EA039100B1 - Способ производства фасонных профилей высокой точности - Google Patents

Способ производства фасонных профилей высокой точности Download PDF

Info

Publication number
EA039100B1
EA039100B1 EA202092244A EA202092244A EA039100B1 EA 039100 B1 EA039100 B1 EA 039100B1 EA 202092244 A EA202092244 A EA 202092244A EA 202092244 A EA202092244 A EA 202092244A EA 039100 B1 EA039100 B1 EA 039100B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
deformation
profile
metal
production
shaped profiles
Prior art date
Application number
EA202092244A
Other languages
English (en)
Other versions
EA202092244A1 (ru
Inventor
Александр Моисеевич Песин
Вениамин Александрович ХАРИТОНОВ
Эрнст Михайлович Дригун
Денис Олегович Пустовойтов
Наталья Михайловна Локотунина
Пунит Тандон
Хайлянг Ю
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВО "МГТУ им. Г.И. Носова")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВО "МГТУ им. Г.И. Носова") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" (ФГБОУ ВО "МГТУ им. Г.И. Носова")
Publication of EA202092244A1 publication Critical patent/EA202092244A1/ru
Publication of EA039100B1 publication Critical patent/EA039100B1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления металлических фасонных профилей. Производство изделий с повышенными прочностными свойствами обеспечивается за счет того, что осуществляют холодную прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном валками с гладкой бочкой, вращающимися в одной плоскости, со степенью деформации, приводящей к полному заполнению калибра, после чего осуществляют знакопеременную деформацию в направлении диагональной плоскости, проходящей через каждое ребро профиля, а затем каждую его грань подвергают обработке цилиндрическими бойками, совершающими одновременно вращательное вокруг своей оси и ударное возвратно-поступательное движения.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления фасонных профилей высокой точности.
Известен способ производства круглой арматуры, включающий холодную прокатку в трехвалковой клети (см. Прокатка особоточных профилей. Гладков Г.А., Долженков Ф.Е., Прищенко Л.Н. М.: Металлургия, 1979, с. 11).
Недостатком данного способа является невозможность получения ультрамелкозернистой структуры, а также недостаточная прочность получаемого профиля.
Наиболее близким аналогом является способ прокатки фасонных профилей высокой точности, включающий холодную прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном валками с гладкой бочкой, вращающимися в одной плоскости, со степенью деформации, приводящей к полному заполнению калибра (см. Деформация металла в многовалковых калибрах. Поляков М.Г., Никифоров Б.А., Гун Г.С. М.: Металлургия, 1979, с. 88). Это обеспечивает получение в основном объеме очага деформации сжимающих напряжений.
Недостатком данного способа является невозможность получения ультрамелкозернистой структуры металла и, как следствие, необходимой прочности получаемого профиля. Также этот способ приводит к высокой неравномерности деформации по ширине бочки валка (см. Деформация металла в многовалковых калибрах. Поляков М.Г., Никифоров Б.А., Гун Г.С. М.: Металлургия, 1979, с. 52-53) и, как следствие, к снижению механических свойств профиля, что может вызывать разрушение металла в ребрах профиля.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении прочностных свойств изготавливаемых фасонных профилей за счет создания в металле градиентной ультрамелкозернистой структуры и благоприятного напряженного состояния.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства фасонных профилей высокой точности, включающем холодную прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном валками с гладкой бочкой, вращающимися в одной плоскости, со степенью деформации, приводящей к полному заполнению калибра, согласно изобретению после прокатки осуществляют знакопеременную деформацию в направлении диагональной плоскости, проходящей через каждое ребро профиля, а затем каждая его грань подвергается обработке цилиндрическими бойками, совершающими одновременно вращательное вокруг своей оси и ударное возвратно-поступательное движения.
