Способ обработки металлов давлением


 

C21D1/40 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2585920:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть применено при обработке металлов давлением. Для снижения сопротивления металла деформированию и усиления релаксационных процессов на движущуюся проволочную или полосовую заготовку в области зоны деформации одновременно воздействуют СВЧ-излучением и импульсным током в продольном направлении вдоль заготовки, вызывающего электропластический эффект в металле при амплитудной плотности тока Jm примерно 103 А/мм2, длительности импульсов τ примерно 10-4 сек и частоте следования импульсов в несколько сот Гц в зависимости от скорости движения заготовки. Способ предусматривает также кратковременные остановки активного деформирования заготовок с целью предотвращения преждевременного упрочнения и для усиления в это время влияния СВЧ-излучения и импульсного тока до 30% за счет спинового разупрочнения и электропластического эффекта. В результате применения СВЧ-излучения усиливается третья составляющая электропластического эффекта в виде спинового разупрочнения металла, помимо действия «электронного ветра» импульсного тока, пластифицирующего металл, и пинч-эффекта собственного магнитного поля тока, создающего вибрацию металла. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургической промышленности. Оно может быть использовано при различных операциях обработки металлов давлением в способах разупрочнения и снижения сопротивления деформированию локально на движущихся заготовках или во всех их объемах при отсутствии движения заготовки.

Известен способ обработки металлов давлением [патент РФ №2321469, М. кл. В21С 25/00, дата подачи заявки 02.09.2005, опубликован 10.04.2008 (прототип)], близкий к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, заключающийся в деформировании заготовки:

- растяжением с волочением сквозь твердосплавные фильеры;

- прокаткой между вращающимися во встречном направлении деформирующими валами с механическим давлением сжатия;

- штамповкой тонколистового материала;

- ультразвуковым плющением в режиме стоячей УЗ-волны при одновременном действии импульсным током, создающим электропластический эффект.

Как известно из научно-технической литературы, электропластический эффект является кооперативным явлением и состоит из трех основных частей:

- действия «электронного ветра» импульсного тока;

- пинч-действия собственного магнитного поля тока;

- спинового разупрочнения, вызываемого электронным парамагнитным эффектом в металле.

Недостатком известного способа является слабая развитость третьей составляющей электропластического эффекта, обусловленная электронным парамагнитным резонансом и спиновой конверсией пар свободных электронов, локализованных на парамагнитных примесях в металле и на дислокациях, участвующих в его пластической деформации.

Задачей изобретения является усиление указанной составляющей электропластического эффекта за счет применения совместно с импульсным током СВЧ-излучения как дополнительного энергетического воздействия на деформируемый металл, а также наличия самостоятельного влияния фактора СВЧ-излучения на пластическую деформацию стальной заготовки с определением технической значимости указанного влияния, которое наряду с действием импульсного тока может самостоятельно снижать сопротивление металла деформированию и усиливать в нем релаксационные процессы в условиях кратковременных остановок активного деформирования образцов (заготовок) и связанного с этим преждевременного упрочнения металла.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе электропластическая обработка стальных заготовок из стали марки 12Х18Н10Т давлением осуществляется совместно с действием СВЧ-излучения на заготовки, что вызывает электронный парамагнитный резонанс и усиливает спиновое разупрочнение металла, свойственное электоропластической деформации стали.

Технический результат достигается за счет того, что через механически деформируемую заготовку пропускают импульсный ток с амплитудной плотностью (0,5-1)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 сек, а также с частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки по формуле V=Lxν, где L - длина зоны пластической обработки и ν - частота следования импульсов тока, осуществляют СВЧ-облучение деформируемой зоны в поперечном направлении. Кроме того, возможно обработку током и СВЧ-облучением деформируемой заготовки производить при статическом нагружении заготовки, для чего деформацию заготовки периодически останавливают на 1-3 минуты, а энергетическое воздействие продолжают.

