Способ изготовления профилированной ленты из проволоки

 

I. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННОЙ ЛЕНТЫ ИЗ ПРОВОЛОКИ, : включающий операции плющения проволо ки бойками, синфазно колеблющимися с ультразвуковой частотой , и нагрева проволоки путем пропускания импульсов электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества профилированной ленты, выбирают частоту следования импульсов тока равной частоте колебаний бойков, осуществляют сдвиг фаз с запаздыванием частотыколебаний бойка относительно частоты импульсов тока и пропускают ток через де13 ;;,:;:. 13 Б1БЛВОТЁ |А формируемый объем металла и участок проволоки, расположенный непосредственно перед очагом деформации. 2.Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что запаздывание по фазе осуществляют относительно начала касания бойками проволоки на половину разности времени касания бойками проволоки и длительности импульсов тока. 3.Способ по п. 1, отличаю щ II и с я тем, что длительность импульсов тока выбирают меньшей времени контакта бойков с проволокой по формуле г-ji, (Л где Т - период колебаний бойков 2 - момент времени начала фазы осаживания проволоки бойками, определяемый из уравнения V(t2-t, + ft(co62itU,-co52ilil2)0, где ч/ - скорость протяжки ленты-; о А - амплитуда колебаний бойков; 00 со СП i - частота колебаний бойковJ oi - угол захода бойков; J t . Ч ii- arcsin-g:;: - момент времени конца фазы осадки металла бойками. 4.Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что сдвиг фазы Vимпульсов электрического тока относительно начала касания бойками проволоки определяется из выражения .- .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) 4(5() В 21 F 2! 00

ВС1 )",.ЮЗЦ М3

13,;,,, „.13

НВЛЫОТИА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ формуле

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3688469/25-12 (22) 13.01.84 (46) 30.06.85. Бюл. № 24 (72) M.Ä.Тявловский, С.П.Кундас, Г.В.Сятковский, В.В.Боженков и В.А.Колтович (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.778.28 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании №- 1539857, кл. В 21 F 21/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 580043, кл. В 21 F 21/00, 1977.

3. Копьев А.В. и др. Стан для плю щения тончайшей пружинной ленты из вольфрама с использованием ультразвука и электропластического эффекта.

Сб. Пластическая деформация легких и специальных сплавов. Вып. 1, M.

"Металлургия", 1978, с. 292-294.

4. Авторское свидетельство СССР № 547274, кл. В 21 F 21/00, 1977. (54) (57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННОЙ 3lEHTbI ИЗ ПРОВОЛОКИ, включающий операции плющения проволо ки бойками, синфаэно колеблющимися с ультразвуковой частотой, и нагрева проволоки путем пропускания импульсов электрического тока, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения качества профилированной ленты, выбирают частоту следования импульсов тока равной частоте колебаний бойков, осуществляют сдвиг фаз с запаздыванием частоты колебаний бойка относиТельно частоты импульсов тока и пропускают ток через деформируемый объем металла и участок проволоки, расположенный непосредственно геред очагом деформации.

2. Способ по и. 1, от ли ч аю ° шийся тем, что запаздывание по фазе осуществляют относительно начала касания байками проволоки на половину разности времени касания бой— ками проволоки и длительности импульсов тока.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что длительность - импульсов тока выбирают меньшей вре— мени контакта бойков с проволокой по (, =1- (г где Т вЂ” период колебаний бойков) 2 — момент времени начала фазы осаживания проволоки бойками, определяемый из уравнения

Ч (4, - t i) t(a 4 (coo 2ii kt(-со 2 1 1 г) =0, где )(— скорость протяжки ленты-, К вЂ” амплитуда колебаний бойков, — частота колебаний бойков, oc — угол захода бойков;

1tC 06 1 2ek 2;kh — момент времени конца фазы осадки металла бойками.

4. Способпоп. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что сдвиг фазы Ч импульсов электрического тока относительно начала касания бойками проволоки определяется из выражения

1, q--4 + —, Я

11639

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления лент преимущест— венно профилированных из тугоплавких и других труднообрабатываемых металлов и сплавов, широко применяемых в электровакуумной технике и приборостроении.

Известен способ изготовления ленты, по которому проволока деформиру- 1О ется в вакууме двумя бойками, колеблющимися с ультразвуковой частотой. При этом проволока предварительно нагревается в вакууме с помощью косвенных источников нагрева (лампы инфракрасного излучения, электропечи и т.д.) до температуры начала рекристаллизации металла 11) .

Недостаток данного способа — невысокая скорость плющения (производительность1, обусловленная необходимостью применения для высокотемпературного нагрева движущейся с большой скоростью проволоки нагревателей большой мощности с большой протяженностью зон нагрева. Кроме того, при входе тонкой проволоки в очаг деформации происходит ее быстрое охлаждение сравнительно массивными и холодными деформирующими бойками, что создает значительный градиент температур, вследствие которого в получаемой ленте могут возникать остаточные напряжения и дефекты в виде микротрещин.

