Способ исследования деформации металла при пластическом формоизменении

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ1 1СТИЧЕСНИХ

ЕСПУ1;ЛИК

11Р (11) А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТСРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ . ЕТ СССР

ГО ДЕЛАВ4 И305РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (? 1) 1""".1 I= 3/22-02 (2 . 1", .,7.84 (46) 2. . 08. 86. Бюл. It 31 (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.Ф.Губайдулин, Г.М.1Иульгин, Д.П.Кукуй, A.A.Толпа и В.В.Сумина (53) 620.178.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 325089, кл. В 22 D 3/02, 1972.

Известия BYÇîí. Черная металлургия, 1965, Р 4, с.96-101. (54)(57) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ ФОРМОИЗМЕНЕНИИ, включающий формирование в (;,1I, . 22 D 13/02. С 01 N . :3/20 поперечном сечении кристаллизирующегося слитка слоев металла с различными физико-химическими свойствами, деформацию слитка и определение перемещения металла по изменению взаимного расположения слоев металла, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса исследевания деформации металла, при кристаллизации слитка производят периодическое вращение жидкого металла в течение 0,5-2 мин с интервалом между вращ"-.нием в 3-5 раз большим времени вращения до полной кристаллизации.

1 12520

Изобретение относится к исследованию течения внутренних слоев металла при деформации в лабораторных и промышленных условиях.

Целью изобретения является ускорение процесса исследования деформации металла.

Способ исследованиг. деформации металла включает формирование в поперечном сечении кристаллиэующегося 10 слитка слоев металла с различными физико-химическими свойствами, д формацию слитка и определение перемещения металла по изменению взаимного расположения слоев металла, при этом при кристаллизации слитка производят периодическое вращение жидкого металла в течение 0,5-2 мин с интервалом между вращениями в 3-5 раз большим до полной кристаллизации. 20

Вращение жидкой фазы приводит к разделению объема металла по плотности его компонентов. Наиболее холодные и тяжелые фракции под действием центробежных сил оттесняются к границе твердо- жидкой фазы, а компоненты с меньшей плотностью находятся в центральной (осевой) зоне.

При вращении жидкого металла происходит обламывание ветвей дендридов 30 и циркуляция жидкого металла приводит к вымыванию ликвирующих элементов, в частности серы, из межосных промежутков дендридов. В результате вращения расплава происходит перераспределение 35 жидкости по плотности, сепарация неметаллических включений, и после полной кристаллизации слитка на поперечных темплетах видны характерные светлые полосы, которые соответству- 40 ют границе раздела фаэ в момент вращения металла.

Светлые полосы являются зонами отрицательной ликвации и ширина этих зон, а также интенсивность свет- 45 лого фона зависят от скорости перемешивания и технологических парамет" ров — степень нагрева металла, химический состав стали, скорость охлаждения металла и т.д. Однако опреде- gp ляющим является время вращения металла. В результате опытов установлено, что для формирования четко выраженной полоски обратной ликвации необходимо вращение металла жидкой у фазы не менее 30 с. В противном случае отсутствует четкая граница между слоями металла с различной степе27 нью травитости и ширина светлых полос с меньшим сопротивлением деформации, уменьшаясь после деформации, становится черезмерно малой для осуществления замеров.

Увеличение времени вращения свыше 2 мин вызывает резкую границу в химическом составе слитка на границе слоев металла, что при последующей деформации влечет эа собой образование внутренних дефектов сплошности и отличные от реальных условия формоиэменения. Каждый цикл вращения вызывает принудительную циркуляцию жидкого металла на границе твердой и жидкой фаэ и приводит к образованию обратной ликвации. После окончания вращения продолжается кристаллизация металла с образованием обычной макроструктуры, которая при травлении темплетов выявляется как темная полоса.

После формирования светлой полосы вращение металла прекращают на время, в 3-5 раза превышающее время вращения. Сокращение времени кристаллизации металла беэ вращения вызывает, как показали эксперименты, стирание границ одежду светлыми и темными полосами при травлении, что приводит к существенному снижению точности при определении деформации внутренних слоев металла.

Таким образом, периодическое вращение металла в жидкой фазе приводит к образованию чередующихся темных и светлых слоев металла. Наиболее целесообразно производить вращение металла методом электромагнитного перемешивания. При обеспечении ин-. тенсивного перемешения жидкой фазы необходимо на границе раздела фаэ иметь достаточные усйлия, которые создаются электромагнитными силами.

Сила электромагнитного перемешивания пропорциональна электропроводности металла, плотности и скорости магнитного потока. Потери магнитного потока зависят от частоты тока и изменяются при росте закристаллизовавшейся части слитка. Применение электромагнитного перемешивания дает постоянство и воспроизводимость результатов по образованию чередующихся светлых и темных полос.

Пример. В изложницу с толщиной стенки 20 мм заливают сталь маро ки ШХ-15 при 1530 С. В поперечном

Составитель С.Сухомлинов

Редактор А.Ворович Техред H.Õîäàíè÷ Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4564/11 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 I 252 сечении изложница имеет форму прямоугольника со сторонами 240 300 мм.

По сторонам изложницы установлены два индуктора бегущего магнитного поля. Каждый индуктор выполнен в виде магнитопровода шириной 240 мм, на рабочей поверхности которого закреплена трехфазная обмотка возбуждения с одним витком в каждой фазе. Полюсное деление обмотки — 0,27 мм, число 10 стержней на полюс и фазу - один. Индукторы размещены своей рабочей поверхностью на расстоянии 8 мм от наружнои поверхности изложницы. Питание индукторов производится от сети с 15 частотой 50 Гц через понижающие трансформаторы. Средний фаэный ток 14000 А, фаэное напряжение 4,5 В. Полная мощность индукторов 200 кВ.А.

После заливки металла и выдержки,20 в течение 5 мин производят включение индукторов в течение 60 с. Затем отключают питание индукторов и происходит нормальная кристаллизация в течение 5 мин, после чего опять вклю-25 чают индукторы на 60 с. Описанный цикл повторяют до полной кристаллизации слитка (40 мин).

В результате на поперечных темплетах от слитка получают после травле- 3б

027 4 ния в 507-ном водном растворе соляной кислоты чередующиеся светлые и темные полосы. Ширина светлых полос

3-4 мм, яркость 4-5 баллов. Замерив расстояние между светлыми полосами производят прокатку слитка на стане

950/900 в квадрат 135 мм. На поперечном темплете от квадрата 135 мм после травления производят, замеры расстояний между светлыми полосами и путем сравнения с ранее выполненными замерами определяют перемещение металла по поперечному сечению проката.

Опыт применения предлагаемого способа в условиях опытно-промышленного производства показал, что время проведения эксперимента на порядок ниже по сравнению с известным способом. Применение изобретения .o6ec-е печивает стабильность и достоверность получаемых данных. Иаксимальная величина относительной погрешности полей перемещений металла, включающая колебания толщины светлык полос, погрешности измерения и построения эпюр, составляет 14,5Е, что позволяет использовать экспериментальный материал для анализа кэчественной и количественной картины деформации металла.