Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением с кручением


 


Владельцы патента RU 2467816:

Чукин Михаил Витальевич (RU)
Полякова Марина Андреевна (RU)
Голубчик Эдуард Михайлович (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов или прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой. Способ включает деформацию длинномерного металла волочением через две, последовательно соосно расположенные и неподвижно закрепленные, конусные волоки с дополнительным деформационным воздействием сдвигом за счет одновременного знакопеременного изгиба металла и его кручения вокруг своей продольной оси в зоне между волоками, при этом скорости перемещения металла в осевом направлении и его вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными. Осуществление деформационного процесса расширяет возможности обработки длинномерных полуфабрикатов с ультрамелкозернистой структурой с получением повышенных физико-механических свойств за счет применения комбинированной сложной схемы напряженного состояния, что позволяет получать изделия широкого размерно-марочного сортамента. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полуфабрикатов или прутков и проволоки с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой и повышенными физико-механическими свойствами металлических материалов за счет комбинированой деформационной обработки.

Известны способы производства ультрамелкозернистых (УМЗ) заготовок, включающие деформирование материала в пересекающихся каналах методами интенсивной пластической деформации (ИПД). Наибольшее распространение получили ИПД путем равноканального углового прессования (РКУП) заготовки без изменения ее поперечного сечения, включающие продавливание заготовки через два пересекающихся канала с одинаковым поперечным сечением, в которых за счет пластического структурообразования материалов обеспечивается повышение физико-механических свойств заготовки. При этом возможно вращение заготовки, либо обрабатывающего инструмента вокруг своей оси или оси заготовки (В.М.Сегал, В.И.Копылов, В.И.Резников. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск: Наука и техника, 1994, с.26; Патент РФ №2021064, Патент РФ №2188091, Патент РФ №2268100).

Недостатками известных способов является сложность в обеспечении целостности заготовки в процессе ее обработки при повышенных пластических деформациях, а также невозможность обработки длинномерных изделий с УМЗ структурой.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ получения УМЗ полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающий деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две расположенные последовательно конические волоки с одновременным вращением одной из волок с обеспечением дополнительной деформации сдвигом посредством заданного относительно оси вращения эксцентриситета, образованного за счет конусного канала волок (Патент РФ №2347633).

Недостатками известного способа является ограниченный уровень деформационного воздействия за цикл обработки, не позволяющий обеспечить значительные суммарные деформации, а соответственно, сужающий возможности формирования УМЗ структуры материала.

Технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является расширение возможностей деформационной обработки длинномерных УМЗ полуфабрикатов за счет дополнительного знакопеременного изгиба с вращением металла в зоне между очагами деформации.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом, включающем деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две последовательно расположенные конические волоки, согласно изобретению деформацию металла производят последовательно в соосно неподвижно закрепленных первой и второй волоках, при этом дополнительную деформацию сдвигом обеспечивают в зоне между волоками одновременным знакопеременным изгибом и вращением металла вокруг своей продольной оси, при этом скорости перемещения металла в осевом направлении и его вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Пример осуществления способа.

Стальная проволока с начальным диаметром d0 заправляется в первую по ходу ее движения неподвижно закрепленную коническую волоку и далее направляется, например, в систему роликов, обеспечивающую знакопеременный изгиб проволоки. Далее она, имеющая после первой волоки диаметр d1<d0, поступает во вторую неподвижно закрепленную расположенную соосно с первой коническую волоку меньшего диаметра, после которой проволока имеет диаметр d2 с последующим закреплением ее переднего конца в намоточном устройстве. После этого осуществляется процесс последовательной комбинированной деформации металла волочением в конусных соосно расположенных и неподвижно закрепленных первой и второй волоках за счет тянущего усилия, создаваемого вращением намоточного устройства. При этом одновременно с деформацией волочением в зоне между волоками производят дополнительную деформацию сдвигом, например, за счет вращения системы роликов вокруг продольной оси металла, обеспечивающей совместный знакопеременный изгиб металла и его вращение вокруг своей продольной оси. Причем в процессе последовательной деформации металла скорости его перемещения в осевом направлении и вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными.

В результате деформационной обработки проволоки по заявленной технологии в проволоке увеличиваются как прочностные, так и пластические характеристики. При этом средний уровень повышения свойств металла по сравнению с известным способом деформационной обработки составляет 19-34%.

Режимы обработки, по которым осуществлялось волочение проволоки с ее знакопеременным изгибом, и вращением вокруг своей продольной оси, а также полученные результаты представлены в таблице.

Таблица
Диаметр проволоки, исходный, d0, мм Диаметр проволоки, после первой волоки, d1, мм Диаметр проволоки, после второй волоки, d2, мм Марка стали Суммарное обжатие, ε, % Скорость вращения проволоки, об/мин Скорость волочения, м/мин Механические свойства
σт, МПа σв, МПа δ100, %
3,5* 3,00 2,70 сталь 20 23 - 140 647 990 2,6
3,0** 2,70 2,42 19 6 160 823 1520 1,9
3,5** 3,10 2,77 21 8 140 846 1580 1,5
* - волочение без знакопеременного изгиба и вращения металла
** - волочение со знакопеременным изгибом и вращением металла

Заявленный способ комбинированной деформации длинномерных заготовок за счет одновременного знакопеременного изгиба металла и его вращения вокруг своей продольной оси в зоне между волоками позволяет обеспечить за цикл обработки значительные суммарные деформации. При этом, благодаря большим сдвиговым деформациям в обрабатываемом металле формируется ультрамелкозернистая (УМЗ) структура с повышенными физико-механическими свойствами, что существенно расширяет возможности комбинированной деформационной обработки. На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе.

Способ получения полуфабрикатов с ультрамелкозернистой структурой волочением со сдвигом, включающий деформацию металла за счет приложения тянущей силы через две последовательно расположенные конические волоки, отличающийся тем, что деформацию металла производят последовательно в соосно неподвижно закрепленных первой и второй волоках, при этом дополнительную деформацию сдвигом обеспечивают в зоне между волоками одновременным знакопеременным изгибом и вращением металла вокруг своей продольной оси, при этом скорости перемещения металла в осевом направлении и его вращения вокруг своей продольной оси поддерживают постоянными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в качестве промежуточного тягового устройства волочильной машины. .

Изобретение относится к волочильным машинам для многократного многониточного волочения проволоки. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении труб разных сортаментов. .

Изобретение относится к области волочения и может быть использовано при производстве метизов для изготовления проволоки методом волочения. .

Изобретение относится к волочильному производству ,в частности, к производству композиционной проволоки из сплавов олово-свинец. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается конструкции волочильных машин для производства проволоки . .

Изобретение относится к области электротехнических материалов, а именно к производству изолированных проводов из фольги для изготовления обмоток с высоким коэффициентом заполнения по металлу.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству, и может быть использовано при производстве холоднодеформированных труб, преимущественно используемых в машиностроении.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства биметаллических прутковых и проволочных изделий волочением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению проволоки. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, например, в качестве тягового устройства при производстве проволоки веерным способом.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления прутков и проволоки волочением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при волочении труб с субмикронной чистотой поверхности. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для волочения на закрепленной оправке труб из черных и цветных металлов и сплавов. .

Изобретение относится к области производства холоднотянутых профилей электротехнического назначения из следующих нетермоупрочняемых бронз: кадмиевой, магниевой, оловянной, серебряной и других
Наверх