Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка


 


Владельцы патента RU 2560474:

Общество с ограниченной ответственностью "НаноМеТ" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано преимущественно для получения профилей из цветных металлов и сплавов в виде прутка. Непрерывное равноканальное угловое прессование осуществляют в три последовательных этапа, после каждого этапа осуществляют смену направления течения материала заготовки на угол Ф=90-120°, после чего осуществляют окончательное пластическое формообразование прутка. Существенное улучшение механических свойств материала достигается за счет совмещения интенсивной пластической деформации в несколько этапов и пластического формообразования, что позволяет накапливать истинную степень деформации e≥2,4. Совмещение нескольких этапов обработки в условиях интенсивной пластической деформации сокращает производственный цикл и приводит к снижению затрат электроэнергии за счет исключения операций повторного нагрева перед обработкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано преимущественно для получения профилей из цветных металлов и сплавов в виде прутка.

Известен способ прессования металлов, при котором совмещают прямое и равноканальное угловое прессование в одну операцию (патент РФ №2379148, B21J 5/06, B21J 13/02, C22F 1/04, опубл. 20.01.2010). Способ прессования металлической заготовки, включающий совмещенные в одну технологическую операцию прямое прессование и равноканальное угловое прессование, которые осуществляют в составной матрице, имеющей верхнюю и нижнюю части и калибрующую зону, при этом прямое прессование производят через калибрующую зону, а равноканальное угловое прессование - при выходе металла заготовки из упомянутой калибрующей зоны в пересекающихся каналах нижней матрицы, один из которых расположен вертикально, а пересекающийся с ним канал - горизонтально. Верхняя часть составной матрицы выполнена с неосесимметричной полостью, а часть заготовки, расположенную ниже верхней части матрицы и выше плоскости расположения линии пересечения каналов нижней части матрицы, одновременно с прессованием подвергают кручению.

Недостатком способа-аналога являются ограничения по длине получаемых изделий, связанные с необходимостью использования исходных заготовок ограниченной длины. К тому же при осуществлении способа необходимо не только обеспечить деформацию исходной заготовки, но и преодолеть пассивные силы трения, возникающие между исходной заготовкой и контейнером, что приводит к формированию повышенных сил прессования. Возникающие при этом высокие контактные напряжения на рабочих поверхностях формообразующей оснастки снижают ее износостойкость.

Известен способ обработки металлов давлением, позволяющий упрочнять металл во время обработки, реализуемый по устройству (патент РФ №2181314, B21D 25/02, B21C 25/00, опубл. 20.04.2002). В процессе деформирования заготовка изменяет направление течения два раза, за счет чего происходит сдвиговая деформация и упрочнение материала заготовки. Заготовку пропускают через матрицу с расположенными в ней тремя пересекающимися каналами, геометрически подобными в поперечном сечении - приемным, промежуточным и выходным. Приемный и выходной каналы выполнены параллельно друг другу, причем оси симметрии параллельных каналов разнесены на расстояние K=(0,5-1,5)L, где L - расстояние между стенками приемного канала, а внутренний угол между осями симметрии параллельных каналов и осью симметрии соединяющего их промежуточного канала составляет 90-120°.

Недостатком аналога является то, что для получения истинной степени деформации e=2,4 данным способом нужно повторить операцию обработки несколько раз, что является трудоемким процессом, особенно в производстве цветных металлов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ деформационной обработки металлической заготовки в виде прутка, при котором осуществляют непрерывное равноканальное угловое прессование без значительного изменения поперечного сечения заготовки (патент РФ №2417857 B21J 5/06, B21C 23/00, опубл. 10.05.2011). Способ включает подачу заготовки в рабочий канал, образованный между вращающимся диском со сплошной окружной канавкой и неподвижной ограничивающей основой, окружающей часть длины кольцевой канавки, причем на выходе рабочего канала обеспечивают изменение его направления посредством опорной детали, установленной в кольцевой канавке, а посредством вращения диска обеспечивают продвижение заготовки по рабочему каналу в направлении его выхода и осуществляют при этом непрерывное равноканальное угловое прессование без значительного изменения поперечного сечения заготовки. Непрерывное равноканальное угловое прессование заготовки осуществляют поэтапно, с последовательным уменьшением поперечного сечения рабочего канала на каждом этапе, причем заготовку перед каждым последующим этапом непрерывного равноканального углового прессования подвергают формообразующей пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации обрабатываемого материала.

