Способ изготовления периодических профилей
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ путем пластического деформирования исходной заготовки при ее перемещении относительно деформирующих инструментов, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества профилей, деформирующим инструментам сообщают колебания с различными часч отами, отношение которых больше 0,85 и меньше 1 , а разность частот колебаний инструментов выбирают из соотношения /iriz/ -f i, и i. -частоты колебаний ингде струментов, Гц; k -коэффициент, зависящий от противонатяжения; V -скорость перемещения i заготовки относительно инструментов, м/:; (Л L путь , проходимый заготовкой в течение одного периода групповых колебаний инструментов (биений), м.
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
09) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
/<,--4/= —,, V где
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР.
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3504713/25-12 (22) 21. 10.82 (46) 30. 12.84. Бюл. ¹ 48 (72) M.Ä. Тявловский, С.П. Кундас, Г.В.Сятковский, В.В.Боженков и В.А.Колтович (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.778.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
¹ 596347, кл. В 21 Н 8/00, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
¹ 564068, кл. В 21 Н 8/00, 1977.
3. Авторское свидетельство СССР
¹ 469510, кл. В 21 Н 8/00, 1973. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОФИЛЕЙ путем пластического деформирования исходной заготовки при ее перемещении относительно деформирующих инструментов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью
g 1) В 21 F21/00,,В 21 Н 8/00 расширения технологических возможностей и повышения качества профилей, деформирующим инструментам сообщают колебания с различными частотами, отношение которых больше 0,85 и меньше 1, а разность частот колебаний инструментов выбирают из соотношения и — частоты колебаний инструментов, Гц; — коэффициент, зависящий от противонатяжения; — скорость перемещения заготовки относительно инструментов, м с;
1 — путь, проходимый заготовкой в течение одного периода групповых колебаний инструментов (биений), м.
1131582
40 где 1, и
45
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения длинномерных периодических профилей в виде лент и полос.
Известен способ изготовления профилированной полосы путем прокатки ее в валках с использованием электропластического эффекта, в котором профилирование достигается изменением сопротивления деформации металла и, соответственно, степени деформации в момент подачи поперек прокатываемой заготовки через валки импульсов электрического тока высокой плотности t1j .
Недостатком способа является его большая энергоемкость, так как для проявления электропластического эф-фекта необходимо через очаг деформации пропускать токи высокой плотности (10 -10 А/мм ). .Это требует специальных источников питания, усложняет конструкцию оборудсвания. Кроме этого, механические свойства полосы вдоль ее длины будут периодически изменяться (будут различными в местах, где деформирование осуществлялось с электрическим током и без него), что нежелательно.
Известно устройство для прокатки профилей переменного сечения, в котором переменный профиль прокатываемого иэделия получается при изменении расстояния между валками с помощью спепиального кулачкового механизма (2).
Недостатком такого способа является сложность его практической реализации, так как необходим специальный механизм для перемещения одного из валков и, кроме этого, при этом не обеспечится достаточная точность профиля вследствие нежесткости валковой системы.
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления периодических профилей, путем пластического деформирования исходной заготовки при ее перемещении относитель-. но деформирующих инструментов (бандажированных валков с эксцентриковой осью) (3) .
Недостатком данного способа является узкий диапазон его технологических возможностей, так как с одними валками можно получить профиль с одним периодом. Для изменения периода необходимо применять другие валки, что требует дополниетльных затрат времени, труда и материальных ресурсов.
Кроме этого, указанный способ не позволяет обеспечить высокого качества получаемых изделий, особенно при прокатке труднообрабатываемых металлов, вследствие неравномерности
10 наклепа металла и неравномерности
его механических свойств вдоль линии заготовки. В местах утоньшения профиля степень наклепа металла и уровень остаточных напряжений будет
15 выше, чем в местах утолщения, что приводит к образованию трещин и расслоений в полученном изделии, произ-, вольном изменении его формы и геомет" рических размеров при релаксации ос20 таточных напряжений. Вследствие высокого сопротивления деформации металла будет происходить быстрыи износ валков и ухудшение качества обработанных поверхностей профиля.
Цель изобретения — расширение технологических возможностей способа и повышение качества получаемого профиля.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления периодических профилей путем пластического деформирования исходной заготовки при ее перемещении относительно деформирующих инструментов, дефор35 мирующим инструментам сообщают колебания с различными частотами, отношение которых больше 0,85 и меньше 1, а разность -частот колебаний инструментов выбирают из соотношения частоты колебаний инструментов, Гц, коэффициент, зависящий от противонатяжения, скорость движения заготовки относительно инструментов, м/с путь, проходимый заготовкой в течение одного периода групповых колебаний инструментов (биений), м-.
55 На фиг ° 1 показаны временные диаг. ° .раммы,колебаний инструментов; на фиг. 2 и фиг. 3 — схемы устройств для реализации способа; на фиг. 4, 5
1131582 и 6 — микрофотографии полученных периодических профилей.
При пластическом деформировании металла инструментами, воздействующими на заготовку с противоположных сторон и перпендикулярно ее оси и имеющими разницу в частотах. колебаний, будет периодически происходить смена фазы их колебаний относительно друг друга, т.е. периодически синфазный режим работы будет изменяться на противофазный (явление биений). Сказанное подтверждается временной диаграммой колебаний инструментов, показанной на фиг. 1.
