Заготовка для осадки

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к заготовке для анизотропных магнитов. Сущность: заготовка для осадки выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и центральным осевым отверстием, определяемым с учетом соотношения высоты параллелепипеда и стороны квадрата основания . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 0 8/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (l OCflATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917617/02 (22) 11,03.91 (46) 15.01.93. Бюл. М 2 (71) Уральский политехнический институт им, С.М.Кирова и Институт физики металлов

Уральского отделения АН СССР (72) lO,Н.Логинов, А.Е.Ермаков, А.В.Шангуров и M.À.Óéìèí (56) Патент СССР М 820665, кл, С 21 О 8/12, 1981.

Теория обработки металлов давлением/Под. ред. И.Я.Тарновского М„Металлургия, 1963, с.251, 263, Изобретение относится к металлургии прецизионных cni авов, Известна форма заготовки для пластической деформации сплава марганец-алюминий-углерода, представляющая собой цилиндр. Заготовка предназначена для последующего экструдирования с целью создания в ней кристаллографической анизотропии, приводящей к появлению оси легкого намагничивания вдоль оси прутка. При осадке цилиндрической заготовки оси легкого намагничивания располагаются в радиальном и тангенциальном направлениях и формируется плоскостная текстура. Однако во многих магнитных устройствах применяют двухполюсные магниты, представляющие собой диски или кольца, имеющие два полюса по разные стороны диаметра. В этом случае магниты, имеющие плоскостную текстуру, не обеспечивают высоких магнитных характеристик из-за отс тствия выделенного направления оси легкого намагничивания, Известна также заготовка для осадки в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием. При осадке парал„„5Lj„, 1788042 А1 (54) ЗАГОТОВКА ДЛЯ ОСАДКИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к заготовке для анизотропных магнитов. Сущность: заготовка для осадки выполнена. в виде прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием и центральным осевым отверстием, определяемым с учетом соотношения высоты параллелепипеда и стороны квадрата основания, 2 ил. лелепипедов с большой степенью деформации и при большом трении на контакте с бойками параллелепипед приобретает форму, приближенную к форме диска. При этом формируется текстура весьма близкая к плоскостной, с практически равновероятным распределением осей легкого намагничивания в плоскости основания заготовки, что не позволяет достичь высоких показателей магнитных характеристик при получении четырехполюсных и двухполюсных магнитов.

Целью изобретения является повышение магнитных свойств, Цель достигается тем, что заготовка выполнена с центральным осевым отверстием диаметром d, выбранным из соотношений а/Н-0,6 < d/Í < 2 а/Н -0,6 при а/Н < 1,45 (1) иа/Н-0,6< d/Í< а/Н при а/Н > 1,45, (2) где Н и а — высота параллелепипеда и сторона квадрата его основания соответственно.

При наличии отверстия в центре в центре параллелепипеда часть металла при

1788042 осадке потечет в сторону этого отверстия, формируя радиальную текстуру. Исходная заготовка, имеющая в основании квадрат со стороной а (фиг.1а) и отверстие диаметром

d, расположена в цилиндрической системе координат r p z, ось z направлена перпендикулярно основанию, ось (p - перпендикулярно r, Как и в случае прототипа, течение металла в направлении оси г будет приводить к формированию круглой в плане заго- 10 товки из-за различного сопротивления течению по стороне квадрата и по диагонали (фиг.16). Кроме того, часть металла потечет внутрь полости, заполняя ее, при этом течение rio диагонали более ийтенсивное, 15 чем по стороне квадрата по той же причине.

Вобластях заготовки,,примыкающих к полости, элементарный объем (фиг.1в) подвергается двум деформациям сжатия — о и

F " и только одной — растяжения о г, что приводит к формированию радиальной текстуры, более острой, чем плоскостная и:приводящей ic получению более высоких магнитных характеристик. Из-за более интенсивного течейия металла к центру по диагонаЛи в этом направлении формируется более острая текстура, чем в направлении стороны квадрата, поэтому оси легкого намагничивания располагаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях, как это показано стрелками на фиг.1б, По этим направлениям целесообразно располагать полюса магнита.

Для получения достаточно острой текстуры заготовки деформируют со значительной степенью деформации (до 80%).

Из-за весьма высокой прочности сплава при допустимых температурах деформации не возможно использовать низкие заготовки, а высокие заготовки легко растрескиваются вследствие неравномерности распределе-. ния напряжений и легко теряют устойчивость. Применение полых заготовок позволяет разрешить эти проблемы и, кроме того, позволяет подвергать закалке более крупные заготовки:из-за наличия полости теплоотвод при закалке более эффективен, что создает предпосылки для еще большего повышения магнитных характеристик.

