Электропластический эффект и взаимодействие электрического импульса с проводником

О.Б. Скворцов, В.И. Сташенко ORCID logo , О.А. Троицкий показать трудоустройства и электронную почту
Получена 27 сентября 2021; Принята 01 ноября 2021;
Цитирование: О.Б. Скворцов, В.И. Сташенко, О.А. Троицкий. Электропластический эффект и взаимодействие электрического импульса с проводником. Письма о материалах. 2021. Т.11. №4. С.473-478
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-4-473-478

Аннотация

Зависимость вибрационного отклика проводника на действие электрического импульса как интерференция затухающих колебаний величины ускорения, генерируемых на переднем и заднем фронтах электрического импульса при изменении длительности Timp электрического импульса.Дополнительное воздействие электрических токов на металлы в процессе их механической обработки получило ряд примеров применения. Такая комбинация применяется при резании, прокатке, волочении, плющении и позволяет увеличить пластичность металла и улучшить его механические свойства. Физика процессов электрического воздействия во многом остается непонятной. Детальный анализ процессов формирования вибрационного отклика в проводниках на действие электрических импульсов позволил исключить ряд физических эффектов, ранее предложенных для объяснения влияния на механические процессы в проводниковых материалах при их механической обработке. Экспериментально доказано, что доминирующим механизмом формирования вибрационного отклика на воздействие электрических импульсов является действие ударных механических воздействий в моменты начала переднего и заднего фронтов электрического импульса. Наблюдается линейная зависимость величины вибрационного отклика от величины электрического воздействия. Для проводников доминирующими являются изгибные формы колебаний и характерна зависимость полярности вибрационного отклика от полярности электрического воздействия. Возникающие в процессе воздействия вибрации не связаны с плавным нарастанием электрического тока через проводник, а также с постоянным уровнем тока во время действия электрического импульса. Частоты вибраций характерны для процессов формирования механического колебания проводника и существенно ниже частот колебаний в материале проводника, определяемых вибропластическим эффектом, действие которого близко к действию электропластического эффекта. Анализ показывает, что возможно управлять таким настраиваемым вибрационным воздействием на обрабатываемый металл. Такое многочастотное воздействие может быть совмещено с аддитивной температурной обработкой. Полученные результаты позволяют обосновать выбор параметров электрических импульсов при обработке металлов с использованием электропластического эффекта.

Ссылки (21)

1. V. N. Poduraev. Cutting with vibrations. Moscow, Mashinostroyeniye (1979) 350 p. (in Russian) [В. Н. Подураев Обработка резанием с вибрациями. Москва, Машиностроение (1979) 350 с.].
2. Patent RF № 2426629, 2011. (in Russian) [Патент РФ № 2426629, 2011.].
3. Patent RF № 2585920, 2016. (in Russian) [Патент РФ № 2585920, 2016.].
4. Patent RF № 2544721, 2015. (in Russian) [Патент РФ № 2544721, 2015.].
5. Patent RF № 2624877, 2017. (in Russian) [Патент РФ № 2624877, 2017.].
6. Patent RF № 2321469, 2008. (in Russian) [Патент РФ № 2321469, 2008.].
7. Patent RF № 2044781, 1995. (in Russian) [Патент РФ № 2044781, 1995.].
8. O. A. Troitsky, V. I. Stashenko, V. S. Savenko, O. B. Skvortsov, S. D. Samuylov, E. A. Pravotorova, V. S. Tereshchuk. Impact of current pulses and microwave studies on structural materials. Electrodynamic and electrochemical effects in conductors. Moscow, Kim L. A. (2019) 278 p. (in Russian) [О. А. Троицкий, В. И. Сташенко, В. С. Савенко, О. Б. Скворцов, С. Д. Самуйлов, Е. А. Правоторова, В. С. Терещук. Воздействия импульсами тока и СВЧ-изучением на конструкционные материалы. Электродинамические и электрохимические эффекты в проводниках. Москва, Ким Л. А. (2019) 278 с.].
9. O. A. Troitsky, V. I. Stashenko, O. B. Skvortsov, V. S. Savenko, S. D. Samuilov, V. S. Tereshchuk, S. V. Zaitsev, A. M. Ivanov. Intense plastic deformation of metal under current and microwave impacts. New data and patterns. Moscow, Kim L. A. (2020) 342 p. (in Russian) [О. А. Троицкий, В. И. Сташенко, О. Б. Скворцов, В. С. Савенко, С. Д. Самуйлов, В. С. Терещук, С. В. Зайцев, А. М. Иванов. Интенсивная пластическая деформация металла при токовых и СВЧ-воздействиях. Новые данные и закономерности. Москва, Ким Л. А. (2020) 342 с.].
10. D. N. Lyubimov, V. A. Ryzhikov. Physicochemical processes during friction: Textbook. Allowance. Novocherkassk, YURSTU (2003) 142 p. (in Russian) [Д. Н. Любимов, В. А. Рыжиков. Физико-химические процессы при трении. Новочеркасск, ЮРГТУ (2003) 142 с.].
11. E. V. Kuznetsov. Fundamental and applied problems of technology and technology. 3 (293), 38 (2012). (in Russian) [Е. В. Кузнецов Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 3 (293), 38 (2012).].
12. V. N. Morozenko, E. V. Kuznecov. Izvestija RAN. Metally. 3, 104 (2000).
13. L. B. Pervukhin, S. V. Serikov, I. K. Ustinov, O. D. Churkin. Vestnik MGTU. Ser. Mechanical Engineering, 184 (2011). (in Russian) [Л. Б. Первухин, С. В. Сериков, И. К. Устинов, О. Д. Чуркин. Вестник МГТУ Сер. «Машиностроение», 184 (2011).].
14. I. L. Bataronov. Mechanisms of the influence of the electric field and electric current on the plastic deformation of metals. Dissertation for the degree of Doctor of Physical and Mathematical Sciences. Voronezh, VGTU (2000) 280 p. (in Russian) [И. Л. Батаронов. Механизмы влияния электрического поля и электрического тока на пластическую деформацию металлов. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Воронеж, ВГТУ (2000) 280 с.].
15. A. L. Surkaev. Investigation of high-energy impulse processes in condensed media based on the electrical explosion of conductors. Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Volgograd (2017) 279 p. (in Russian) [А. Л. Суркаев Исследование высокоэнергетических импульсных процессов в конденсированных средах на основе электрического взрыва проводников. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Волгоград (2017) 279 с.].
16. L. Guan, G. Tang, P. K. Chu. Recent advances and challenges in electroplastic manufacturing processing of metals. J. Mater. Res. 25 (7), 1216 (2010).
17. E. M. Purcell, D. J. Morin. Electricity and magnetism. Harvard, Cambridge University Press (2013) 868 p. Crossref
18. K. F. Sergeychev, D. M. Karfidov, M. V. Shepovalov. Journal of Radioelectronics. 7, 12 (2015). (in Russian) [К. Ф. Сергейчев, Д. М. Карфидов, М. В. Шеповалов. Журнал радиоэлектроники. 7, 12 (2015).].
19. O. B. Skvortsov. Journal: Science and Innovation. 6, 17 (2020). (in Russian) [О. Б. Скворцов. Инженерный журнал: наука и инновации. 6, 17 (2020).]. Crossref
20. I. S. Golovin. Internal friction and mechanical spectroscopy of metallic materials: textbook. Moscow, MISiS (2012) 247 p. (in Russian) [И. С. Головин. Внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов. Москва, МИСиС (2012) 247 с.].
21. Strength, stability, vibrations. Handbook in three volumes. V.1 (Ed. by I. A. Birger, Ya. G. Panovko). Moscow, Mechanical Engineering (1988) 831 p. (in Russian) [Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Т.1. (под ред. И. А. Биргера, Я. Г. Пановко). Москва, Машиностроение (1988) 831 с.].

Другие статьи на эту тему