В заявляемом способе, как и в известном способе прокатки круглой заготовки в многовалковом калибре (см. Деформация металла в многовалковых калибрах. Поляков М.Г., Никифоров Б.А., Гун Г.С. М.: Металлургия, 1979, с. 88), взятом за прототип, основной признак, изложенный в формуле изобретения, предназначен для создания благоприятной схемы напряженного состояния профиля, снижающей вероятность разрушения металла и повышения его пластических свойств.
Известен способ холодной прокатки заготовок, включающий деформацию металла в непрерывной группе клетей петлеобразованием проката во взаимно перпендикулярных плоскостях. Заготовку деформируют на 20-40%, а петлеобразование осуществляют знакопеременным изгибом по плоскостям симметрии сечения, проходящим через ее ребра (см. авт.св. СССР № 1524946, кл. В21В 1/10, 1989 г.).
В заявляемом способе указанный признак, так же как и в известном способе, предназначен для релаксации растягивающих напряжений в ребрах профиля.
Однако наравне с вышеуказанными известными техническими свойствами заявляемая совокупность отличительных признаков, указанная в формуле изобретения, заключающихся в синергетическом эффекте от действия трех осуществляемых последовательно процессов: прокатки в многовалковом калибре, знакопеременной деформации в направлении диагональной плоскости, проходящей через каждое ребро профиля, и последующей обработке каждой грани профиля цилиндрическими бойками, совершающими одновременно вращательное и ударное возвратно-поступательное движение, обеспечивает создание сложной схемы напряженно-деформированного состояния металла. Она включает высокие деформации преимущественно всестороннего сжатия в очаге деформации при холодной прокатке в многовалковом калибре круглой заготовки; релаксацию напряжений в ребрах профиля при знакопеременной деформации; сдвиговую деформацию кручения и высокие ударные нагрузки при обработке граней профиля бойками. Это создает новый технический результат, заключающийся в более полной проработке поверхностных слоев металла за счет больших сдвиговых деформаций. Это позволяет обеспечить благоприятное напряженное состояние и формировать градиентную ультрамелкозернистую структуру металла, что, в свою очередь, позволяет получать фасонные профили с повышенными прочностными свойствами.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемый способ изготовления фасонных профилей не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности изобретательский уровень.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема продольной прокатки металла в трехвалковом калибре. На чертеже позициями обозначены: 1 - заготовка; 2 - первый приводной валок; 3 - второй приводной валок; 4 - третий
- 1 039100 приводной валок.
На фиг. 2 изображен треугольный профиль, полученный прокаткой в многовалковом калибре. На чертеже позициями обозначены: 5 - основной объем металла в очаге деформации; 6 - ребра профиля и части граней профиля, примыкающие к ним; 7 - центральные части граней профиля.
На фиг. 3 изображена схема деформации металла в калибре, состоящем из трех цилиндрических бойков. На чертеже позициями обозначены: 1 - заготовка; 8 - первый приводной боек; 9 - второй приводной боек; 10 - третий приводной боек.
Сущность предлагаемого способа производства фасонных профилей высокой точности состоит в следующем.
