Способ пластического структурообразования и устройство для его осуществления

 

Использование: обработа металлов давлением , упрочнение заготовок пластическим деформированием без изменения поперечного сечения. Сущность изобретения: устройство для пластического структурообразования содержит соосно расположенные в матрице пуансон и контрпуансон. Матрица установлена с возможностью осевого перемещения и поворота на 180°. Внутренняя полость матрицы выполнена в виде двух соосных каналов одинакового поперечного сечения и длины. Каналы сопряжены друг с другом участком меньшего поперечного сечения. Размещенную в матрице заготовку пластически деформируют за несколько циклов с сохранением ее поперечного сечения. В процессе деформирования металл заготовки подвергают одновременно прессованию и осадке в условиях всестороннего сжатия. Это достигается путем осевого перемещения матрицы при неподвижном пуансоне 1 з.п. ф-лы. 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 )5 В 21 1 5 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763954/27 (22) 04.12.89 (46) 23.06.92. Бюл. N 23 (71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.М.Грешнов, М,Г,Амиров, О.В.Голубев и Ю.А.Лавриненко (53) 621,73 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР .

¹595046,,кл,,В 21 J 5/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 700260, кл, В 21 J 13/02, 1976.

Сегал В;М. и др, Пластическая обработка металлов простым сдвигом. Известия АН

СССР, Металлы, 1981, N- 1, с.115-123, (54) СПОСОБ ПЛАСТИЧЕСКОГО СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: обработа металлов давлением, упрочнение заготовок пластическим

Изобретение относится к области,обработки металлов давлением и може1 быть использовано в машиностроении.

Известен способ обработки металлов давлением, по которому при осадке каждой заготовки осуществляют ее проталкивание через деформирующий инструмент последующей заготовкой, при это одновременно осаживают задний конец предыдущей и передний конец последующей заготовок.

Известна конструкция штампа объемной штамповки, содержащая пуансон. соосный с ним контрпуансон меньшего поперечного сечения, и подвижную в осевом направлении матрицу со ступенчатой внутренней полостью. охватывающей пуансон и контрпуансон.

„„5U„„1741960A1 деформированием без изменения поперечного сечения. Сущность изобретения; устройство для пластического структурообразования содержит соосно расположенные в матрице пуансон и контрпуансон. Матрица установлена с возможностью осевого перемещения и поворота на 1800, Внутренняя полость матрицы выполнена в виде двух соосных каналов одинакового поперечного сечения и длины.

Каналы сопряжены друг с другом участком меньшего поперечного сечения, Размещенную в матрице заготовку пластически деформируют за несколько циклов с сохранением ее поперечного сечения. В процессе деформирования металл заготовки подвергают одновременно прессованию и осадке в условиях всестороннего сжатия.

Это достигается путем осевого перемещения матрицы при неподвижном пуансоне. 1 з.и. ф-л ы. 3 ил. (рф 4

Наиболее близким к предлагаемому является способ пластического структурообразования путем обработки металлов Q простым сдвигом и конструкция для его осу- 01 ществления, Конструкция представляет со-,() бай матрицу, в которой выполнены два пересекающихся под определенным углом канала. одинакового поперечного сечения, соответствующего сечению заготовки. Для обеспечения всестороннего сжатия конструкция предусматривает приложение к заготовке усилия противодавления. Способ пластического структурообраэования заключается в многократном продавливании заготовки через два пересекающихся канала. При этом сечение заготовки не изменяется .. а пластическая деформация

1741960

20 осуществляется путем сдвига поперечных слоев заготовки относительно друг друга в области пересечения каналов, ее снова помещают в первый канал и цикл обработки повторяется. В каждом последующем цикле обработки заготовке сообщается дополнительная степень деформации.

Недостатком известного технического решения является низкая интенсивность и однородность структурообразования. Это обусловлено низкой величиной всестороннего сжатия при деформации металла, связанное с низкой прочностью матрицы и односторонностью выдавливания заготовок. Низкая прочность матрицы обусловлена тем, что сумма давления деформации и противодавления не должна превышать половины предела текучести о> материала инструмента, так как в противном случае произойдет разрушение матрицы, При этом разность давлений деформации и противо-. давления должна превышать сопротивление деформации о обрабатываемого металла для осуществления деформации.

