov H.F., Khromov V.H. Powder capture angle during rolling. Powder metallurgy: Proceedings of IX conferences. Mai 1968. Ryha. 1968, pp. 24–36. (in Russian).
Aksenov G.Y. Fundamentals of powder metallurgy. Kuibushev. 1962. 190 p.
Maltsev M.V. Calculation of the boundary feed angle for vertical rolling of powders. Powder Metallurgy. 1967. 3, pp. 7–10. (in Russian).
Smyrnov V.S., Pavlov N.N., Tselesyn N.N. Analytical method for determining the rolling angle. Powder Metallurgy. 1968. 3, pp. 6–10. (in Russian).
Spynov V.A. Finding the upper boundary of the region of compaction of the deformation zone during rolling of powders. Powder Metallurgy. 1973. 5. pp. 27–29. (in Russian).
Khromov V.H. Determination of the capture angle during rolling of metal powders. Bul. LPI, № 222. Metal forming. Moscow–Lenynhrad: Mashhyz. 1963, pp. 73 – 74. (in Russian).
Pat. 127124 SSSR. Semёnov Yu.N. Device for supplying powder to rolling rolls. 1960. Bul. 6. (in Russian).
Maltsev M.V., Nykolaev A.N., Khromov V.H. Determination of the boundary feed angle during the rolling of metal powders. Powder Metallurgy. 1965. 5, pp.17–19. (in Russian).
Pat. 939241 BRD. F 5867 I b / 49 I. Walzwerk zum Verdichten von Pulvern zu endlosen Bandern. Franßen H. 1956.
Maltsev M.V., Nykolaev A.N. Study of external friction of metal powders in the low pressure region. Powder Metallurgy. 1969. 7, pp. 73–77. (in Russian).
Maltsev M.V. Pirialov L.A. Influence of forced feeding of powder into rolls on the value of the boundary angle. Bul. GPI. Gorkiy. 1967. XXIII. 3, pp.45–48. (in Russian).
Nykolaev A.N. Steel strip obtained by powder rolling. Bul. GPI. Gorkiy. 1958. XI. 2, pp. 16 –29. (in Russian).
Vynohradov G.A., Katashynskyi V.P. Theory of sheet rolling of metal powders and granules. Moscow: Metallurhyia. 1979. 224 p. (in Russian).
Katashynskyi V.P. On the length of the compaction zone during the rolling of metal powders. Powder Metallurgy. 1968. 7, pp. 19 – 21. (in Russian).
Katrus O.A., Ocheretianskyi V.M. Compaction of powders at the initial stage. Powder Metallurgy. 1981. 3, pp. 25–31. (in Russian).
Lozhechnykov E.B. Rolling in powder metallurgy. Moscow: Metallurhyia. 1987. 184 p.
Gogaev K.A., Radchenko A.K. Formation of multicomponent powder systems. Donetsk: Noulydzh. 2009. 477 p. (in Russian).
Katashynskyi V.P. Vynohradov G.A. Elastic compression of rolls during rolling of metal powders. Powder Metallurgy. 1967. 7, pp. 37–41. (in Russian).
Korolёv A.A. New studies of metal deformation during rolling. Moscow: Mashhyz. 1953. (in Russian).
Trynks V. Mechanics of cold rolling. Ref. «News of foreign literature ». 1937. №8. (in Russian).
