Матрица для прессования круглых прутков
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
{61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 220131 (21) 3237197/25-37 с присоединением заявки ¹â€” ($11М Кл з В 21 С 25/02 Государственный комитет СССР по делам нзооретеннй и открытий (23) Приоритет— t$3) УДК 621. 777. 07 (088 8) Опубликовано 231182. Бюллетень ¹ 43 Дата опубликования описания 231182 И.Н. Потапов, С.Г. Кравченко, A.Ã. Лунев, Ю.A. Сердюков и А.A. Иоффе . (72) Авторы изобретения Московский ордена бктябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (7! ) Заявитель (54) МАТРИЦА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ КРУГЛЫХ . ПРУТКОВ изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к инструменту для горячего прессования квадратных штабиков тугоплавких металлов в иэделия круглого сечения. Известна матрица для прессования круглых изделий, содержащая конический входной, формующий и калибрующий участки (1). Недостатком указанной матрицы является невысокие технологические возможности, позволяющие получать профиль только из круглой заготовки, . так как отсутствие элементов, обеспечивающих подпор граней квадратной заготовки, приводит к растрескиванию ее торца и снижению качества изделий. Наиболее близкой по технической сущности является матрица для прессования круглых прутков, содержащая конический входной с периодически чередующимися радиальными коническими выступами к впадинами переходящий в конический формующий участок 23. K недостаткам данной матрицы следует отнести отсутствие подбора боковых граней квадратных штабиков при прессовании круглых изделий, деформация заготовки происходит преимущественно по угловым зонам штабика, что при общей ограниченной пластичности материала вызывает разрушение перед- него торца заготовки и уменьшения выхода годного. Кроме того, наличие выступов, уменьшающихся, а впадин, увеличивающихся в направлении оси матрицы позволяет частично доуплотнить неплотные боковые грани спеченного штабика, однако, влияние деформации в данном случае локализовано вблизи входа заготовки в очаг деформации, после чего по мере движекия дополнительное уплотнение боковых граней и проникновение его на большую глубину до центральной, наименее уплотненной эоны, значительно снижается, вследствие чего деформация квадрата вблизи формующего участка 20 матрицы происходит в основном по угловым зонам, кто приводит к появлению в структуре диагонального "креста" наибольшей деформации, а, следовательно, и плотности, тогда как остальная, прилежащая к боковым граням щтабика, область уплотнена в меньшей степени, что вызывает аниэо- троцкю свойств по сечению изделий и снижает их качество. Цель изобретения — повышение ка3О;чества прессуемях иэделий. 975135 Выбор высоты профилированного 60 квадратного участка и его размерон относительно размеров сторон штабика обусловлен следующим. При умень,шении высоты Н < 0,1S шт. при недостаточной центровке матрицы относи65 тельно нтулки контейнера может проУказанная цель достигается тем, что матрица для прессования круглых прутков, содержащая конический входной участок с периодически чередующимися радиальными коническими выступами и впадинами, переходящий в конический формующий участок, снабжена дополнительным участком, расположенным с захоцной ее стороны, с отверстием в поперечном сечении по форме квадрата и предназначенным для >0 уплотнения материала заготовки, при этом выступы конического входного участка выполнены расширяющимися н направлении истечения материала в количестве не менее четырех с верши- !5 нами, расположенными на сторонах квадрата, ограничивающего выходное отверстие дополнительного участка и основаниями, образующими замкнутый контур, переходящими B конический Формующий участок. На чертеже приведена изометрическая проекция матрицы для прессования. Корпус 1 матрицы содержит конический формующий 2 и входной участок, состоящий иэ профильных конических поверхностей и поверхностей квадратного поперечного сечения — профиля 3, который, в свою очередь, выполнен в виде чередующихся выступов 4 и впадин 5. Радиальные выступы 4 размещаются н корпусе со стороны боковых граней квадратного профиля 3 и увели— чиваются н направлении оси матрицы и наклонены к ней. Радиальные впадины 5 размещены между выступами и умень- 35 шаются в направлении оси матрицы.. Известно, что при производстве квадратных штабиков из порошковых материалов разница н плотности центральных и периферийных слоев дости- 40 гает 8-17В, причем-зоны с наименьшей плотностью наблюдаются у боковых сторон. В связи с этим в исходном квадратном штабике имеет место аниэотропия свойств по сечению, 45 разноплотность, увеличивающаяся с повышением размеров штабика. Рассматриваемая конструкция матрицы позволяет значительно снизить анизотропию свойств от начальной стадии прессования — распрессовки для выпрессовки иэделия из калибрующего очка матрицы. Матрица работает следующим образом. Исходная заготовка в виде квадратного штабика до начала цикла прессования занимает место в,углублении на входном участке матрицы, выполненном в виде квадратного профиля 3. В момент начала прессования, характеризующегося распрессовкой изделия, истечения металла в направлении, обратном движению прессштемпеля, не происходит иэ-за наличия подпора со стороны боковых граней штабика квадратным профилем входного участка матрицы. По мере ныдавливания постепенно происходит деформирование угловых зон штабика радиальными впадинами 5, окружной размер сечения которых уменьшается в направлении истечения металла. Благодаря этому происходит доуплотнение центральной эоны изделий. Однонременно с этим происходит преимущественная, нарастающая деформация участков, прилежащих к боковым граням штабика выступами 4, увеличивающимися в направлении оси матрицы. При прессовании через данную матрицы металл штабика, обтекая впадины, деформируется в тангенциальном направлении, что существенно прорабатывает структуру, снижая,тем самым, анизотропию свойств по сечению и длине изделий. При последующем движении металл обжимается в формующем участке, приобретая необходимую форму и размеры. Необходимость выполнения на входном участке профиля н виде квадрата обусловлена тем, что спеченные материалы обладают повышенной хрупкостью особенно в радиальном направлении, а деформация квадратных штабикон через матрицу с гладким, например конусным, входным у -астком приводит к тому, что преимущественному деформированию подвергаются угловые зоны штабика, тогда как участки, прилежащие к боковым граням испытывают в первоначальный момент как продольные (вдоль оси матрицы) действие, так и радиальное — распрессовку. Последнее приводит к тому, что эти слои стремятся заполнить калибр входного участка матрицы по нормали к ее поверхности, т.