Способ обработки металлов давлением и устройство для его осуществления

 

Способ обработки металлов давлением осуществляют путем размещения заготовки на одном пуансоне и деформирования ее с приложением осевой нагрузки другим пуансоном при сообщении ему вращательного и поступательного движений. Процесс ведут с повышением осевой нагрузки другим пуансоном при сообщении ему вращательного и поступательного движений. Процесс ведут с повышением осевой нагрузки, а деформирование осуществляют со степенью обжатия е, определяемой из условия 6 2: е Ј: 5. Устройство для обработки металлов давлением содержит обойму, а также оппозитно установленные между собой и образующие рабочую полость пуансоны, один из которых установлен с возможностью вращательного и осевого поступательного движений. Устройство снабжено стаканом для взаимного центрирования пуансонов, а последние выполнены по высоте с переменным сечением. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

союз соВЕтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (м)5 В 21 J 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ р

ДАВЛЕНИЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ЕГО ус

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ: : и (57) Способ обработки металлов давлением р осуществляют путем размещения заготовки ц на одном пуансоне и деформирования ее С и приложением осевой нагрузки другим пуан- 2 соном при сообщении ему вращательного и поступ ател ь ного движений. П роцесс ведут с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4805688/27 (22) 21.03.90 (46) 30.07,92. Бюл. N 28 (71) Институт физики металлов УРО AH

СССР (72) Р.И,Кузнецов и B,Ï.Ïèëþãèí (56) Авторское свидетельство СССР .М 606667; кл. В 21 J 5/00, 1976.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть испол ьзовайо для изготовления иэделий цилиндрической формы.

Известен способ обработки металлов давлением путем размещения заготовки на одном пуансоне и деформирования. ее с приложением осевой нагрузки другйм пуансоном при сообщении ему вращательного и поступательного движений.

Известно устройство для осуществления способа обработки металлов давления, содержащее обойму,. а также оппозитно установленные между собой и образующие рабочую полость пуансоны, одии из которых установлен с возможностью вращательного и осевого поступательного движений.

Недостатками известных способа и устройства являются ограниченные технологи2

:. повышением осевой нагрузки другим пуан. соном при сообщении ему вращательного и поступательного движений. Процесс ведут с повышением осевой нагрузки, а деформирование осуществляют со степенью обжатия е, определяемой из условия 6 h е 2 5.

Устройство для обработки металлов давлением содержит обойму, а также оппозитно . устайовленные между собой и образующие абочую полость пуансоны, один иэ которых тановлен с возможностью вращательного осевого поступательного движений. Устойство снабжено стаканом для взаимного ентрирования пуансонтолв, а последние выолнены по высоте с переменным сечением. с.п. ф-лы, 1 ил„3 табл. ческие воэможности, что обусловлено невысокой устойчивостью пуайсонов по отноше- у нию к продольному сжатию, трудностью обеспечения соосности пуансонов, что позволяет осуществлять процесс деформи- ©© рования в широких пределах режимов деформирования для получения изделий c Q повышенной твердостью.

Цели изобретения — расширение технологических воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что . в способе обработки металлов давлением путем размещения-Заготовки на одном пуансоне и деформирования ее с приложением осевой нагрузки другим пуансоном при сообщении ему вращательного и поступательного движений, процесс ведут с повышением осевой нагрузки до величины, определяемой условием Р > 0,02 р, где,и—

1750829 модуль сдвига материала заготовки, а деформирование осуществляют со степенью обжатия е, определяемой из условия 6 >е >5 при е = In 1+ гР г 1/2 б где р- угол поворота подвижного пуансона, R г=—

R — радиус заготовки;

d — толщина заготовки.

Устройство для обработки металлов давлением содержит обойму, а также оппозитно установленные между собой и образующие рабочую полость пуансоны, один из которых установлен с возможностью вращательного и осевого поступательного движений, и снабжено стаканом для взаимного центрирования пуансонов, а последние выполнены по высоте с переменным сечением.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа обработки металлов давлением.

Устройство состоит из обоймы 1, имеющей полость, в которую вставлены пуансоны 2 и 3. пуансоны опираются на опорные плиты 4 и 5. Шпанки 6 и 7 предотвращают поворот пуансонов 2 и 3 относительно соответствующих опорных плит. Стакан 8 центрирует опорные плиты 4 и 5 (и соответственно пуансоны 2 и 3), гарантируя соосность этих деталей.

Собранное устройство с установленной в нем заготовкой размещают между пуансо. нами 9 и 10 гидравлическогопресса. Один из этих пуансонов.(на чертеже верхний) опирается на траверсу пресса через опорный подшипник и может вращаться с помощью соответствующего. привода (не показан).

Опорная плита.4 скреплена с верхним пуансоном 2 шпонкой 6 и поэтому пуансон 2 повторяет движения пуансона 9. Второй пуансон 3 с помощью шпанки 7 скреплен с нижней плитой 5, опирающейся на неподвижный пуансон 10. При работе устройства .в результате поворота пуансона 2 при неподвижном пуансоне 3 осуществляют сдвиговую пластическую деформацию заготовки

11. В результате проведенной обработки получают изделие цилиндрической формы с повышенной твердостью, повторяющее по своей конфигурации конфигурацию рабочей жидкости. Деформированный таким образом металл представляет собой поликристалл с субмикронным зерном, Размер зерен в материале, деформированного со степенью 6 е 5, менее микрона (0,1-0,2) мкм. Подобная структура возникает для многих материалов при такой обработке.