Толстостенные заготовки можно осадить лишь при больших контактных напряжениях, Слишком тонкостенные заготовки теряют устойчивость с образованием окладов.. При этом оси легкого намагничивания, первоначально ориентированные вдоль радиуса, поворачиваются в направле-. нии оси z, что снижает магнитные свойства в радиальном направлении. Выявлено, что

55 такой дефект возникает при отношении толщины стенки S к высоте заготовки Н меньшем 0,3. Существенным является то, что такой дефект возможен в областях заготовки, не принадлежащим будущим полюсам, т,к. S/Н < 0,3 по оси r (фиг.la), но должно быть S/Н > 0,3 в направлении диагонали квадрата, На фиг.1а показана толщина стенки заготовки в направлении стороны квадрата b;

b = (а — d)/2 и в направлении диагонали: с =- P2 а — d)/2.

Условие недопустимости разворота осей легкод намагничивания для диагонали: 2a d> 0, 2Н откуда

d/Í < V2 а/Н -0,6 (3)

Условие допустимости разворота осей легкого намагничивания в направлении стороны квадрата а — d — < 0,3, 2Н откуда — > — -0,6

d a

Н Н (4)

Естественно при этом выполнение условия сохранения формы заготовки d < а или .d/Í < а/Н (5)

Полученные соотношения иллюстрируются фиг.2, на которой изображены графики функций, ограничивающих область возможной реализации размеров заготовки, штриховкой отмечена запрещенная область: 1— по условию (3), 2 — по условию (4), 3 — по условию (5). Из графиков видно, что имеется точка, характеризующая смену закономерности соотношения размеров, ее координаты могут быть найдены приравниванием правых частей неравенств (3) и (5) / Г(а/ Н) - 0,6 = (а /Н), откуда (а/Н)к = 1,45.

B совокупности формулы (3) — (5) образуют систему неравенств (1) и (2), На фиг,1 представлены схемы осадки заготовки; а — заготовка в плане до деформации, б — в плане после деформации, в— схема деформации элементарного объема.

На фиг.2 изображены графики зависимости отношения диаметра полости к высоте заготовки от отношения стороны квадрата к высоте заготовки, Изобретение иллюстрируется следую- . щими примерами, Образец из сплава марганец-алюминий-углерод размерами а =

=40 мм, d = 30 мм, Н = 20 мм осаживали до высоты Н = 4 MM (E = 80%). Соотношения размеров удовлетворяли условиям данного

1788042 изобретения: а/Н = 2, тогда в соответствии с(2) должнобыть1,4< d/Н <2, реальноd/Í=

= 1,5. Свойства вдоль диагонали: относительная остаточная намагниченность jr = 0,75, максимальное . энергетическое произведение (BH)Max = 38 кДж/м . Свойства з вдоль стороны квадрата: )г = 0,64, (BH)Max =

=28 кДж/м . Из заготовок была вырезаны з постоянные магниты в виде дисков с двумя и четырьмя полюсами.

В соотношении с прототипом деформировали заготовку без отверстия с а = 40 мм и Н = 40 мм. Попытка деформировать заготовку до 80% привела к проминанию бойков, изготовленных из сверхпрочного и жаропрочного сплава ЖС6. Удалось деформировать заготовку до 65% без деформации бойков, в результате чего получили магнитные свойства: jr = 0,63, (BH)Max = 25 кДж/м з одинаковые по всем направлениям в плоскости основания заготовки, По сравнению с прототипом повышены магнитные свойства: относительная остаточная намагниченность на 19%, максимальное энергетическое произведение на 52%.

Формула изобретения

Заготовка для осадки преимущественнс для четырехполюсных или двухполюсны> магнитов из сплава марганец-алюминий.

10 углерод, выполненная в виде прямоуголь. ного параллелепипеда с квадратным основанием, отличающаяся тем, что с целью повышения магнитных свойств, она выполнена с центральным осевым

15 отверстием диаметром d, выбранным из соотношений — - 0,6 « — 2 — - 0,6 при а d „ а

Н H Н а а d а а — < 1,45 и — - 0,6 « — — при — > 1,45, где

Н Н Н Н Н

20 Н и а высота параллелепипеда и сторона квадрата его основания соответственно.

1788042

Составитель Ю. Логинов

Техред М. Моргентал Корректор Л.Лукач

Редактор

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

Заказ 50 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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