е. н радиальном направлении, и то время как на них действует продольная дополнительная деформация за счет начала истечения. угловых зон штабика. Такое распределение деформации в продольном и радиальном направлении при общей ограниченной пластичности и высокой хрупкости материала принодит к появлению и развитию макродефектов, распространяющихся зачастую по всей длине иэделий, Применение матрицы с профилированным входным участком позволяет исключить деформацию в радиальном направлении, уменьшить возможность растрескивания торца штабика, снизить расход дорогостоящих материалов. 975135 25 изойти скол участков торцовой плоскости штабика, кроме того, возможна распрессовка нижней части штабика на участке "контейнер-матрица". При повышении H > 0,5S шт. значительно возрастает трение после распрессовки на прямоугольном участке матрицы, помимо этого, углубление больше 0,5 S шт. целеcîoáðàçío из-эа значительного в этом случае сокращения конусной части входного участка матрицы. При уменьшении стороны квадрата матрицы L меньше 1,01 размера боковой грани штабика может не достигнуться заполнение профилированного 35 квадратного участка матрицы вследствие расширения штабика в процессе нагрева перед прессованием, что приведет к растрескиванию иэделий. При увеличении L>1,08 шт. распрес- 70 совка в радиальном направлении может превысить допустимую, вследствие чего произойдет разрушение торца штабика до входа его в конический участок матрицы. Выполнение на входном конусе матрицы, по меньшей мере, четырех выступов, расположенных со стороны бойковых граней квадрата и увеличивающихся в направлении оси матрицы и впадин, уменьшающихся в том же направлении обусловлено тем, что плотность — важнейшая характеристика качества спеченных изделий — в квадратном штабике распределена неравномер- З но, при этом наименьшая плотность в исходном штабике имеет место в зонах, прилегающих к боковым граням штабика. Применение указанных конструктивных особенностей в виде выступов и впадин позволяет производить од- 4О новременную деформацию всех зон штабика угловых эон и боковых граней, причем нарастающей преимущественной ,цеформации в процессе истечения подвергаются зоны боковых граней, 45 что, при прочих равных условиях ведения процесса, позволяет доуплотнить наименее уплотненные участки иэделий, приводит к равномерному распределению плОтнОсти пО сечению. Кроме этого, обтекая выступы, металл приобретает тангенциальное перемещение, которое снижает анизотропию свойств по сечению. Пример. Матрица разработана в Московском институте стали и сплавов и содержит входной формующий.и калибрующие участки. Профиль входного участка со стороны штабика на глубине 3,,5; 10,0; 17,5 мм, что составляет соответственно 0,1; 0,3; 10,5 от длины грани квадратного штабика молибдена со стороной 35 мм, выполнен в виде квадрата размером =35,3; 36,5 и 37,8 мм (1,01; 1,04; 1,08) от длины грани штабика и сочле- няется с коническим участком, образованным чередующимися радиальными выступами и впадинами, при этом выступы увеличиваются, а впадины у леньшаются в направлении оси матрицы. ПроводяE прессование квадратного сг;аченного молибденового штабика со стороной равной S шт. = 35 мм в круглый пруток диаметром 20 мм. Визуальный осмотр готового прутка не выявил каких-либо дефектов на поверхности и торце пресс-изделия. Микроструктурный анализ показал, что зерна по сечению и длине прутка равномерно проработаны, микротрещины отсутствуют. Замер плотности в семи участках по диаметру прутка выявил равномерное распределение плотности по сечению, при этом разница между плотностью периферийных и центральных слоев изделия не превышает ЗЪ. Внедрение разработанной конструкции матрицы позволит получить эконоглический эффект в сумме 150,0 тыс. руб. в год. Формула изобретения Матрица для прессования круглых прутков, содержащая конический входной участок с периодически чередующимися радиальными коническими выступами и впадинами, переходящий в конический формующий участок, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества прутков при прессовании квадратных заготовок преимущественно из порошка, она снабжена дополнительным участком, расположенным с заходной ее стороны с отверстием в поперечном сечении по форме квадрата и предназначенным для уплотнения материала заготовки, при этом выступы конического входного участка выполнены расширяющимися в направлении истечения материала в количестве не менее четырех с вершинами, расположенными на сторонах квадрата, ограничивающего выходное отверстие дополнительного участка, и основаниями, образующими замкнутый контур, переходящими в конический формующий участок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Желобов В.В. и др. Инструмент для горячего прессования металлов, М., "Машиностроение", 1965, с. 60-64. 2. Авторское свидетельство СССР Р 300234, кл. В 21 С 25/02, 1968 (прототип). Составитель В. Волков Редактор Т. Киселева Техред М.Коштура . Корректор. Г. Решетник Заказ 8884/10 Тираж 845 Подписное ВБИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
