Московский авиационный институт (Национальный исследовательский университет), Москва, Россия

М. В. Жаров, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: MaximZharov@mail.ru

В статье обсуждаются результаты проведенного комплекса исследований по определению особенностей и закономерностей образования твердофазного соединения при реализации различных способов брикетирования титановой стружки. Определены способы холодного брикетирования, позволяющие обеспечить высокое качество проработки материала, что в итоге приводит к получению качественных изделий из титановой стружки без ее переплава. Установлено, что водородное пластифицирование титановой стружки способствует не только более интенсивному уплотнению пористого материала брикетов, но и образованию очагов твердофазного соединения при наличии сжимающих напряжений и сдвиговых деформаций. Исследовано влияние заготовительной операции кратковременного травления (осветления) стружки в водных растворах минеральных кислот на интенсивность и качество образования твердофазного соединения фрагментов стружки титановых сплавов. Определен эффект применения двух- и трехстадийного прессования брикетов стружки титановых сплавов ВТ5, ВТ3-1, ВТ22 с помощью пуансонов с фасонированной рабочей поверхностью. Установлено положительное влияние использования пуансонов с конической рабочей поверхностью (угол конусности 45o) на качество проработки стружечного материала и получаемых брикетов. Предложена технология получения качественных изделий из стружки титановых сплавов без ее переплава, которая включает в себя следующие операции: очистку стружки, магнитную сепарацию, водородное пластифицирование, двухстадийное брикетирование коническим и плоским пуансоном, дегазацию капсульной оболочки брикета, герметизацию оболочки, термокомпрессионную обработку брикета в капсульной оболочке, экструдирование брикета совместно с капсулой, механическую обработку.

1. Ровин Л. Е., Валицкая О. М. Ресурсосбережение при брикетировании стружки // Вестник Гомельского государственного технического университета. 2016. № 2. С. 27–35.
2. Пат. 2228960 РФ. Способ получения деформированных полуфабрикатов из металлической стружки / Гиршов В. Л., Трещевский А. Н., Петров В. А. ; заявл. 15.11.2002 ; опубл. 20.05.2004.
3. Головкин П. А., Волков А. В., Крюков А. В. Влияние оптимизированной структуры заготовки из ВТ6 на качество обработанной поверхности при лезвийной обработке // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 12. С. 2 9–36.
4. Головкин П. А., Крюков А. В. Влияние ковки на структуру и качество поверхности при точении заготовок из титанового сплава ВТ6 // Титан. 2023. № 1. С. 38–42.
5. Пат. 2255993 РФ. Способ изготовления брикетов / Альтман П. С., Карсаков В. В. ; заявл. 02.07.2003 ; опубл. 10.07.2005.
6. Пат. 2547368 РФ. Способ брикетирования металлической стружки / Андронов Е. В., Виноградов С. Е., Додон Р. В. и др. ; заявл. 14.06.2013 ; опубл. 10.04.2015.
7. Topolski K. Analysis of densification and consolidation during the solid-state recycling of high purity titanium chips // Journal of Materials Engineering and Performance. 2022. Vol. 31. P. 5382–5391.
8. Zhai Yutao, Ajit Pal Singh, Bolzoni L. et al. Fabrication and characterization of in situ Ti – 6Al – 4V/TiB composites by the hotpressing method using recycled metal chips // Metals. 2022. Vol. 12. 2038.
9. Крючков Д. И. Моделирование и совершенствование процессов прессования титановых композитов из порошкообразного сырья : дис. … канд. техн. наук. — Екатеринбург : Институт машиноведения Уральского отделения РАН, 2015. — 143 с.
10. Shi Q., Tse Y. Y., Higginson R. L. Effects of processing parameters on relative density, microhardness and microstructure of recycled Ti–6Al–4V from machining chips produced by equal channel angular pressing // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 651. P. 248–258.
11. Пат. 2593565 РФ. Способ брикетирования металлической стружки / Костин Н. А., Костин Н. Н., Дедов А. Е., Трусова Е. В. ; заявл. 24.02.2015 ; опубл. 10.08.2016.
12. Физическое металловедение: В 3-х т. Т. 2. Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами. — 3-е изд., перераб. и доп. / под ред. Р. У. Кана, П. Т. Хаазена. — Пер. с англ. — М. : Металлургия, 1987. — 624 с.
13. Гиршов В. Л., Рудской А. И., Цеменко В. Н. Переработка металлической стружки способами порошковой металлургии и пластической деформации // Труды СПбГТУ. 2009. № 510. С. 18–28.
14. Shamsudin S., Lajis M. A., Zhong Z. W. Solid-state recycling of light metals: a review // Advanced in Mechanical Engineering. 2016. Vol. 8, Iss. 8. P. 1–23.
15. Жаров М. В. Альтернативная технология деформационной переработки отходов титановых сплавов // Вестник МАТИ. 2010. № 17. С. 35–38.
16. Пат. 2201977 РФ. Способ изготовления деформированных заготовок из металлической стружки и устройство для его осуществления / Гиршов В Л., Трещевский А. Н., Кочкин В. Г. и др. ; заявл. 15.05.2001 ; опубл. 10.04.2003.
17. ГОСТ 1 90013-81. Сплавы титановые. Марки. — Введ. 01.07.1981.

18. Zharov M. V. Measuring and control system for thermocompression equipment with regulated temperature and rate parameters of deformation // Measurement Techniques. 2023. Vol. 65, No. 12. Р. 917–922.
19. Zharov M. V., Preobrazhenskii E. V. Control of technological parameters in the process of ribbed panel forging: use of measuring equipment and mathematical modeling methods // Measurement Techniques. 2024. Vol. 66. Р. 776–784.
20. Lui E. W., Palanisamy S., Dargusch M. S., Xia K. Effects of chip conditions on the solid state recycling of Ti – 6Al – 4V machining chips // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 238. P. 297–304.
21. Topolski K., Ostachowski P. Solid state processing of titanium chips by an unconventional plastic working // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 13. P. 808–822.
22. Авторское свидетельство 1792842. Способ брикетирования металлической стружки / Носенко В. О. ; заявл. 30.04.1991 ; опубл. 07.02.1993.
23. Topolski K., Jaroszewicz J., Garbacz H. Structural aspects and characterization of structure in the processing of titanium grade different chips // Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 1. P. 101–124.
24. Paul M., Alshammari Y., Yang F., Bolzoni L. Processing and properties of powder metallurgy Ti – Cu – Nb alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2023. Vol. 944. 169041.
25. Topolski K. Relationship of microstructure and properties of highpurity titanium manufactured by unconventional method of chips recycling //Journal of Manufacturing Processes. 2022. Vol. 77. P. 426–438.