Устройство для волочения металла через две волоки с воздействием ультразвуковыми колебаниями

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ . МЕТАЛЛА ЧЕРЕЗ ДВЕ ВОЛОКИ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ, включающее источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к первой волоке, размещенной в пучности смещений ультразвуковой волны, источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к второй волоке, ось которой перпендикулярна оси источника подвода колебаний , отлич ающе ее я тем, что, с целью снижения усилия волочения , оно дополнительно содержит задающий генератор электрических колебаний и фазовращатель выход которого соединен с одним из источников ультразвуковых колебаний,а вход - с выходом задающего генератора, второй выход которого соединен с друЕим источником ультразвуковых колеба-g НИИ, а вторая волока выполнена разъ (О емной в плоскости пучности смещений продольной ультразвуковой волны. 4;ib о: to

СООЗ СОВЕТСКИХ . РЕСПУБЛИК (ИВ (И) 3(5п В 21 C 3/OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3360833/22-02 (22) 04.12.81 (46) 30.04.83. Бюл. В 16 (72) В.В.Клубович, В;В.Рубаник и Г.С.Барановская (71) Витебское отделение Института физики твердого тела и полупровод-. ников AH Белорусской CCP (53) б21.778.1.07(088.8) (56) 1. Северденко В.П. и др. Ультра.звук и пластичность. Минск, Наука и техника, 1976, с. 227.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 668732, кл. В 21 С 3/00, 1978 °

3. Авторское свидетельство СССР

М 417209, кл. В 21 С 1/04, 1972 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ

МЕТАЛЛА ЧЕРЕЗ ДВЕ ВОЛОКИ С ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ, включающее источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к первой волоке, размещенной в пучности смещений ультразвуковой волны, источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к второй волоке, ось которой перпендикулярна оси источника подвода колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения усилия волочения, оно дополнительно содержит задающий генератор электрических колебаний и фаэовращатель выход которого соединен с одним из источников ультразвуковых колебаний,а вход— с выходом задающего генератора, второй выход которого соединен с другим источником ультразвуковых колеба-PQ ний, а вторая волока выполнена разьемной в плоскости пучности смещений продольной ультразвуковой волны..1 014.6 21

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть ис- пользовано для получения изделий волочением с применением ультразвуковых колебаний.

Известно устройство для волочения металла с применением ультразвуковых колебаний через две волоки, включающее источник и средство подвода продольных ультразвуковых колебаний к первой волоке, размещенной в пучности смещений ультразвуковой волны, источник и средство подвода радиальных колебаний к второй волоке, закрепленной в узле смещений ультразвуковой волны (1 ). 15

Расположение волок на расстоянии, кратном половине длины продольной ультразвуковой волны, приводит к большим отходам металла в процессе заострения концов заготовок для заправ-у0 ки их в волоки.

Известно устройство 2, в кото/ ром первая волока расположена в пучности смещений продольной ультразвуковой волны, а вторая — в пучности g5 радиальных смещений стоячей ультразвуовой волны на расстоянии от первой, пределяемом из соотношения л„е

О<Е<

6, где A — амплитуда продольных ультраfl звуковых смещений;

Š— модуль Юнга для протягивае- 35 мого металла; (р — напряжение, возникающее в

А протягиваемом металле в результате продольных ультразвуковых колебаний первой 4g волоки.

Однако при значительных единичных обжатиях в первой волоке закрепление второй волоки в пучности радиальных смещений не обеспечивает надежного 4 защемления протягиваемого металла в момент, когда волока, помещенная в пучности продольных смещений, движется против хода волочения ° Это

Снижает эффективность использования энергии ультразвуковых колебаний и приводит к увеличению усилия волочения. Кроме того, расположение волоки в пучности радиальных смещений не позволяет протягивать металл через нее с большими единичными обжатиями. 55

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и. достигаемому результату является устройство для волочения через две волоки, расположенные на расстоянии друг от дру-6О

ra, кратном половине продольной ультразвуковой волны. К одной волоке под.водятся продольные колебания, а к второй — поперечные колебания отноl сительно направления протягивания металла. Обе волоки жестко закреплены в узловых точках $3 ).