Известен способ изготовления ленты из вольфрама, согласно которому перед ультразвуковым плющением проволоку подвергают электролитическому травлению и нагреву непрерывным прямым пропусканием постоянного то0 ка до 1200-1300 С, а деформацию проволоки ведут со степенью обжатия не более 40Х за проход Q3 .

Недостатком этого способа является то, что источник тока постоянно. йодключен к проволоке и бойкам как в фазе ссаживания металла проволоки, так и во время отрыва активного бойка от металла. Это вызывает неизбежное искрение и электрическую эрозию поверхности ленты и деформирующих поверхностей бойКов, что приводит к появлению на поверхности ле* ты и бойков раковин, местных оплавле- 55 ний металла, переносу и налипанию деформируемого металла на бойки, т.е приводит к ухудшению качества поверх51 2 ности ленты и износу рабочего инструмента.

Кроме того, для получения большой плотности тока, разогревающего деформируемый металл в непрерывном режиме, необходимы мощные источники постоянного тока, что приводит к большой энергоемкости способа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, согласно которому деформирование проволоки осуществляется комбинированно — вначале бойком, колеблющим я с ультразвуковои частотой, и пассивным бойком (отражателем), а затем двумя валками. При этом через валки и отражатель пропускается импульсный электрический ток амплитудной плотностью 10 A/мм с час1. тотой повторения импульсов 5-10 кГц.

Частота колебаний активного бойка при этом составляет 19 кГц (3) и t4).

Недостаток известного .способа— отличие частоты колебаний деформирующего бойка от частоты следования импульсов тока. Поэтому импульсы тока большой величины подаются на проволоку через пассивный боек как в фазе осаживания металла проволоки активным бойком, так и при разрыве контакта между бойками. Это приводит к сильному искрению и значительной электрической эрозии поверхности ленты и деформирующих поверхностей . бойков, т.е. вызывает появление на поверхности ленты и бойков раковин, местных оплавлений металла, перенос и налипание деформируемого металла на бойки, т.е. резко снижается ка-. чество поверхности бойков и получаемой ленты.

Кроме того, существенный недостаток этого способа состоит в том, что в первый очаг деформации, образованный ультразвуковыми бойками, обрабатываемый металл поступает в холодном состоянии, поскольку импульсный электрический ток пропускают только между валками и пассивным ультразвуковым инструментом-отражателем.

В результате металл имеет высокое сопротивление деформации и склонность к трещинообразованию.

Указанные недостатки будут в еще большей степени проявляться при плющении профилированных лент, так как в этом случае большему электроэрозионному разрушению будут подвергаться выступающие поверхности профиля, 1163 где плотность разрядного тока будет наибольшей. Кроме того, при сложном профиле бойка большую сложность представляет его перешлифовка, устранение следов износа и налипания металла.

Изготовление же нового бойка отличается значительной трудоемкостью.

Цель изобретения — повышение качества профилированной ленты и повышению износостойкости бойков. 10

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления профилированной ленты из проволоки, включающему операции плющения проволоки бойками, синфазно колеблющимися с ультразвуковой частотой, и нагрева проволоки путем пропус. кания импульсов электрического тока, выбирают частоту следования импульсон тока, равную частоте колебаний бойков, осуществляют сдвиг фаз с запаздыванием импульсов тока относительно частоты колебаний бойка и пропускают ток через деформируемый объем металла и участок проволоки, расположенный непосредственно перед очагом деформации. Запаздывание по фазе осуществляют относительно начала касания бойками проволоки на половину разности времени касания бойками проволоки и длительности

30 импульсов тока.

При этом длительность Г импульсов тока выбирают меньшей времени контакта бойков с проволокой по фор муле

35 где Т вЂ” период колебаний бойков; — момент времени начала фазы ссаживания проволоки бойками 40 определяемый иэ уравнения

N(4,-ЧЯж+

+A{co9NИ1-СОВУ 0 И )-О . (2) где 1 — скорость протяжки ленты, а

А — амплитуда колебаний бойков, . — частота колебаний бойков, <6 — угол захода бойков, — момент времени конца фазы осадки металла бойками.

Кроме того, сдвиг фазы импульсов электрического тока относительно начала касания бойками проволоки определяется из выражения

Ч"=,+ —, . (3}

951 4

Применение в предлагаемом способе импульсного тока, частота повторения импульсов которого равна частоте ультразвуковых колебаний, и пропускаемого через очаг деформации проволоки и участок проволоки, расположенный непосредственно перед очагом деформации, а также выбор длительности импульсов тока и сдвига фазы между ними и ультраэнуковыми колебаниями, определяемыми из выражений (1) и (3) соответственно, позволяет обеспечить полную синхронизацию моментон осаживания металла ультразвуковыми бойками и моментов пропускания тока через деформируемый металл. Это позволяет полностью исключить нежелательные искрения и электроэрозию поверхностей лент и бойков и осуществлять предварительный надежный нагрев металла проволоки перед его деформацией, вести пластическую деформацию металла в горячем состоянии и, как следствие, снизить сопротивление деформации металла и склонность его к расслоению, При этом сохраняется положительное влияние ультразвуковой энергии и электрического тока на дефор.мируемость металла.