Недостатком прототипа является то, что заготовку перед каждым последующим этапом непрерывного равноканального прессования подвергают формообразующей пластической деформации, что выражается в большой трудоемкости и занимаемой производственной площади.

Задача - снижение трудоемкости и энергозатрат процесса.

Технический результат изобретения - обеспечение требуемых механических свойств.

Поставленная задача достигается способом непрерывного равноканального углового прессования, включающий подачу заготовки в рабочий канал, образованный между вращающимся диском со сплошной окружной канавкой и неподвижной ограничивающей основой, охватывающей часть кольцевой канавки, с обеспечением перемещения заготовки по рабочему каналу в направлении его выхода посредством вращения диска и изменения направления перемещения заготовки на выходе рабочего канала посредством опорной детали, установленной в кольцевой канавке, отличающийся тем, что непрерывное равноканальное угловое прессование производят в условиях интенсивной пластической деформации в три последовательных этапа, со сменой на каждом этапе направления течения металла заготовки на угол Ф=90-120°, после чего осуществляют окончательное пластическое формообразование прутка с уменьшением поперечного сечения заготовки, при этом истинная степень деформации на каждом этапе равноканального углового прессования е≥0,7, а на этапе окончательного формообразования прутка е≥0,3.

Кроме того, согласно изобретению, в процессе окончательного пластического формообразования получают пруток с поперечным сечением в форме квадрата, овала, прямоугольника и т.д.

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что за счет совмещения интенсивной пластической деформации в несколько этапов и пластического формообразования предложенный способ позволяет накапливать истинную степень деформации е≥2,4, при которой существенно улучшаются механические свойства материала.

Кроме того, благодаря тому, что осуществлено совмещение нескольких этапов обработки в условиях интенсивной пластической деформации сокращает производственный цикл и приводит к снижению затрат электроэнергии за счет исключения операций повторного нагрева перед обработкой, что, следовательно, снижает энергозатраты и трудозатраты по сравнению с прототипами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема обработки.

На чертеже обозначено: заготовка 1, вращающийся валок 2, ограничивающая основа 3, рабочий канал 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Металлическую заготовку 1 в виде прутка подвергают непрерывному угловому прессованию путем подачи ее на вход рабочего канала, образованного между вращающимся валком 2 с П-образной гравюрой и неподвижной ограничивающей основой башмаком 3, окружающей вращающийся диск и покрывающей часть длины канавки. Посредством вращения валка 2 и возникающих между гравюрой валка 2 и заготовкой 1 сил трения обеспечивают продвижение заготовки 1 через рабочий канал 4 в направлении к выходному отверстию башмака 3. В рабочем канале металл деформируют за три этапа углового прессования, в процессе которых после каждого этапа осуществляют смену направления течения материала на угол Ф1, Ф2, Ф3. Углы на каждом этапе составляют 90-120°. Истинная степень деформации на каждом этапе e≥0,7, а при окончательном формообразовании полуфабриката за счет уменьшения поперечного сечения заготовки истинная степень деформации составляет e≥0,3.

Пример реализации способа.

Деформировали образец из технически чистого алюминия АД1 диаметром 12 мм. Обработку осуществляли по предложенному способу трехкратным угловым прессованием, после каждого этапа осуществляли смену направления течения материала на углы Ф123=120°. С помощью физического эксперимента были получены значения временного сопротивления разрыву и относительного удлинения. Результаты показаны в таблице, из которой видно, что комплекс указанных механических свойств заготовки при обработке по предложенному способу выше, чем при использовании способа-прототипа.

Устройство Временное сопротивление разрыву σв, МПа Относительное удлинение δ, %
Базовое(прототип) 370 16
Предлагаемое 381 8

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить механические свойства обрабатываемых полуфабрикатов, снизить трудоемкость и энергозатраты процесса.