Заготовка подвергалась пластической деформации. По достижении нагрузки в интервале 0,16-1,45 кН пропускался импульсный ток амплитудной плотностью (0,5-1,0)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 сек и частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки при условии V=Lν, где L - длина зоны пластической деформации, мм, ν - частота следования импульсов тока, Гц, и одновременно проводилось СВЧ-облучение деформируемой зоны заготовки. В опытах по релаксации напряжений заготовку обрабатывали одиночными импульсами тока. Рабочая часть образца была 28 мм.

При обработке металлов давлением рекомендуемая скорость не более 1 м/сек, рекомендуемая длина зоны пластической обработки 10-50 мм. При определении частоты импульсного тока в процессах проработки всех участков заготовки, движущейся через зону деформации, можно порекомендовать коэффициент заполнения импульсами этой зоны, равный двум, тогда частота импульсного тока (в соответствии с указанной формулой) будет (ν=V/L) от 20 до 100 Гц.

Проведенные испытания показали:

1. после остановки привода машины в первые 2-3 секунды релаксации напряжений совместное действие тока и СВЧ-излучения при ориентации компоненты поля Е поперечно оси образца создавало падение нагрузки (с учетом вычета теплового действия) 10-12%;

2. падение нагрузки за 3-минутную паузу релаксации при действии лишь импульсов тока составляло до 16,8-17,5%. При действии лишь поперечного поля Е СВЧ-излучения эффект падения нагрузки составил 11,2-11,4%. При совместном действии тока и СВЧ-излучения эффект падения нагрузки (поле Е поперечно оси образца) составил 21,9-22,5%;

3. при действии лишь продольного поля Е СВЧ-излучения эффект падения нагрузки составил 11,9-12,3%. В испытаниях при совместном действии тока и СВЧ-излучения и продольной ориентации компоненты поля Е относительно оси образца эффект падения нагрузки уже составлял 29,8-30%.

Доказательство возможности практического осуществления предлагаемого способа и достижение положительного результата проводилось путем сопоставительного анализа предлагаемого способа с прототипом при проведении опытов с моделями, в качестве которых использовались тонкие образцы-лопаточки из нержавеющей стали 12Х18Н10Т растяжением (пластической деформацией) образцов с постоянной скоростью с включением пауз релаксации приложенных напряжений путем выключения привода испытательной машины без разгрузки образцов.

Установлено, что заявленный способ обработки металлов давлением в разновидности растяжения образцов с постоянной скоростью отличается от прототипа дополнительным уменьшением сопротивлением металла электропластического деформирования на 10-17,5% при действии лишь импульсами тока. При действии лишь СВЧ-излучения на процессы пластической деформации эффект падения нагрузки составляет порядка 11,2-12,3%. Усиление релаксации напряжения до 30% происходит при совместном действии тока и СВЧ-излучения и продольной ориентации компоненты поля Е относительно оси образца.

Использование предлагаемого способа обработки металлов давлением с действием в зону деформации одновременно импульсного тока и СВЧ-излучения позволяет интенсифицировать процесс электропластической обработки металлов давлением в большей степени, чем при обычной обработки металлов давлением без тока или с действием лишь импульсного тока в зоне пластической деформации.

1. Способ обработки стальных заготовок давлением, включающий пластическую деформацию заготовки и одновременное воздействие на неё импульсным током, отличающийся тем, что воздействие импульсным током осуществляют с амплитудной плотностью (0,5-1)103 А/мм2, длительностью импульсов (1-2,5)10-4 с и частотой следования импульсов, определяемой в зависимости от скорости движения заготовки по формуле V=L·ν, где L - длина зоны пластической обработки и ν - частота следования импульсов тока, и проводят одновременно СВЧ-облучение деформируемой зоны заготовки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пластическую деформацию заготовки осуществляют с периодической остановкой на 1-3 мин, а в периоды остановки воздействуют импульсным током и СВЧ-облучением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению высокопрочных углеродсодержащих инварных сплавов. Способ обработки углеродсодержащего инварного сплава включает закалку и деформационно-термическую упрочняющую обработку.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению соединительного элемента, используемого в подъемных, крепежных, зажимных и/или связывающих средствах, выполненному из закаливаемой стали.

