Введение

Успешное решение неотложных проблем развития машиностроительного комплекса в РФ в условиях пресловутых санкционных ограничений и необходимости импортозамещения неразрывно связано с созданием и скорейшей реализацией отечественных инновационных программ. В мировой литературе инновационная деятельность интерпретируется как превращение потенциальных научно-технических достижений в реальные, воплощающиеся в новых продуктах и технологиях [1]. Инновационные программы должны быть направлены на практическое внедрение в производственные процессы на конкретных предприятиях передовых, прежде всего, отечественных технологий и прогрессивного оборудования, которые обеспечивают рост производительности труда, повышение качества продукции, энерго - ресурсосбережение, в том числе металлосбережение.

Металлосбережение в машиностроении осуществляется, главным образом, на основе использования новых конструкционных материалов (сложнолегированных конструкционных и жаропрочных сплавов, порошковых, композиционных, объемных наноматериалов и др.) и новых мало - или безотходных технологий в производстве заготовок деталей.

Внедрение прогрессивных металлосберегающих технологий в заготовительное производство машиностроения позволяет существенно повысить коэффициент использования дорогостоящих и дефицитных материалов (КИМ) и снизить затраты на производство. Этим достигается основная цель инноваций - повысить отдачу от вложенных в производство ресурсов.

К числу таких инновационных технологий заготовительного производства в машиностроении в полной мере можно отнести сверхпластическую деформацию (СПД) как разновидность технологии обработки металлов давлением.

СПД позволяет избежать органических недостатков обычных видов деформации. При штамповке заготовок деталей сложной конфигурации наблюдается большая неравномерность деформации на различных участках. Неравномерность деформации приводит к неоднородности микроструктуры и_; как следствие, к неоднородности механических свойств материала, которые не устраняются, а в ряде случаев даже усиливаются при последующей термической обработке.

Как отмечает проф. О.А. Кайбышев [8], в условиях сверхпластического течения микроструктура материала слабо зависит от степени деформации, а также активизируются диффузионные процессы, что способствует получению состояния с высокой структурной и химической однородностью. Кроме того, отсутствие накопления дислокаций при СПД, наличие ультрамелкозернистой структуры способствует увеличению пластичности и ударной вязкости. Таким образом, условия СПД целесообразно использовать не только для увеличения ресурса пластичности промышленных сплавов, но и для контролируемого изменения их структуры и эксплуатационных свойств.

Поковки деталей, изготовленные методами СПД с минимальными припусками на обработку резанием, не имеют штамповочных уклонов и характеризуются повышенной точностью. Для их получения требуются меньшие усилия, так как в условиях СПД наблюдается не только значительное увеличение пластичности деформируемого металла, но и снижение его сопротивления деформации, и соответственно, уменьшение контактного трения.

Все это позволяет получать качественные поковки из труднодефор- мируемых сплавов сложной формы с тонкими элементами, сократить при этом в более чем два раза норму расхода материала и на 25...30% трудоемкость последующей обработки резанием (рис.1).

Рис.1. Контуры поковок, полученных различными способами: а - ковкой; б - черновой предварительной штамповкой;

в - штамповкой обычной точности; г - точной изотермической штамповкой в условиях СПД

Все это позволяет рассматривать СПД металлов и сплавов как инновационную технологию заготовительного производства в современном машиностроении.

Данное учебное пособие написано на основе курса лекций, читаемого авторами студентам по направлению подготовки 150400 «Металлургия» на кафедре «Технология обработки металлов давлением им. проф. А.И.Колпашникова» Российского государственного технологического университета им.К.Э.Циолковсого (МАТИ). Пособие также может быть полезно для повышения квалификации и переподготовки инженерных кадров.

В пособии в пределах образовательного курса изложены опубликованные в открытой печати результаты системного анализа реологии и физики процесса СПД и основные результаты научных исследований отечественных и зарубежных авторов, а также опыт практического применения сверхпластической деформации и перспективы её развития.