Однако эффективность использования энергии ультразвука при такой схеме подвода невысокая, что приводит к увеличению усилия волочения и невозможности протягивать металл с большими единичными обжатиями.

Цель изобретения — снижение усилия волочения.

Поставленная цель достигается тем; что устройство для волочения металла через две волоки с применением ультразвуковых колебаний, включающее источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к первой волоке, размещенной в пучности смещений ультразвуковой волны, источник и средства подвода продольных ультразвуковых колебаний к второй волоке, ось которой перпендикулярна оси источника повода колебаний, дополнительно содержит задающий генератор электрических колебаний и фазовращатель, выход которогр соединен с одним из источников ультразвуковых колебаний, а вход — с выходом задающего генера тора, второй выход которого соединен с другим источником ультразвуковых колебаний, а вторая волока выполнена разъемной в плоскости пучности смещений продольной ультразвуковой волны.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства °

Устройство содержит задающий генератор 1 электрических колебаний, фазовращатель 2, два источника продольных ультразвуковых колебаний, состоящих из усилителей 3 электрических колебаний и магнитострикционных преобразователей 4 с присоединенными к ним волноводами 5, в пучности смещений первого из них закреплена волока б, а вторая волока выполнена разъемной, состоящей из половинок

7 и 8, причем верхней полуволокой может служить торец волновода. Рас- стояние между волоками установлено в соответствии с выражением (1).

Устройство работает следующим образом.

Электрические колебания с задающего генератора 1 подаются на один из магнитострикционных преобразователей 4. Одновременно на вход другого источника ультразвуковых колебаний подается сигнал, сдвинутый по фазе на 180 . Сдвиг по фазе осуществляется фазовращателем 2, в результате в волноводах 5 возникают механические колебания ультразвуковой частоты противоположной фазы.

Это значит, что когда в одном из волноводов в узловой точке наблюдается механическое сжатие, то в другом волноводе.в это время в соответствукщей узловой точке происходит

1014621

Составитель Р.Гаврюшина

Редактор Л.Филь Техред И.Коштура Корректор И.Мулла

Заказ 3079/8 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 механическое растяжение. В момент начала движения волоки 6 против хода волочения (направление волочення указано стрелкой) торец волновода 5 начинает двигаться вниз, деформируя протягиваемый металл и осуществляя в процессе деформации его надежное закрепление. В это время волока 6, двигаясь против хода волочения, за счет только энергии ультразвука продеформирует металл на участке, pasНоМ амплитуде ее продольных смещений

A„, Деформация в обеих волоках происходит только за счет энергии ультразвука без приложения текущего усилия. В следующий момент времени волока 6 будет двигаться в направлении волочения, а торец волновода

5 — вверх. В результате наличия сил трения между металлом и волокой 6 последняя, двигаясь в направлении волочения, будет способствовать подаче металла в разъемную волоку, В которой в это время происходит увеличение диаметра.

В результате подача металла в очаг деформации может происходить и без приложения внешнего усилия.

Скорость, с которой возможен процесс деформации беэ приложения-внешнего усилия, равна

vs — A где Ф вЂ” частота ультразвуковых колебаний;

A — амплитуда продольных ультразвуковых смещений.

Описанный механизм действует на

5 протяжении всего времени волочения, что позволяет наиболее полно использовать энергию ультразвуковых колебаний. Так, волочение мягких металлов, (алюминий, свинец, олово) с единич10 ным обжатием до 70-80% в разъемной волоке и до 20-30% в волоке, закрепленной в пучности продольных смеще-. ний, происходит практически при ну- . левом усилии волочения для скоростей волочения 0,2-0,25 м/с. Амплитуда продольных колебаний волноводов составляет при этом 12-15 мкм при частоте ультразвуковых колебаний

22 кГц.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет наиболее эффектив, но использовать энергию ультразвука и тем самым снизить усилие волочения и осуществлять обработку мягких металлов беэ приложения внешних усилий. Степень деформации за переход значительно увеличивается и составляет для разъемной волоки 70-80lh, а для волоки, закрепленной в пучности продольных смещений, 20-30%, что примерно в два раза выше по сравнению с-.известными устройствами.