EA039112B1 - Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей - Google Patents

Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей Download PDF

Info

Publication number
EA039112B1
EA039112B1 EA202092245A EA202092245A EA039112B1 EA 039112 B1 EA039112 B1 EA 039112B1 EA 202092245 A EA202092245 A EA 202092245A EA 202092245 A EA202092245 A EA 202092245A EA 039112 B1 EA039112 B1 EA 039112B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
deformation
profile
hexagonal
stainless steels
rolls
Prior art date
Application number
EA202092245A
Other languages
English (en)
Other versions
EA202092245A1 (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 EA202092245A1 publication Critical patent/EA202092245A1/ru
Publication of EA039112B1 publication Critical patent/EA039112B1/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
    • B21B1/16Metal-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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления шестигранных профилей из нержавеющих сталей. Способ включает деформацию круглой заготовки в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах, образованных гладкими валками, и чистовое волочение в монолитной волоке. Возможность получения профилей высокой точности посредством исключения появления растягивающих напряжений и создания сдвиговой деформации обеспечивается за счет того, что ребра невыполненного треугольника в первом калибре во время прокатки, а также грани шестигранника после выхода его из валков второго калибра подвергают высокочастотной знакопеременной деформации цилиндрическими бойками.

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления многогранных профилей высокой точности из нержавеющих сталей.
Известен способ изготовления шестигранной калиброванной стали из нержавеющих сталей волочением в монолитных фасонных волоках круглой заготовки с применением вспомогательных операций закалки и щелочно-кислотного травления (см. Шефтель Н.И. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 350-357).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и высокой пластичности металла. Связано это с монотонным характером течения металла, появлением растягивающих напряжений в объеме и поверхности профиля и образованием в этих областях хрупкой структуры мартенсита.
Наиболее близким аналогом является способ получения шестигранного профиля, включающий последовательную деформацию круглой заготовки в двух последовательно расположенных трехроликовых калибрах, образованных роликами с гладкой бочкой. При этом в первом калибре формируются три грани профиля, расположенные под углом 120°. Другие три грани формируются во втором аналогичном калибре, повернутом относительно первого на 60°. После чего формируется шестигранный профиль с предчистовыми размерами. Готовый профиль получают волочением в шестигранной монолитной волоке (см. Опыт производства калиброванной стали с шестигранным поперечным сечением/Носков С.Е. и др. Обработка сплошных и слоистых материалов, 2011. №37. С. 166-169).
Недостатком данного способа является невозможность получения градиентной ультрамелкозернистой структуры и исключения появления мартенситной структуры в объеме сечения профиля, а также в ребрах и периферийных частях граней. Это приводит к снижению прочностных и пластических свойств профиля.
Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении механических свойств калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей за счет обеспечения благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния в металле и создания градиентной ультрамелкозернистой структуры.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, заключается в предотвращении появления растягивающих напряжений и создании сдвиговой деформации в металле.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей, включающем деформацию круглой заготовки в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах, образованных гладкими валками, и чистовое волочение в монолитной волоке, согласно изобретению ребра невыполненного треугольника в первом калибре во время прокатки, а также грани шестигранника после выхода его из валков второго калибра подвергают высокочастотной знакопеременной деформации цилиндрическими бойками.
Заявляемый способ, так же как и известный способ изготовления шестигранной калиброванной стали из нержавеющих сталей волочением в монолитных фасонных волоках (см. Шефтель Н.И. Производство стальных калиброванных прутков. М.: Металлургия, 1970. С. 350-357), предназначен для получения требуемой формы и точности геометрических размеров профиля.
В заявляемом способе, как и в известном способе получения шестигранного профиля (см. Опыт производства калиброванной стали с шестигранным поперечным сечением/Носков С.Е. и др. Обработка сплошных и слоистых материалов, 2011. №37. С. 166-169), взятом за прототип, основной признак, изложенный в формуле изобретения, предназначен для снятия в профиле уровня растягивающих напряжений, некоторого уменьшения тем самым количества образующегося мартенсита и повышения пластических свойств профиля.
Однако наравне с вышеуказанными известными техническими свойствами заявляемая совокупность отличительных признаков, указанная в формуле изобретения, заключающихся в синергетическом эффекте от действия четырех осуществляемых одновременно и последовательно процессов: холодной прокатки круглой заготовки в треугольном калибре с неполным его заполнением, образованном гладкими валками, с одновременной высокочастотной знакопеременной обработкой недеформируемых ребер треугольного профиля цилиндрическими бойками, холодной прокатки шестигранного профиля из треугольной заготовки с невыполненными ребрами во втором трехвалковом калибре аналогичной конструкции, высокочастотной знакопеременной деформации цилиндрическими бойками граней шестигранника и чистового волочения в монолитной волоке, обеспечивает новый технический результат, заключающийся в предотвращении появления растягивающих напряжений и создании сдвиговой деформации в металле. Он обеспечивается за счет создания сложной схемы напряженно-деформированного состояния металла, которая включает формирование граней профиля путем деформации круглой заготовки в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах с обеспечением напряженного состояния всестороннего сжатия, высокочастотную знакопеременную деформацию цилиндрическими бойками недеформируемых граней профиля в первом калибре, а также всех граней готового профиля с осуществлением сдвиговой деформацией металла.
Это позволяет обеспечить благоприятное напряженное состояние и формировать градиентную ультрамелкозернистую структуру металла без появления мартенсита, что в свою очередь позволяет получать калиброванный шестигранный профиль из нержавеющей стали с повышенными прочностными и
- 1 039112 пластическими свойствами.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемый способ изготовления калиброванного шестигранного профиля из нержавеющих сталей не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена схема прокатки круглой заготовки в треугольном калибре с неполным его заполнением. На чертеже позициями обозначены: 1 - заготовка; 2 бочка валка; 3 - необжимаемая зона; 4 - направления обработки бойками.
Знаком + обозначены зоны действия преимущественно растягивающих напряжений; знаком - соответственно сжимающие напряжения.
Сущность предлагаемого способа изготовления калиброванного шестигранного профиля из нержавеющей стали состоит в следующем.
Круглая заготовка 1 из нержавеющей стали после термической обработки (закалки), удаления окалины щелочно-кислотным способом и нанесения подсмазочного слоя прокатывается с незаполнением в калибре, образованном тремя гладкими валками 2 (с радиусом вписанной в калибр окружности, равной радиусу вписанной окружности готового шестигранника). При этом объемы металла под прокатными валками деформируются по схеме сжатия. В необжимаемых объемах из-за неравномерности деформации по ширине бочки валка и уширения металла в направлении разъемов калибра возникают растягивающие напряжения, инициирующие мартенситное превращение, снижая тем самым пластические свойства готового профиля. Для недопущения этого во время прокатки круглого профиля объем металла, находящийся в разъеме калибра 3, одновременно с прокаткой подвергают высокочастотной обработке цилиндрическими бойками 4, совершающими возвратно-поступательные движения. Это обеспечивает получение сжимающих напряжений и исключает тем самым образование мартенсита.
Затем необжатые в первом калибре зоны деформируются во втором калибре, образованном гладкими валками, повернутыми относительно валков первого калибра на угол 60°. Обжатие при этом осуществляется по схеме сжатия под действием сжимающих напряжений и исключает появление мартенсита. Таким образом, на всех этапах деформации круглой заготовки в шестигранный профиль исключается образование мартенсита и снижение тем самым пластических свойств. Равноосная структура при этом не формируется и прочность профиля определяется прочностью заготовки и степенью ее упрочнения при деформации.
После выхода профиля из чистового калибра каждая грань подвергается высокочастотной знакопеременной деформации путем обработки цилиндрическими бойками. В результате чего поверхностные слои металла граней профиля получают высокую степень накопленной деформации, что обеспечит получение ультрамелкозернистой градиентной структуры и значительное повышение прочности благодаря действию механизма зернограничного упрочнения. Калибрующее волочение прокатанного профиля в шестигранной монолитной волоке к изменению механических свойств практически не приводит, а направлено на получение точности геометрических размеров и выполнение ребер профиля.
Таким образом, заявленный способ обеспечивает получение калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей с высокими прочностными и пластическими свойствами. При этом гарантируется получение высокой точности геометрических размеров и полное заполнение ребер профиля.
Пример конкретного выполнения
Из термообработанной с подготовленной к холодной деформации поверхностью заготовки диаметром 8,0 мм из стали марки 12Х18Н1ОТ получили шестигранный профиль с конечным размером 6,0 мм и шириной грани 3,5 мм по следующим вариантам.
вариант (прототип). Прокатка в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах, образованных гладкими валками диаметром 200 мм и шириной бочки 3,5 мм, и волочение в монолитной шестигранной волоке с размером 6,0 мм.
вариант (заявляемый способ). Прокатка в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах, образованных гладкими валками диаметром 200 мм и шириной бочки 3,5 мм, с одновременной обработкой бойками деформируемых ребер в первом калибре с частотой ударов 4000 уд./мин. Затем обработка всех граней шестигранного профиля после выхода его из второго калибра бойками с частотой удара 4000 уд./мин и чистовое волочение в шестигранной монолитной волоке размером 6,0 мм.
На отобранных образцах, полученных по каждому варианту, определяли механические свойства, содержание мартенсита и изучали микроструктуру. Полученные данные приведены в таблице.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что в заявляемом способе производства калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей возникает благоприятная схема напряженно-деформированного состояния металла, обеспечивающая получение высокой степени накопленной деформации и снижение уровня растягивающих напряжений, что дает возможность получить градиентную ультрамелкозернистую структуру, заблокировать мартенситное превращение и получить тем самым калиброванный шестигранный профиль из нержавеющей стали с высоким уровнем прочности и пластичности. Соответственно, заявляемое решение может быть применимо в процессах ОМД, а следовательно, соответствует условию промышленная применимость.
- 2 039112
Механические свойства и структура металла
Вариант исполнения Временное сопротивление σΒ, МПа Относительное удлинение δ100, % Содержание мартенсита, % Структура металла на поверхности Структура металла в центре
круглая заготовка 530-540 80-85 0 кристаллическая, размер зерна 50 мкм кристаллическая, размер зерна 60 мкм
прототип 640-650 15-20 20 поверхностный слой толщиной 10-15 мкмультрамелкозернистая, размер зерна 800 нм кристаллическая, размер зерна 10-15 мкм
заявляемый способ 1050-1100 40-45 2-3 поверхностный слой толщиной 100-150 мкм ультрамелкозернистая, размер зерна 100 - 200 нм ультрамелкозернистая, размер зерна 800-900 нм
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (1)

  1. Способ изготовления калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей, включающий деформацию круглой заготовки в двух последовательно расположенных трехвалковых калибрах, образованных гладкими валками, с получением в первом из калибров невыполненного треугольника, а во втором - шестигранника, и чистовое волочение в монолитной волоке, отличающийся тем, что ребра невыполненного треугольника в первом калибре в процессе прокатки, а также грани шестигранника после выхода его из валков второго калибра подвергают высокочастотной знакопеременной деформации цилиндрическими бойками.
EA202092245A 2019-12-11 2020-10-20 Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей EA039112B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019141345A RU2726231C9 (ru) 2019-12-11 2019-12-11 Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202092245A1 EA202092245A1 (ru) 2021-06-30
EA039112B1 true EA039112B1 (ru) 2021-12-06

Family

ID=71510627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202092245A EA039112B1 (ru) 2019-12-11 2020-10-20 Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA039112B1 (ru)
RU (1) RU2726231C9 (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
SU1729635A1 (ru) * 1988-09-21 1992-04-30 Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии Способ производства калиброванной шестигранной стали
RU2354715C1 (ru) * 2007-12-24 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов
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 (3)

* 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
SU1524946A1 (ru) * 1988-05-17 1989-11-30 Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова 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
SU1729635A1 (ru) * 1988-09-21 1992-04-30 Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии Способ производства калиброванной шестигранной стали
RU2354715C1 (ru) * 2007-12-24 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Способ упрочнения деталей из конструкционных материалов
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
RU2726231C9 (ru) 2021-02-17
EA202092245A1 (ru) 2021-06-30
RU2726231C1 (ru) 2020-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2583566C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-3Al-2,5V
RU2240197C1 (ru) Способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок
JP5464511B2 (ja) 液体噴射用オリフィスプレートの製造方法
EA039112B1 (ru) Способ получения калиброванных шестигранных профилей из нержавеющих сталей
RU2732331C1 (ru) Способ производства многогранной калиброванной стали
RU2446027C2 (ru) Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой
RU2722847C1 (ru) Способ производства фасонных профилей высокой точности
RU2709554C1 (ru) Способ упрочнения пластической деформацией проволоки
RU2717765C1 (ru) Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий
RU2251588C2 (ru) Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок
Shinkin Residual stresses in elastoplastic bending of round bar
RU2175685C1 (ru) Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок
RU2454288C2 (ru) Способ изготовления деталей из партий заготовок из алюминиевых сплавов и нержавеющих сталей ротационным выдавливанием одно или несколько переходной обработкой листовой заготовки
RU2237109C1 (ru) Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок
Winiarski A comparative analysis of a four-stage and five-stage cold forging of a hollow element
RU2310534C1 (ru) Способ изготовления низкоуглеродистой арматурной проволоки
RU2743269C1 (ru) Способ производства круглой калиброванной стали с ультрамелкозернистой структурой
RU2235614C1 (ru) Способ получения калиброванного шестигранного профиля
RU2337776C2 (ru) Стальной корытный профиль и способ его изготовления
RU2329884C1 (ru) Способ волочения проволоки в роликовых волоках
RU2498870C1 (ru) Способ получения из высокоуглеродистой стали проволоки с наноструктурой
RU2476288C2 (ru) Способ волочения заготовок
RU2660497C2 (ru) Способ пластического структурообразования металлов при интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления
RU2401170C1 (ru) Способ асимметричной холодной прокатки труб
RU2443493C2 (ru) Способ прессования заготовок с обеспечением интенсивной пластической деформации