Изобретение относится к области термомеханической обработки. Для повышения качества обработки детали её разбивают на «n» участков длиной, равной не более восьми диаметров детали, между участками протачивают поперечные радиальные канавки на глубину, равную половине припуска на максимальный диаметр детали, подвешивают деталь вертикально на гибком элементе и фиксируют четный участок, начиная с нижнего конца с помощью захватов, которые размещают внутри проточенных поперечных канавок, осуществляют нагрев указанного участка от источника постоянного тока до температуры отпуска и деформацию растяжением с превышением предела упругости на 2-4% с помощью силовых цилиндров, затем отключают нагрев, выдерживают деталь, разгружают с постоянной нагрузкой до температуры окружающей среды, затем фиксируют следующий четный участок, пропуская нечетные участки, далее аналогично проводят фиксацию, нагрев и деформацию растяжением всех четных участков с одновременным сжатием нечетных участков детали до её верхнего конца.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке аустенитной нержавеющей стали для химической промышленности. Сталь содержит, в мас.%: C: не более 0,050, Si: 0,01-1,00, Mn: 1,75-2,50, P: не более 0,050, S: не более 0,0100, Ni: 20,00-24,00, Cr: 23,00-27,00, Mo: 1,80-3,20, N: 0,110-0,180, остальное Fe и примеси.

Изобретение относится к области обработки черных металлов, в частности к повышению механических свойств конструкционных сталей. Для повышения значений показателей ударной вязкости и пластичности без снижения показателей прочности изделие подвергают закалке и высокому отпуску, а затем осуществляют последующую обработку изделия путем воздействия на него в течение 35 мин пульсирующим газовым потоком со скоростью от 25 до 30 м/с, частотой колебаний от 600 до 1000 Гц и переменным звуковым давлением от 80 до 90 дБ.

Изобретение относится к области технологии машиностроения, а именно к упрочнению поверхностного слоя стальных деталей. Осуществляют низкотемпературное азотирование детали, а затем проводят ее поверхностное пластическое деформирование.

Изобретение относится к технологии объемного упрочнения и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности, где используется режущий инструмент, технологическая оснастка и др.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам поверхностного упрочнения с получением закалочных структур. Для повышения износостойкости деталей машин из закаливаемых металлов, преимущественно из железоуглеродистых сплавов, и создания на поверхности детали полностью или частично закаленного поверхностного слоя с однородными свойствами по его толщине инструментом в виде резца, имеющим режущую и деформирующую кромки послойно подрезают поверхностный слой детали с сохранением его механической связи с деталью по своей узкой стороне, при этом пластически деформируют подрезанные слои рабочими поверхностями инструмента, после чего подрезанные слои укладывают на деталь деформирующей кромкой инструмента.

Изобретение относится к термосиловой обработке маложестких осесимметричных заготовок типа «вал». Для повышения качества заготовок осуществляют силовое воздействие на заготовку за пределом действия закона упругости в пределах выбранного участка заготовки, управление пределом текучести при силовом воздействии производят путем регулирования температурного воздействия на участок заготовки, деформирование заготовки производят изгибом, заготовку перегибают знакопеременно, одновременно с деформированием изгибом ведут вращение заготовки с одновременной ее осевой подачей, причем изгибающий момент не должен быть приложен на расстоянии более пяти диаметров заготовки от места перегиба с фиксацией проработанного участка заготовки в поперечном направлении.

Изобретение относится к области термомеханической обработки и может быть использовано для изготовления ответственных элементов конструкций, крепежных изделий различного назначения.

Изобретение относится к области металлургии. Для исключения образования плотных оксидов в процессе нормализации и повышения качества полосы получают лист нормализованной кремнистой стали путем горячей прокатки и нормализации.