20 мировайного материала. Второй эффект и наблюдается у сильно деформированных

30

55

Деформирование осуществляли со степенью обжатия е, определяемой из условия

6 е 5. При е < 5 еще не полностью сформирована ультрамелкодисперсная структура и поэтому твердость материала не достигает максимальной величины. При е > 6 могут возникать два варианта. Первый вариант — твердость остается неизменной и нет смысла продолжать дальнейшее деформирование. Это обусловлено тем, что материал выходит на стабильную диссапативную структуру, которая меняется несущественно при дальнейшем деформировании. Соответственно этому не изменяется и твердость материала. Второй вариант — твердость несколько падает при деформировании до степеней е > 6. Этот эффект обусловлен началом динамической рекристаллизации при комнатной температуре сильно дефорсравнительно легкоплавких металлов и сплавов — алюминий, медь и др.

Выполнение пуансонов в виде профиля переменного сечения необходимо для того, чтобы увеличить жесткость пуансона по отношению к крутящему моменту, что позволяет добиваться более жестких режимов обработки (по сравнению со случаем цилиндрических пуансонов) и, следовательно, повышать твердость получаемых изделий.

Центрирование пуансонов и штампа стаканом приводит к их соосному расположению относительно друг друга и тем самым увеличивает срок службы как пуансонов, так и штампа, позволяет достичь жестких режимов обработки (высокие давления, большие крутящие моменты на пуансонах), что приводит к повышению твердости изделий.

Пример. Изготовлено устройство для обработки металлов давлением со следующими характеристиками, Диаметр пуансонов составляет 14 мм, скорость вращения подвижного пуансона 0,3 и 1 об/мин, усилие пресса до 1 мН, крутящий момент привода поворота подвйжного пуансона до 500 Н,М.

На этом устройстве проводились эксперименты по обработке металлов давлением с целью возможности изготовления изделий цилиндрической формы с повышенной твердостык. Исходный образец представлял собой заготовку цилиндрической формы и имел следующие размеры: диаметр 13,9 мм, высота 5 мм, материал — никель. Исходная микротвердость Н0=1,2 ГПа, Заготовка размещалась в устройстве и проводилось нагружен ие до давления P - 2,0 ГПа, усилие 0,3 мН, которое превышает Р - 0,02 p - 1,5 ГПа.

После установления давления включался

1750829

Таблица 1

0,02, ГПа

Мате иал, ГПа

Р, ГПа

Медь

Никель

1.0

1,5

1,5

2,0

Таблица 2

П е ложенный способ

Известный способ

1,1

4,0

1,8 1,7

6,0 7,0

1,8

5.5

0,8

0,9

0,6 1,1

0 1,8

1,9

5,0

Н, ГПа е

Таблица 3

П е ложенный способ

Известный способ

2,2 . 4,0

3,7 5,0

4,0 4,0

6,0 7,0

12 21 21

0 1,8 2,3

Но, ГПа 1„6 е 0,9

2,1

3,1 двигатель, осуществляющий поворот обжатия е = 5 при скорости 1 об/мин, Далее заготовка вынималась из устройства и проводилось измерение ее микротвердости с помощью прибора ПМТ-3. Она оказалась равной Н (К) = 4 ГПа.

Аналогичная обработка проводилась и на других материалах.

В табл.1 приведены характеристики для трех материалов: модуль сдвигар, величина

0,02 р и рабочее давление Рр, при котором велась обработка.

В табл.2, 3 приведены значения твердости, полученные для двух материалов при различных степенях обжатия; в табл.2 приведены данные при обработке меди с получением изделия в виде цилиндра диаметром 14 мм и толщиной 5 мм при давлении Pp = 1,5 ГПа; в табл.3 — для никеля при получении изделия того же размера, что и меди при давлении Pp = 2,0 ГПа, Для сравнения -проводилась обработка аналогичных образцов по способу прототипу (табл.2, 3). 3 начения твердости также указано в соответствующих таблицах; Из таблиц видно, что при давлении P > 0,02Р и при степени обжатия в заявленных пределах твердость изделий цилиндрической формы повышается.

Формула изобретения

1. Способ обработки металлов давлением путем размещения заготовки на одном пуансоне и формирования ее с приложением осевой нагрузки другим пуансоном при сообщении ему вращательного и поступательного движений, отличающийся тем, что, с целью расширения технологиче5 ских возможностей, процесс ведут с повышением осевой нагрузки до величины, определяемой условием Р > 0.02 р, где р— модуль сдвига материала заготовки, а деформирование осуществляют со сте10 пенью обжатия е, определяемой из условия

6 е 5, при где р — угол поворота подвижного пуансона, 20 г= R/2;

R — - радиус заготовки;

d — толщина заготовки.

2. Устройство для обработки металлов

25 давлением, содержащее обойму, а также оппозитно установленные между собой и образующую рабочую полость пуансоны, один из которых установлен с возможностью вращательного и осевого поступательного дви30 жений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено стаканом для взаимного центрирования пуансонов, а последние выполнены по высоте с переменным сечением.

1750S29 в

Составитель P.Êóýíåöîâ

Техред М.Моргентал Корректор А.Коэориэ

Реджтор М.Келемеш

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2646 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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