На чертеже приведена временная диаграмма смещения бойков, на которой отмечено время контакта бойков с деформируемой проволокой, рассчитанное по уравнениям (1) — (3), а также временная диаграмма импульсов тока.

Плющение проволоки с помощью бойков, колеблющихся с ультразвуковой частотой технологического диапазона (18-44 кГц), при скоростях протяжки ленты до 10 м/с всегда осуществляется в режиме ультразвуковой . ковки (осаживания) металла бойками с разрывом контакта между обрабатываемыми металлом и бойками, так как колебательная скорость бойков намного превышает скорость движения ленты.

Рассмотрим приведенную диаграмму.

Допустим, что в начальный момент времени бойки начинают удаляться от деформируемого металла и он разгружается от действующего со стороны бойков деформирующего усилия. Отрыв .бойков от металла произойдет при условии превышения их колебатепьной скорости (ее составляющей, направленной по направлению движения ленты) над скоростью движения ленты, т.е. мо1163951

x)0 1 Па. Через проволоку пропускают импульсныи ток амнлитудои 1,2 А, обеспечивающий нагрев проволоки пео ред плющением до 1100-1400 С. Длительность импульсов тока 11 10 с, сдвиг по фазе относительно колебаний бойкой 38.10 с.Плющение проводят при скорости протяжки лент, равной 0,2 м/с.

В результате обработки по указанным режимам получена лента треугольного сечения. На ее боковых гранях и на ребрах треугольного .сечения отсутствуют следы эрозионного разруИ шения, раковины, трещины и расслоения. Боковые грани имеют шерохова— тость, соответствующую 10 классу (R < = О, 12 мкм). Лента имеет следующие механические свойства: предел

20 прочности 61, = 2400 МПа, относительное удлинение E = 4,57, среднее давление в очаге деформации прово-" локи 580 МПа.

Пример 2. Вольфрамовую про2S волоку ф 0,35 мм плющат в Т-образный профиль с размером плоской части профиля 0,4 мм высотой и шириной выступа на середине плоской части

0,2 мм. Режимы плющения следующие:

-г степень вакуума 6,65 ° 10 Па, амплитуда ультразвуковых колебаниИ бойков

6 мкм, частота колебаний 30,0 кГц, скорость протяжки ленты 0,36 м/с, амплитуда импульсов тока, пропускаемого через проволоку, 2 А, длитель35 ность импульсов 4 10 с, частота сле-Ю дования импульсов 30,0 кГц, сдвиг по фазе относительно колебаний бойков

28.10 с.

В результате обработки по указанным режимам получена лента Т-образного профиля, которая имеет высокое качество обработанных поверхностей (R> = 0,14 мкмжд, на поверхности отсутствуют раковины, вырывы металла, 43 трещины и расслоенйя. Лента имеет следующие механические свойства:

61, = 2800 МПа, Я - 3,87. Среднее давление в очаге деформации проволоки 760 МПа. мент времени можно определить из равенства МА зю я 11= 1 . (4 )

Имеем Г= Т

2 (7) 1 Ute oC, агС 1 и — °

2 1 2 1 и (5) Момент повторной встречи металла с бойками и начало фазы осадки

2 металла можно определить, если сравнить расстояние, на которое поднимается относительно бойка переднии край деформируемой поверхности движущейся ленты, с расстоянием, на которое перемещается боек вдоль ocè в течение промежутка времени ь1 1 г

U1t,-t fthm ê- Ой;1о lUfÈ = ()

Ф, 6 (c05GDt, со G)t ) .

Фаза деформирования металла бойками заканчивается в момент времени 1

= Т + 1 . При этом металл деформиру. ется в режиме осадки до смены фазы колебаний, т,е. в промежутке времени т, = Т происходит разгрузка металла от действующего усилия и при

- = 1 происходит разрыв контакта ме талла с бойками. Поэтому наиболее оптимальные условия с точки зрения устранения искрения и эрозии поверхностей ленты и бойков обеспечиваются при длительности импульса тока, равном времени деформирования металла в режиме ссаживания, т.е, и при сдвиге фазы импульсов тока относительно ультразвуковых колебаний

11 бОЙков, pBBHQM т2 + --- вЂ, т.е. с задержкой времени начала подачи импульса тока относительно начала фазы 1 осадки на время — — что необходимо

2 для установления полного контакта металла с бойками.

Пример 1 ° Вольфрамовую проволоку марки ВА-1Г ф О, 22 мм плющат в треугольный профиль с размером боковых граней 0,88 мм на установке горячего ультразвукового плющения в вакууме. Амплитуда ультразвуковых колебаний бойков 8 мкм при частоте колебаний 21,7 кГц, степень вакуума в рабочей камере установки 1,33 »

Таким образом, использование предложенного способа позволяет полностью исключить электрическую эрозию поверхности ленты, локальные оплавления металла, перенос и налипание деформируемого металла на бойки, уменьшить износ бойков. При этом в лентах отсутствуют трещины, расслоения и поверхностные дефекты.

1163951

Составитель Т.Сятковский

Техред М.Пароцай Корректор В, Гирняк

Редактор И. Ковальчук

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 4129/8 Тираж. 647 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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