Круглая заготовка в холодном состоянии прокатывается в зависимости от формы профиля в соответствующем многовалковом калибре с требуемой степенью деформации. Заготовку 1 пропускают через калибр (фиг. 1), образованный, например, тремя приводными валками 2, 3 и 4, осуществляющими захват металла и его холодную деформацию. Основной объем металла в очаге деформации 5 (фиг. 2) деформируется сжимающими напряжениями. Однако из-за высокой неравномерности деформации по ширине гладкой бочки валка, образующего многовалковый калибр, в ребрах профиля и частях граней профиля 6, к ним примыкающим (фиг. 2), возникают растягивающие напряжения. В центральных частях граней профиля 7 (фиг. 2) действуют сжимающие напряжения. Структура деформированного металла представляет собой вытянутые в направлении деформации зерна. Причем в центре граней профиля зерна получают большую накопленную степень деформации, чем на их периферии. Это приводит к снижению прочностных и в большей степени пластических свойств профиля. Причем уровень остаточных растягивающих напряжений, действующих в ребрах профиля, с высокой вероятностью может вызвать их разрушение.
После знакопеременной деформации профиля уровень растягивающих напряжений в его ребрах значительно снижается. Снижается уровень растягивающих напряжений и в периферийных зонах граней профиля. Это исключает вероятность разрушения металла в ребрах профиля и повышает уровень пластических свойств профиля. Прочностные же свойства остаются прежними. Равноосная ультрамелкозернистая структура не формируется.
Затем заготовка 1 попадает во второй калибр (фиг. 3), образованный тремя приводными цилиндрическими бойками 8, 9 и 10, которые вращаются вокруг своей оси и совершают возвратно-поступательные движения, создавая ударную нагрузку. Это кардинально меняет деформированное и напряженное состояние и обеспечивает получение градиентной ультрамелкозернистой структуры. Степень накопленной деформации кручения пропорциональна углу сдвига, предельному числу оборотов бойка и радиусу бойка: она максимальна на периферии бойка и равна нулю в его центре. Таким образом, обработка вращающимися бойками обеспечивает получение максимальной накопленной деформации в периферийных зонах граней профиля, то есть там, где при обжатии в калибре металл получил меньшую степень деформации и где действуют растягивающие напряжения. Такая обработка способствует измельчению зерен металла в периферийных зонах граней профиля и, соответственно, повышению прочности профиля в целом. Сдвиговая деформация также способствует релаксации напряжений в этих зонах и образованию в них сжимающих напряжений, что способствует повышению пластических свойств профиля. Ударное поверхностное пластическое деформирование, производимое бойком, обеспечивает получение равноосной ультрамелкозернистой структуры в поверхностном слое граней профиля, что обеспечивает повышение прочности профиля и получение градиентной структуры.
Энергия удара, вводимая в металл бойками, способствует релаксации напряжений по всей поверхности граней профиля, что обеспечивает повышение его пластических свойств.
Пример конкретного выполнения
Заготовку круглого сечения диаметром 8,0 мм из меди марки M1 прокатали со степенью деформации 59% в трехвалковой клети с диаметрами валков 200 мм и шириной бочки в равносторонний трехгранный профиль с размером грани 6,9 мм.
Затем профиль обработали в устройстве знакопеременной деформации. После чего каждая грань профиля была обработана бойком диаметром 7,0 мм. Число ударов бойка составляло 4000 уд/мин, скорость вращения - 700 об/мин.
Полученные механические свойства и структура металла представлены в таблице.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемом способе производства фасонных профилей высокой точности возникает благоприятная схема напряженно-деформированного состояния металла, способствующая появлению большой сдвиговой деформации, что обеспечивает получение градиентной ультрамелкозернистой структуры металла с высокими прочностными свойствами. Соответственно, заявляемое решение может быть применимо в прокатном производстве, а следовательно, соответствует условию промышленная применимость.
- 2 039100
Механические свойства и структура металла
Номер опыта Вид обработки σΒ, МПа δ,% Структура металла на поверхности Структура металла в центре
1 прокатка 290-300 24-25 кристаллическая кристаллическая
2 знакопере- менный изгиб 290-300 27-28 кристаллическая кристаллическая
3 обработка бойками 430-440 20-22 ультрамелкозернистая микрокристаллическая
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (1)