Как видно из фиг. 1, в момент, обозначенный точкой Q, деформирование металла будет происходить преимущественно в режиме синфазных колебаний двух инструментов. При этом зазор между инструментами будет мини,мальный, равный, (4 — толщина заготовки). Деформация обрабатываемого металла в этом случае будет максимальной.
t0
При противофазных колебаниях инструментов (точка О ) зазор между инструментами будет максимальный, равный 4 + 2А, где А — амплитуда колебаний, т.е. на заготовке образуется 30 утолщение, так как деформация обрабатываемого металла в этом случае будет минимальной. Период повторения профиля будет зависеть от соотношения частот и скорости движения заготовки, а глубина профилирования (волнистости) будет зависеть от амплитуды колебаний. В случае, если по предлагаемому способу необходимо изменить периодичность профиля или 40 глубину профилирования заготовки, никаких конструктивных изменений в технологическом оснащении не производят, а изменяют частоту колебаний одного из инструментов (в пределах 45 резонансной характеристики) или амплитуду колебаний инструментов соответственно. При этом колебания распространяются по заготовке равномерно по всей ее длине в режиме бегущей 50 волны, что обеспечивает равномерность механических свойств металла заготовки. Увеличится и геометрическая точность получаемого профиля, так как она будет зависеть в основ- 55 ном от стабильности частоты генераторов, амплитуды колебаний, которые можно стабилизировать электрическими методами и контролировать в процессе обработки. Повышается также качество поверхности профилированной заготовки. Зто объясняется тем, что при деформировании металла с помощью колеблющихся инструментов происходит постоянный разрыв контакта между инструментами и заготовкой. Это приводит к уменьшению сил трения и адI гезионного взаимодействия металла с инструментами и, следовательно, уменьшению степени шероховатости обработанной поверхности. Кроме этого, при колебаниях инструментов происходит сглаживание микрогребешков на поверхности металла и следов, оставляемых инструментами, что в комплексе позволяет получать профили, имеющие степень шероховатости обработанных поверхностей, соответствующие 9-11 классу при степени шероховатости инструментов, соответствующей 7-8 классу.
Для получения профилей из относительно пластичных металлов и сплавов (медь, бронза, сталь) применяется устройство, изображенное на фиг. 2. Оно состоит из инструментов
1 н 2, к которым подсоединены источники колебаний, например, магнитострикторы 3 и 4. Протягивание загото,вки (например, проволоки) осуществляется с помощью приводных бобин 5 и 6. Привод бобин осуществляется от двигателей постоянного тока (не показаны)
Для получения профилей из труднообрабатываеиых металлов, например тугоплавких, применяется устройство, изображенное на фиг. 3. Для повышения пластичности иеталлов устройство (фиг. 3) дополнительно оснащено нагревателем 7. Для исключения окисления металла при высокотемпературной обработке нагрев и деформирова-. ние его осуществляют в вакуумной камере 8 (или в среде инертного
rasa).
С помощью устройства, изображенного на фиг. 2, предлагаемьп1 способ реализуется следующим образом.
Обрабатываемая заготовка (например, проволока из молибдена 9 О, 1 ми) наматывается на приводные бобины 5 и 6. Инструменты 1 и 2 подводятся к проволоке, после чего на них подаются ультразвуковые колебания, частота которых выбирается в соответст1131582
1
2 б
2.2 вии с предлагаемой формулой, в зависимости от необходимого периода повторения профиля и скорости движения заготовки, а амплитуда колебаний — в зависимости от глубины про- 5 филирования. Например, если необходимо получить период повторения профиля 4 мм и глубину профилирования
0,01 мм, то частота колебаний верхнего инструмента должна быть
35,2 кГц, нижнего — 35,15 кГц, амплитуда колебаний каждого из инструментов — 10 мкм при скорости движения заготовки 0 2 м/с.
После установления указанных режимов включается привод бобин 5 и 6 и устанавливается необходимая степень обжатия проволок (например, 50Х). Расстояние между инструментами при этом должно быть 0,052 мм.
При протягивании проволоки между инструментами, колеблющимися с разными частотами, происходит ее деформирование в ленту с одновременным периодическим профилированием. 25
На фиг. 4, 5, 6 показаны примеры полученных лент с периодическим профилем. Ленты изготовлены из молибденовой проволоки с помощью устройства фиг. 2. При этом частота ультра- 30 звуковых колебаний при получении ленты, показанной на фиг. 4, была равной X) = 35,2 кГц, 1 = 35,15 кГц, амплитуда колебаний инструментов
10 мкм, скорость движения проволоки
0,2 м/с на фиг. 5 ft = 35 2 кГц, 1 = 34,7 кГц, А = А = 10 мкм, скорость — 0,2 м/с, на фиг. 6
= 34,7 кГц, $ = 32,2 кГц, амплитуда = 5 мкм, скорость равна 0,2 м/с.
При этом полученные ленты имели следующие параметры: фиг. 4 — период повторения профиля равен 4 мм, глубина профилирования — 10 мкм, фиг. 5— период повторения профиля равен
0,4 мм, глубина профилирования—
10 мкм; фиг. 6 — период повторения профиля равен 0,08 мм, глубина профилирования — 5 мкм.
Таким образом, по сравнению с известными способами получения периодических профилей предлагаемый способ позволяет получать профили с различным периодом повторения и глубиной профилирования без изменения схемы реализации и дополнительных затрат труда и применения других инструментов, что расширяет его технологические возможности. Кроме этого повышается геометрическая точность получаемого профиля и равномерность физико-механических свойств металла вдоль длины профиля, что повышает его качество.
i з =.а
ФЙ2.4
ВНБИЙК Закяз ", o87!5 Тарами С- . il Подписное
ФХШИЯЛ ПЙ ьд7 ЗБТ Г УЫ QpO 2 „:, 1. !РОбКТЫс Я. Ч