1. Способ непрерывного равноканального углового прессования металлической заготовки в виде прутка, включающий подачу заготовки в рабочий канал, образованный между вращающимся диском со сплошной окружной канавкой и неподвижной ограничивающей основой, охватывающей часть кольцевой канавки, с обеспечением перемещения заготовки по рабочему каналу в направлении его выхода посредством вращения диска и изменения направления перемещения заготовки на выходе рабочего канала посредством опорной детали, установленной в кольцевой канавке, отличающийся тем, что непрерывное равноканальное угловое прессование производят в условиях интенсивной пластической деформации в три последовательных этапа, со сменой на каждом этапе направления течения металла заготовки на угол Ф=90-120°, после чего осуществляют окончательное пластическое формообразование прутка с уменьшением поперечного сечения заготовки, при этом истинная степень деформации на каждом этапе равноканального углового прессования е≥0,7, а на этапе окончательного формообразования прутка е≥0,3.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе окончательного пластического формообразования получают пруток с поперечным сечением в форме квадрата, овала, прямоугольника.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для получения сплошных и полых пресс-изделий из цветных металлов и сплавов. Установка для непрерывного литья и прессования содержит две пары валков 11 и 12 с рабочими калибрами, матрицу 13 с двумя каналами, расположенными по одной оси, и два водоохлаждаемых кристаллизатора 4 роторного типа с бесконечной лентой 5, моталки 17.

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием интенсивной пластической деформации и предназначено для пластического структурообразования металлов, а именно для упрочнения металлов в процессе обработки.
Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам уменьшения сопротивления материала деформированию в процессе обработки. Осуществляют деформирование заготовки продавливанием ее пуансоном через каналы и подачу импульсного или постоянного тока к заготовке при одновременном действии ультразвуком.

Изобретение относится к формированию одного или более слоев покрытия на гибких протяженных элементах, например кабелей, методом экструзии. .

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам упрочнения металлов в процессе обработки. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий с волокнистой морфологией кристаллов основы сплава пластической обработкой цилиндрической тиксозаготовки методами тиксопрессования и тиксоштамповки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к методам интенсивной проработки структуры металла пластической деформацией. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для изготовления изделий прессованием с обратным истечением металла. Инструмент содержит контейнер с рабочей втулкой, пробку, закрывающую рабочую втулку с одной стороны, и установленные с другой стороны рабочей втулки матрицедержатель с продольным пазом и составную матрицу, выполненную из двух пар противоположно размещенных элементов, первая из которых закреплена на матрицедержателе, а элементы второй пары - вкладыши - выполнены с увеличивающимся сечением в направлении прессования и закреплены в рабочей втулке. Внутренняя поверхность вкладышей выполнена сопряженной с внутренней поверхностью рабочей втулки. На концах вкладышей выполнены торцевые базовые поверхности, закрепленные на ответных сопрягаемых базовых поверхностях противоположных торцов рабочей втулки. Использование изобретения обеспечивает прессование изделий переменного и постоянного сечения. 7 ил.

Изобретение относится к области непрерывной экструзии цельных изделий из некомпактного материала (стружки, гранул, порошка и пр.). Устройство содержит матрицу и колесо с кольцевой канавкой для транспортирования материала. Увеличение усилия прессования, напряжений сжатия в поперечном сечении материала и возможность изготовления цельных пресс-изделий с однородной плотностью обеспечивается за счет того, что устройство содержит два рабочих и один силовой ролики, а также замкнутую ленту, контактирующую внутренней свой поверхностью с периферийными цилиндрическими поверхностями роликов, а наружной поверхностью - с деформируемым материалом. Входной рабочий ролик установлен жестко на приводном валу и является ведущим. Замкнутая лента контактирует с деформируемым металлом по дуге, эквидистантной цилиндрической периферийной поверхности колеса. Пространственное положение силового ролика регулируется степенью сжатия упругого элемента, что обеспечивает требуемое усилие прижатия ленты к деформируемому материалу. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх