Разработка процесса холодной штамповки высокоплотных заготовок и деталей из металлических порошков на основе железа в конической матрице на прессах

Объекты исследования: увлажненные гетерофазные железосодержащие механические смеси. Цель: разработка новых технологических решений штамповки заготовок и деталей из металлических порошков на основе железа, обеспечивающих повышение качества структуры материалов на основе получения плотностей, приближенных к теоретической, при реализации механических схем нагружения, инициирующих комплексное осевое и тангенциальное перемещение уплотняемого материала при обеспечении условий возникновения локализованного сдвига. Исследования структуры, фазового и химического составов и свойств проведены с использованием современных средств микроскопии. Разработан способ интенсивного уплотнения гетерофазных механических смесей при образовании структур теоретической плотности, что соответствует требованиям к тяжелонагруженным деталям конструкционного назначения. Данный способ основан на реализации в механической схеме нагружения условий возникновения сдвиговых деформаций. Выявлены основные системные факторы, характеризующие структуру и классифицирующие состояния плотноупакованной гетерофазной смеси в процессе интенсивного уплотнения в условиях комплексного осевого и тангенциального воздействия на уплотняемую среду. Экспериментально определены общие закономерности постадийного уплотнения, установлен четырехстадийный процесс консолидаций гетерофазной механической смеси на основе железа. Представлен анализ постадийного кластерного состояния плотноупакованной структуры при реализации условий нагружения, инициирующих локализованный сдвиг. Предложены теоретические модели, позволяющие устанавливать величину давления на деформирующем пуансоне и обеспечивающие получение структур теоретической плотности, а также комплексные параметрические модели, определяющие технологические параметры прессования. Определена величина бокового давления в зависимости от стадий уплотнения. Установлен характер деформационного упрочнения матрицы-основы при реализации механизма деформационного уплотнения. Показана эффективность технологической схемы комплексного осевого и тангенциального воздействия на уплотняемую гетерофазную механическую смесь при достижении плотностей теоретического уровня. Получена экспериментальная база данных по результатам интенсивного уплотнения и структурирования увлажненных смесей при реализации в механической схеме нагружения совместного поперечного и осевого перемещения и деформации материала, создающих условия возникновения локализованного сдвига. Разработана перспективная конструкция оснастки, позволяющая обеспечивать возникновение локализованных сдвиговых деформаций при прессовании цилиндрических изделий с регламентированной размерной точностью. Этот способ может применяться для получения тяжелонагруженных деталей и заготовок конструкционного назначения.