Целью изобретения является повышение качества заготовки путем интенсификации и однородности структурообразования металла, Поставленная цель достигается способом пластического структурообразования. включающим многократное деформирование заготовки, с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования, при этом деформирование в каждом рабочем цикле осуществляют путем ее выдавливания с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки. В каждом последующем цикле деформирования направление выдавлавания изменяется на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле.

Поставленная цель достигается также и устройством, содержащим силовой привод, матрицу, выполненную с двумя рабочими каналами одинакового поперечного размера и длины, пуансон и контрпуансон. Матрица выполнена бандажированной, подвижной в осевом направлении и установлена с возможностью поворота совместно с пуансоном и контрпуансоном на 180 . Каналы матрицы выполнены соосно и сообщаются один с другим участком меньшего поперечного сечения, образующим канал для выдавливания, Силовой гидропривод выполнен гидравлическим в виде гидроцилиндра и системы гидроклапанов для стравливания масла. Плунжер гидроцилиндра установлен с возможностью

55 поочередного взаимодействования с пуансоном или контрпуансоном, а корпус с матрицей.

Известна операция выдавливания, применяемая, как правило, для получения изделия меньшего сечения. Известна операция осадки, как одна из основных операций ковки. Осуществление выдавливания с последующей осадкой выдавленного конца одной и той же заготовки является неизвестным, приемом.

Способ пластического структурообразования и устройство для его осуществления поясняется фигурами, где левая часть фигуры — исходное положение. правая часть — конец рабочего цикла.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг,2 — схема укладки металла в оснастку; на фиг,3 — схема извлечения металла из оснастки.

Устройство состоит из соосно расположенных пуансона 1 и контрпуансона 2. имеющих одинаковую форму и размеры подвижной в осевом направлении, относительно пуансонов матрицы 3, которая имеет внутреннюю ступенчатую полость, состоящую из двух соосных каналов 4 и 5 одинакового поперечного сечения. Каналы сообщаются участком меньшего поперечного сечения 6.

Устройство снабжено силовым гидроцилиндром, взаимодействующим с оснасткой.

Гидроцилиндр установлен таким образом, что его плунжер 7 расположен над пуансоном 1, а корпус 8 над матрицей 3.

Полость гидроцилиндра 9 над плунжером 7 заполнена рабочей жидкостью и соединена с двумя трубопроводами 10 и 11 с масляным баком 12, В трубопровод 10 встроен манометр 13 давления и редукционный клапан 14. В трубопровод 11 встроены обратный клапан 15 и насос 16, Матрица помещена в направляющий корпус 17. К корпусу 17 прикреплены цапфы 18, которые установлены в.отверстия опор 19 с возможностью вращения в них.

Устройство установлено на гидропресс, при этом контпуансон 2 опирается на стол пресса 20, а опоры 19 прикреплены к столу.

Корпус 9 силового гидроцилиндра закреплен на подвижной траверсе пресса 21.

Способ и работа устройства осуществляется следующим образом, В исходном состоянии траверса пресса

21 с установленным на ней гидроцилиндром поднята в крайнее верхнее положение.

Плунжер 7 гидроцилиндра опущен в крайнее нижнее положение, полость 9 заполнена рабочей жидкостью. В зависимости от требуемой величины всестороннего сжатия

1741960 настраивается редукционный клапан 14.

Основная часть металла заготовки находится в канале 5. Рабочий цикл начинается движением траверсы вниз, Плунжер 7 гидроцилиндра упирается в пуансон 1. создает всестороннее сжатие металла заготовки, .при дальнейшем опускании траверсы 21 корпус 8 гидроцилиндра упирается в матрицу 3 и перемещает ее вниз в направляющем корпусе 17. При этом заготовка из канала 5 перетекает в канал 4, уменьшая поперечное сечение при выходе из канала 5 и увеличивая при входе в канал 4 при неподвижном пуансоне 1. Именно в этот момент и реализуется новая схема деформации "прессование-осадка". То есть, прессование осуществляется при переходе металла из канала 5 в участок 6, а осадка при переходе металла из участка 6 в канал 4. При движении траверсы вниз происходит вытеснение рабочей жидкости из полости 9. Давление в этой полости равно давлению настройки редукционного клапана 14. Стравливание осуществляют по трубопроводу 10 в масляный бак 12. Когда основная часть металла перейдет в канал 4, траверсу останавливают, поднимают. Рабочий цикл закончен.

