Способ термопластического деформирования металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

124И94 А1 (191 (11> (511 4 B 21 3 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3824281/25-27 (22) f7.12.84 (46) 23.07.86. Бюл. М- 27 (71) Восточно-Сибирский технологичес- . кий институт (72) Ю.П.Аганаев, Б.Д.Лыгденов, И.Б.Обуйеев, Г.С.Филиппов, Ю.А.Шинкевич и К.А.Халбаев (53) 621.073(088.8) (56) Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства.

М.: Машиностроение, 1966, с. 324. (54) (57)1.СПОСОБ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГО

ДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ, з аключающийся в локальном нагреве заготовки источником нагрева и последующем ее деформировании, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эко номичности процесса, нагрев заготовки осуществляют источником нагрева с удельной мощностью 1-100 кВт/см до температур эернограничного плавления ее материала, прилагая к ней при нагреве сжимающее усилие и производя перемещение заготовки относительно источника нагрева по замкнутому контуру со скоростью до 25 м/с.

2. Способ термопластического деформирования металлов по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что перемещение заготовки производят в направлении, перпендикулярном нагретому контуру со скоростью до 0,5м/с.

3. Способ термопластического деформирования металлов по п.f, о т— л и ч а ю шийся тем, что перемещение заготовки производят в направлении, перпендикулярном поверхности заготовки со скоростью до

1 м/с.

1245391

35

Как видно из табл.1, оптимальными скоростями перемещений заготовки относительно источника энергии, обеспечивающими эффект зернограничного плавления, являются V, 0-25 м/с, Чг 0-095 и/су V 0-1 v/c.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении изделий из металлов и сплавов.

Цслью изобретения является повышение экономичности способа за счет повышения пластичности материала заготовки и обеспечения его сплошности.

На фиг.1 представлена схема высадки цилиндрической заготовки; на фиг. 2 — схема вытяжки листовой заготовки, на фиг.3 — - схема обработки трубной заготовки, на фиг. 4— схема обработки конической поверхности, Способ термопластического деформирования осуществляется следующим образом (фиг.1).

Заготовку 1 закрепляют в устройст.ве 2, после чего прикладывают к ней усилие сжатия в осевом направлении, . осуществляя при этом перемещение заготовки 1 относительно высококонцентрированного источника 3 нагрева по амкнутому контуру. После сквозного прогрева заготовки 1 к ней прикладывают деформирующие усилия с помощью устройства 4, производя деформирование нагретой части заготовки.

В качестве источника нагрева применяют плазменную струю, имеющую значительный градиент температур в плоско=ти, перпендикулярной ее оси. Относительным перемещением заготовки устраняют градиент температур вдоль нагреваемого контура, При этом металл деформируется в момент зернограничного плавления, когда его пластичность возрастает.

Приложение к заготовке в процесс нагрева сжимающего усилия позволяет сохранить сплошность материала заготовки в процессе нагрева и последующего деформирования.

Температурные и скоростные параметры процесса деформирования выбраны исходя из условий обеспечения сплошности и увеличения пластичности обрабатываемого материала и приведены в табл.1.

Оптимальная удельная мощность источника энергии составляет 1

100 кВт/см .

П р н м е р 1, Высадка круглой заготовки (фиг.1).

Заготовку 2 из Ст, 20 диаметром

15 мм закрепляют в эажимном патроне

1 токарного станка (фиг. 1). В процессе нагрева к торцу заготовки 2 прикладывают усилие при помощи приспособления 4. Заготовке 2 сообщают вращение с линейной относительной скоростью 0 5 м/с. Нагрев осуществляют плазмотроном 3 марки ГН-5Р при рабочем напряжении 100 В, токе 300 А.

После сквозного прогрева производят формообразующую деформацию нагретой. части заготовки приспособлением 4.

В структуре заготовки отсутству" ют разрывы и трещины. Механические свойства деформированного участка по сравнению с исходными характеристиками материала заготовки показаны в табл.2.