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, инструментальному производству и машиностроению. Для улучшения эксплуатационных свойств режущего инструмента и деталей за счет повышения твердости, прочности, износостойкости и ударной вязкости осуществляют обработку деталей в условиях акустического воздействия, включающую нагрев и охлаждение деталей в резонаторной камере при давлении 1,5-4,5 атм, причем нагрев ведут в пределах температур от 150 до 450°C, а охлаждение проводят при воздействии на детали циркулирующим потоком сжатого воздуха на резонансной частоте в диапазоне 500-5000 Гц.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки изделий из твердых сплавов. Техническим результатом изобретения является повышение ресурса работы инструментов, деталей машин и механизмов, работающих в условиях резания, трения и абразивного износа.
Изобретение относится к ядерной технике. Для обеспечения надежной работоспособности изделий контура с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем за счет повышения коррозионной стойкости стали и механической прочности осуществляют очистку поверхности изделия от внешних загрязнений и последующую механическую обработку поверхностей, контактирующих с теплоносителем.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в радиотехнической, электротехнической отраслях промышленности, в приборостроении и в машиностроении.

Изобретение относится к области металлургии для получения полос высокопрочной многофазной стали, используемых в автомобилестроении. Для обеспечения равномерных механических свойств по длине полосы и повышения формовочных свойств холоднокатаную или горячекатаную полосу получают из стали, содержащей, вес.%: C 0,060 до ≤0,115, Al 0,020 до ≤0,060, Si 0,100 до ≤0,500, Mn 1,300 до ≤2,500, P ≤0,025, S ≤0,0100, Cr 0,280 до ≤0,480, Mo ≤0,150, Ti ≥0,005 до ≤0,050, Nb ≥0,005 до ≤0,050, B ≥0,0005 до ≤0,0060, N ≤0,0100, остальное - железо и неизбежные примеси.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения и стабилизации торсионных валов при обработке источниками с высокой концентрацией энергии.

Изобретение относится к области металлургии. Для увеличения на поверхности плоского изделия из электротехнической стали растягивающих напряжений и обеспечения оптимальных магнитных свойств способ изготовления плоского изделия из электротехнической стали с ориентированным зерном с минимальными величинами магнитных потерь состоит из этапов: а) подготовка плоского изделия из электротехнической стали, b) нанесение слоя, содержащего фосфат изоляционного раствора, по меньшей мере, на одну поверхность плоского изделия из электротехнической стали и обжиг нанесенного слоя, после первого проведения этапа b) этот этап b) повторяют, по меньшей мере, один раз, вследствие чего из нанесенных друг за другом друг на друга и обожженных слоев содержащего фосфат изоляционного раствора образуется изоляционное покрытие, при этом при толщине покрытия D до 3 мкм, удельная плотность r покрытия равна ≥ 5 г/м2, а при толщине D больше 3 мкм удельная плотность r покрытия равна r[г/м2]>3/5 г/мкм/м2·D [мкм].

Изобретение относится к технологии термической обработки холоднодеформированных труб из углеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей при проведении нормализации садок в роликовых печах.
Изобретение относится к области обработки черных металлов, а более конкретно к обработке металлорежущего инструмента из быстрорежущей стали. Для повышения стойкости инструмента рабочую часть стандартно термоупрочненного инструмента из быстрорежущей стали подвергают воздействию пульсирующего дозвукового воздушного потока, имеющего частоту 1130-2100 Гц и звуковое давление 120-140 дБ при комнатной температуре в течение 10-20 мин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к электроимпульсной обработке твердосплавных пластин режущего инструмента, и может быть использовано в металлообрабатывающей, машиностроительной и инструментальной отраслях промышленности. В способе обработки твердосплавных пластин режущего инструмента, включающем воздействие на пластины импульсным электрическим током, воздействие осуществляют импульсами электрического тока с частотой 10-100 кГц с энергией 1-100 кДж и длительностью воздействия 10-3-10-5 с. Повышается износостойкость инструмента и расширяются технологические возможности осуществления способа. 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Наверх