Далее, в полость 9 подают рабочую жидкость насосом 16 из бака 12 по трубопроводу 11 через обратный клапан 15, плунжер 7 гидроцилиндра опускается в крайнее нижнее положение. Направляющий корпус 17 вместе с матрицей 3, пуансонами 1 и 2 и обрабатываемой заготовкой кантуют вокруг горизонтальной оси цапф 18 на 180 . Затем в случае необходимости, рабочий цикл повторяют. Контроль давления рабочей жидкости в полости 9 осуществляют по манометру 13.

Укладка заготовки в матрицу 3 осуществляется следующим образом (фиг.2). Заготовку помещают в канал 5 матрицы 3.

Диаметр заготовки при этом чуть меньше диаметра, а длина равна длине канала 5, Матрицу укладывают в направляющем корпусе 17 на контрпуансон 2, Рабочим ходом траверсы 21 вниз продавливают небольшую часть заготовки из канала 5 через участок меньшего диаметра 6 в канал 4. Затем устанавивают пуансон 1 и начинают деформацию заготовки.

Извлечение обработанной заготовки из матрицы 3 осуществляют после последнего рабочего цикла (фиг.3). Для этого извлекают пуансон 1, а вместо контрпуансона 2 устанавливают пуансон 22, имеющий меньший диаметр, чем диаметр узкого участка 6 матрицы 3, а длину достаточную для удаления металла из матрицы 3. Затем рабочим ходом

5 10

55 траверсы 21 заготовка удаляется из матрицы 3.

Число циклов обработки, а следовательно. и суммарная степень деформации заготовки зависят от величины всестороннего сжатия, которое обеспечивает гидроцилиндр. Следовательно, предлагаемый способ и устройство для его осуществления обеспечивает существенное увеличение предельной пластичности металла, а значит и повышение интенсивности и однородности структурообразования.

Пример, В качестве исходного материала был взят алюминиевый сплав ЛД! в отожженном состоянии. Предел текучести о =2,3 кгlмм, размер зерна а= 10 мм. Из данного сплава были выточены заготовки диаметромф5 мм и длиной 60.мм, уложены в оснастку и продеформированы за девять рабочих циклов суммарным интегральным показателем деформации i=5,13. И нтеграл ьная степень деформации за один цикл составила = 2 In —,о = 0.57 .

I где Fo — площадь поперечного сечения канала матрицы при с4 =15 мм;

F n — площадь поперечного сечения участка меньшего диаметра матрицы d =13 мм.

Противодавление обеспечивал гидроцилиндр, настроенный на усилии 15т. Затем металл был отожжен в течение 1,5 мин при

430 С. Величина зерна, после пластической деформации и отжига составила 10 мм.

Предел текучести составил и, =23 кг/мм .

Изобретение позволяет получать качественно новое структурное состояние заготовки — микрокристаллическое или аморфное, что в сочетании с последующей термообработкой обеспечивает качественный скачок свойств материала.

Формула изобретения

1. Способ пластического структурообразования. включающий многократное деформирование заготовки с сохранением ее первоначальной формы и размеров после каждого цикла деформирования. о т л и ч аю ц и и с я тем, что. с целью повышения качества заготовок путем интенсификации и однородности структурообразования металла. деформирование заготовки в каждом цикле осуществляют путем ее выдавливания с последующей одновременной осадкой выдавленной части заготовки, при этом в каждом последующем цикле деформирования направление выдавливания изменяют на противоположное относительно направления выдавливания в предыдущем цикле.

1741960

21

50

2, Устройство для пластического структурообразования, содержащее силовой привод, матрицу, выполненную с двумя рабочими каналами одинакового поперечного сечения и длины, пуансон и контрпуансон, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что матрица выполнена подвижной в осевом направлении и установлена с возможностью поворота совместно с пуансоном и контрпуансоном на

180, каналы матрицы расположены соосно и сообщены один с другим участком меньшего поперечного сечения, образующим канал для выдавливания, а силовой привод выполнен

5 гидравлическим в виде цилиндра, плунжер которого установлен с возможностью поочередного взаимодействия с пуансоном или контрпуансоном, а корпус — с матрицей.

Составитель О.В.Голубев

Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 2243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород. ул.Гагарина. 107