  1. Способ производства фасонных профилей высокой точности, включающий холодную прокатку круглой заготовки в многовалковом калибре, образованном валками с гладкой бочкой, вращающимися в одной плоскости, со степенью деформации, обеспечивающей полное заполнение калибра, отличающийся тем, что после прокатки осуществляют знакопеременную деформацию в направлении диагональной плоскости, проходящей через каждое ребро профиля, а затем каждую его грань подвергают обработке цилиндрическими бойками, совершающими одновременно вращательное вокруг своей оси и ударное возвратно-поступательное движения.
EA202092244A 2019-11-12 2020-10-20 Способ производства фасонных профилей высокой точности EA039100B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136176A RU2722847C1 (ru) 2019-11-12 2019-11-12 Способ производства фасонных профилей высокой точности

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202092244A1 EA202092244A1 (ru) 2021-05-31
EA039100B1 true EA039100B1 (ru) 2021-12-03

Family

ID=71067667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202092244A EA039100B1 (ru) 2019-11-12 2020-10-20 Способ производства фасонных профилей высокой точности

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA039100B1 (ru)
RU (1) RU2722847C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU683606A3 (ru) * 1973-07-28 1979-08-30 Фридрих Крупп Хюттенверке Аг (Фирма) Способ изготовлени длинномерных изделий типа прутков и установка дл его осуществлени
SU1524946A1 (ru) * 1988-05-17 1989-11-30 Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова Способ прокатки заготовок
RU2159162C2 (ru) * 1998-10-01 2000-11-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ обработки заготовок из металлов и сплавов
US9050647B2 (en) * 2013-03-15 2015-06-09 Ati Properties, Inc. Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1274784A1 (ru) * 1985-07-26 1986-12-07 Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Способ прокатки заготовок
RU2039615C1 (ru) * 1992-08-03 1995-07-20 Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" Способ получения заготовок фасонного профиля

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU683606A3 (ru) * 1973-07-28 1979-08-30 Фридрих Крупп Хюттенверке Аг (Фирма) Способ изготовлени длинномерных изделий типа прутков и установка дл его осуществлени
SU1524946A1 (ru) * 1988-05-17 1989-11-30 Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова Способ прокатки заготовок
RU2159162C2 (ru) * 1998-10-01 2000-11-20 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ обработки заготовок из металлов и сплавов
US9050647B2 (en) * 2013-03-15 2015-06-09 Ati Properties, Inc. Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys

Also Published As

Publication number Publication date
RU2722847C1 (ru) 2020-06-04
EA202092244A1 (ru) 2021-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200130035A1 (en) Method for producing a high-pressure pipe
RU2538130C1 (ru) Способ радиальной ковки шестигранных профилей
Rudskoi et al. On the development of the new technology of severe plastic deformation in metal forming
RU2722847C1 (ru) Способ производства фасонных профилей высокой точности
RU2427434C1 (ru) Способ получения листового проката
RU2732331C1 (ru) Способ производства многогранной калиброванной стали
RU2446027C2 (ru) Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой
RU2726231C9 (ru) Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей
RU2709554C1 (ru) Способ упрочнения пластической деформацией проволоки
KR101622395B1 (ko) 반복적 비틀림 소성가공법을 이용한 금속소재 가공방법
RU2235614C1 (ru) Способ получения калиброванного шестигранного профиля
RU2743269C1 (ru) Способ производства круглой калиброванной стали с ультрамелкозернистой структурой
RU2763079C2 (ru) Способ экспандирования труб
RU2401170C1 (ru) Способ асимметричной холодной прокатки труб
SU871945A1 (ru) Способ производства шаров
RU2761838C2 (ru) Способ винтовой прокатки
RU2617191C1 (ru) Способ холодной прокатки металлических профилей
KR102315642B1 (ko) 필거 밀의 냉간 압연을 이용하여 다각 형상 튜브를 제조하는 방법
RU2392073C2 (ru) Способ получения опалубочного профиля
RU2727415C9 (ru) Способ поверхностной обработки тел вращения
SU710679A1 (ru) Способ прокатки сортового металла
RU2310534C1 (ru) Способ изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки
RU108326U1 (ru) Технологический инструмент трехвалкового стана поперечно-винтовой прокатки
RU2622196C1 (ru) Способ прокатки металлических листов
Shvartc et al. Analysis of double-threaded rolling in the production of grinding balls with a diameter of 100 mm from alloyed steel grades