Характер разрушений образцов и данные табл.2 свидетельствуют о достаточно высоких свойствах деформированного участка заготовки.

Пример 2. Вытяжка листовой заготовки (фиг.2).

Листовую заготовку 2 из Ст.3 толщиной 8 мм нагревают плазмотроном 3 при рабочем напряжении 150 В и токе

400 А. Скорость и температуру нагреC ва регулируют движением плазмотро3, После прогрева заготовки осуществляют вытяжку посредством приспособления 4 (фиг.2).

Пример 3. Обработка трубных заготовок (фиг.3).

Трубную заготовку 2 диаметром

180 мм закрепляют в патроне 1 и сообщают с линейной скоростью V =1 2 м/с.

Нагрев производят плазмотроном 3 при рабочем напряжении 120 В и токе

300 А. Плазмотрону 3 придают перемещение V, 0,1 м/с, С такой же скоростью перемещают приспособление 4 (фиг.4).

Пример 4. Обработка конических заготовок (фиг.4), Коническую заготовку 2 с конусностью 1:5 закрепляют в патроне 1 и сообщают вращение с линейной скоростьн

V 0,8 м/с.

1245391

Нагрев производят плазмотроном 3 при рабочем напряжении 150 В и токе

400 А. Плазмотрону придают перемещеЗначения параметров

Пар аме тры процесса

Значительная длительность процесса нагрева и увеличение ширины зоны нагрева, отсутствие зернограничного плавления

1 кВт/см

Начало проявления зернограничного плавления стали

50-100 кВ т/ см

Стабильное проявление эффекта зернограничного плавления стали, отсутствие несплошностей, небольшая длительность нагрева

110 кВт/см

Локальное плавление металла

Скорость относительЛокальное плавление металла при отсутствии других направлений движения

0 м/с

0 м/с

Зернограничное плавление металла при наличии других направлений движения

10 м/с

Стабильное проявление эффекта зернограничного плавления стали, отсутствие несплощностей, увеличение точности локальной зоны нагрева

25 м/с

Стабильное проявление эффекта зернограничного плавления стали, отсутствие несплошностей, увеличение точности локальной зоны нагрева

26 м/с

Образование несплошностей в металле в результате действия центробежных сил на нагретый объем металла, потери устойчивости формы нагретой

I заготовки

Удельная мощность 0,5 кВТ/смг ного перемещения заготовки по замкнутому контуру ние 0,1 м/", Ч =0,02 м/с. Приспо- собление 4 перемещают со скоростью равной tI ã

Таблица

Условия протекания процесса

1245391

1 I

Скорость относительного перемещения заготовки в направлении, перпендикулярном нагреваемому контуру (V ) 0 м/с

0,05 м/с

0 5 м/с

0,6 м/с

Скорость относительточника нагрева в направлении, перпендикулярном поверхности заготовок з) 0,5 м/с

1 м/<

1,2 м/(. заготовки ного перемещения заго- 0 м/с товки и исПродолжение табл.1

Стабильное проявление зернограничного плавления металла с незначительной шириной эоны нагрева при наличии движения V

Стабильное проявление эернограничного плавления, увеличение ширины зоны нагрева, расширение технологических возможностей предлагаемого способа в результате последовательного деформирования участков заготовки при наличии движения V

Стабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей, расширение технологических воэможностей при наличии движения V

Нарушение эффекта зернограничного плавления по сечению заготовки

Стабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей

Стабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей

Стабильное проявление эернограничного плавления, отсутствие несплошностей

Нарушение эффекта зерно граничногого плавления по сечеHHlo

<24539

Материал

23 55

18 51

Ст 20 в исходном состояниии

Образцы из Ст.20, обработанные: по предлагаемому способу

260 432

320 512

Та блица

124539l

Составитель В.Бещеков

Редактор Л.Гратилло Техред B.Хадар Корректор М.П!ароши

Заказ 3943/7 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4